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WO2004060026A1 - 有機発光素子 - Google Patents

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WO2004060026A1
WO2004060026A1 PCT/JP2003/016168 JP0316168W WO2004060026A1 WO 2004060026 A1 WO2004060026 A1 WO 2004060026A1 JP 0316168 W JP0316168 W JP 0316168W WO 2004060026 A1 WO2004060026 A1 WO 2004060026A1
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WO
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light
emitting region
emitting
region
emission
Prior art date
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PCT/JP2003/016168
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English (en)
French (fr)
Inventor
Satoshi Seo
Hiroko Yamazaki
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Priority to JP2004548358A priority patent/JP4519652B2/ja
Priority to EP03780835.9A priority patent/EP1578172B1/en
Priority to AU2003289392A priority patent/AU2003289392A1/en
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    • H10K85/633—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine comprising polycyclic condensed aromatic hydrocarbons as substituents on the nitrogen atom

Definitions

  • the present invention provides an organic light-emitting device having an anode, a cathode, a layer containing an organic compound that can emit light by applying an electric field (hereinafter, referred to as an “electroluminescent layer”), and
  • the present invention relates to a light emitting device. More particularly, the present invention relates to an organic light-emitting element that emits white light and a full-color light-emitting device using the same.
  • An organic light emitting device is a device that emits light by applying an electric field, and its light emitting mechanism is a carrier injection type.
  • its light emitting mechanism is a carrier injection type.
  • excitation when a voltage is applied across the electroluminescent layer between the electrodes, electrons injected from the cathode and holes injected from the anode recombine in the electroluminescent layer, resulting in excited molecules (hereinafter referred to as “excitation”). Molecules), and emits light by emitting energy when the excited molecule returns to the ground state.
  • the excited state formed by the organic compound can be a singlet excited state or a triplet excited state, and light emission from the singlet excited state is called fluorescence, and light emission from the triplet excited state is called lenin. Have been.
  • the electroluminescent layer is usually formed of a thin film having a thickness of less than 1 ⁇ m.
  • Organic light-emitting devices are also used in conventional liquid crystal displays because the electroluminescent layer itself is a self-luminous device that emits light. There is no need for a backlight like that. Therefore, it is a great advantage that the organic light emitting device can be manufactured to be extremely thin and lightweight.
  • the time from carrier injection to recombination is about several tens of nanoseconds considering the carrier mobility of the electroluminescent layer. Even within the process from recombination to light emission, light emission occurs on the order of microseconds or less. Therefore, one of the features is that the response speed is extremely fast.
  • the organic light-emitting device is a carrier-injection light-emitting device, it can be driven by a DC voltage and does not easily generate noise.
  • the driving voltage first, the thickness of the electroluminescent layer should be approximately 100 nm, a uniform ultra-thin film, and an electrode material that reduces the carrier injection barrier to the electroluminescent layer should be selected. ) by introducing a sufficient luminance of l OO c dZ m 2 was achieved in 5. 5V (see non-Patent Document 1).
  • Organic light-emitting devices are attracting attention as next-generation flat panel display devices because of their characteristics such as thinness and lightness, high-speed response, and DC low-voltage drive.
  • it since it is a self-luminous type and has a wide viewing angle, it has relatively good visibility, and is considered to be particularly effective as an element used for a display screen of a portable device.
  • organic light-emitting element is also one of its features in that it has a wide variety of emission colors.
  • the factors that contribute to the richness of colors are organic compounds It is in the diversity of things themselves. In other words, the flexibility of developing materials of various luminescent colors by molecular design (for example, introduction of substituents), etc., produces rich colors.
  • the largest application field of the organic light-emitting device is a full-color flat panel display.
  • Various full-color techniques have been devised in consideration of the characteristics of organic light-emitting devices.
  • organic light-emitting elements that emit light of the three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B), are painted separately using shadow mask technology.
  • RGB method a pixel method
  • the second method is to obtain the three primary colors of light by using a blue organic light-emitting element as a light-emitting source and converting the blue light into green or red by a color conversion material (CCM) made of a fluorescent material.
  • CCM method color conversion material
  • the third method is to obtain the three primary colors of light by using a white organic light-emitting element as a light-emitting source and providing a color filter (CF) used in liquid crystal display devices and the like (hereinafter referred to as “CF method”). ").
  • the organic light-emitting device used is a single color of blue (CCF method) or white (CF method)
  • CCF method white
  • color conversion materials and color filters can be manufactured by conventional photolithography technology, and do not require complicated processes.
  • the efficiency of color conversion from blue to red is low in principle, so that there is a problem in displaying red.
  • the color conversion material itself is a phosphor, pixels emit light due to external light such as sunlight, which causes a problem that contrast is deteriorated.
  • the CF method does not have such a problem because it uses a color filter like the conventional liquid crystal display.
  • the CF method is a method with relatively few disadvantages.However, the problem with the CF method is that a large amount of light is absorbed by the color filter, so a white organic light-emitting device with high emission efficiency is required. That is what.
  • a white organic light emitting device is not a white light emitting device having a peak in each of the R, G, and B wavelength regions, but a device combining a complementary color relationship (for example, blue and yellow) (hereinafter, a “two-wavelength white light emitting device”). (Referred to as Non-Patent Document 2).
  • a white organic light-emitting device having a spectrum (hereinafter referred to as a “three-wavelength white light-emitting device”) is desirable.
  • Non-Patent Document 3 Some reports have been made on such a three-wavelength white light-emitting device (for example, see Non-Patent Document 3). However, such a three-wavelength type White light-emitting elements are not comparable to two-wavelength white light-emitting elements in terms of luminous efficiency, and need to be further improved.
  • Non-Patent Document 3 (Non-Patent Document 3)
  • an object of the present invention is to provide a white organic light-emitting device having high luminous efficiency.
  • a light-emitting device in this specification refers to a light-emitting device or an image display device using an organic light-emitting element.
  • a connector such as a flexible printed circuit board (FPC: F1eXib1ePrintedCircuit) or TAB (Tape Automated Bonding) tape or TCP (Tape Carrier P) is connected to the organic light emitting element.
  • ac kage Modules with a printed circuit board attached to the end of a TAB tape or TCP, or modules with an IC (integrated circuit) mounted directly on the organic light-emitting device by COG (Chip On G 1 ass) method All shall be included in the light emitting device.
  • COG Chip On G 1 ass
  • the spectrum region having the lowest luminous efficiency is considered to be the red region.
  • the luminous efficiency of the red luminescent material is lower than others.
  • the present invention realizes a highly efficient white organic light emitting device by introducing a red phosphorescent material.
  • a phosphorescent material is a material that can convert a triplet excited state into light emission, that is, a material that can emit phosphorescence.
  • a singlet excited state and a triplet excited state are generated in a ratio of 1: 3, and therefore, it is known that high luminous efficiency can be achieved by using a phosphorescent material.
  • Non-Patent Document 2 when a red phosphorescent material is introduced into the structure of a white organic light-emitting device as shown in Non-Patent Document 2, only the red color emits light, and the components of the pond such as blue and green are emitted. It will not be observed anymore. As a result, white light emission cannot be obtained. That is, since the phosphorescent material easily converts the excitation energy larger than itself into its own light emission, it can be said that it is difficult to realize a white organic light emitting device using a red phosphorescent material.
  • the configuration of the present invention provides an electroluminescent layer having: a first light-emitting region; and a second light-emitting region in which the maximum peak of the light-emitting spectrum is located on the longer wavelength side compared to the first light-emitting region.
  • the light emission in the second light emitting region is light emission from a triplet excited state
  • the second light emitting region is the first light emitting It is characterized by being located away from the area.
  • the second light-emitting region is preferably configured to include a host material and a guest material that emits light from a triplet excited state.
  • the present invention is characterized in that the emission in the first emission region is emission from a singlet excited state.
  • the configuration of the first light-emitting region is preferably a configuration including a host material and one or more guest materials that emit light from a singlet excited state.
  • a more preferable configuration is that the first light-emitting region is located closer to the anode than the second light-emitting region.
  • a substance contained in the first light emitting region is provided between the first light emitting region and the second light emitting region.
  • a layer made of a hole block material having an ionization potential higher than that of the substance having the highest ionization potential is provided.
  • the hole block It is preferable that the ionization potential value of the material is 0.4 eV or more larger than the ionization potential value of the substance having the largest ionization potential among the substances included in the first light emitting region.
  • the distance between the first light emitting region and the second light emitting region is 1 It is preferably not less than nm and not more than 30 nm. More preferably, it is not less than 5 nm and not more than 20 nm.
  • one of the gist of the present invention is to produce a high-efficiency white organic light-emitting element.
  • the light of the short wavelength side generated from the first light-emitting region and the second light-emitting element High-quality white light emission can be realized by combining well-balanced light with long-wavelength light generated from the light-emitting region. Therefore, it is preferable that the emission wavelength of the first emission region and the emission wavelength of the second emission region satisfy the following conditions.
  • the present invention is characterized in that the light emitting spectrum in the first light emitting region has at least one peak in a region from 400 nm to 500 nm. Alternatively, it is characterized by having at least two peaks in a region from 400 nm to 560 nm.
  • the emission spectrum in the second emission region has at least one peak in a region from 560 nm to 700 nm.
  • excimer light emission can be used as light emission in the first light emitting region.
  • light emission having two peaks can be easily extracted from the first light-emitting region. Therefore, by combining light emission from the second light-emitting region, R, G, White light emission having a peak in each wavelength region of B can be easily realized. Therefore, in the present invention, when the light emitting spectrum in the first light emitting region has at least two peaks in a region of 400 nm or more and 560 nm or less, the light emitting in the first light emitting region Contains excimer light emission.
  • light emission in the second light-emitting region is light emission from a triplet excited state
  • an organic metal complex is used as a material showing such light emission.
  • the present invention includes a light emitting device using the organic light emitting element of the present invention. (The invention's effect)
  • a white organic light-emitting element having high luminous efficiency can be provided.
  • it has peaks in the red, green, and blue wavelength regions.
  • a highly efficient white organic light-emitting device having a light-emitting spectrum can be provided.
  • a light-emitting device with lower power consumption than before can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of the organic light emitting device of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a light emitting mechanism in the organic light emitting device of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a specific device structure of the organic light emitting device of the present invention (Examples 1 to 3).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating emission spectra of the organic light emitting devices in Examples 1 to 3.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a light emitting device of the present invention (Example 4).
  • FIG. 6 is a schematic view of a light emitting device of the present invention (Examples 5 and 6).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of an electric appliance using the light emitting device of the present invention (Embodiment 7).
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of an electric appliance using the light emitting device of the present invention (Embodiment 7).
  • FIG. 9 is a diagram showing a basic structure of a conventional organic light emitting device.
  • FIG. 10 is a diagram showing a light emitting mechanism in a conventional organic light emitting device.
  • FIG. 11 is a diagram showing a specific device structure of a conventional organic light emitting device (Comparative Example 1).
  • FIG. 12 is a diagram showing a light emission spectrum of the organic light emitting device in Comparative Example 1. is there. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • one of the electrodes only needs to be transparent in order to extract light emission. Therefore, not only the conventional element structure in which a transparent electrode is formed on a substrate and light is extracted from the substrate side, but also a structure in which light is extracted from the opposite side of the substrate and a structure in which light is extracted from both sides of the electrode are actually applied. It is possible.
  • a conventional white organic light-emitting device having a first light-emitting region, a second light-emitting region in which the maximum peak of the light-emission spectrum is located on the longer wavelength side compared to the first light-emitting region, and two light-emitting regions
  • Fig. 9 shows an example of the basic configuration.
  • Fig. 9 shows a basic structure of a hole transport layer 911 composed of a hole transport material 921 and an electron transport layer 912 composed of an electron transport material 922 (electroluminescent layer 9003).
  • An area 914 is provided. That is, the hole transport material 921 and the electron transport material 9222 also function as host materials, respectively.
  • both the first light emitting region 913 and the second light emitting region 914 are Present in the vicinity of the interface 915 between the electron transport layer 911 and the electron transport layer 911.
  • the recombination region of the carrier is near the interface 915.
  • both the first dopant 9 23 and the second dopant 9 24 are present, so that the light emission process is performed by the two dopants.
  • conflict between At this time if the two dopants are both fluorescent materials, their excitation lifetimes are similarly short, and the conditions for Forster-type energy transfer (the emission wavelength of either dopant and Both types can emit light unless the absorption wavelength of one of the dopants overlaps. As a result, white light emission can be realized.
  • the structure of the white organic light-emitting device shown in Non-Patent Document 2 is one in which another electron transport layer and an electron injection layer are further added in FIG. 9, but the basic principle is the same. That is, perylene, which is a blue light-emitting material, was introduced into the hole transport layer 911 as the first dopant 923, and DCM1, which was an orange light-emitting material, was added to the electron transport layer 912 as the second. Introduced as dopant 924 to obtain white light emission.
  • the gist of the present invention is to introduce a red-based phosphorescent material into a white organic light-emitting device and aim at high efficiency.
  • a red phosphorescent material is introduced as the second dopant 9224 in the structure of FIG. 9 described above, white light cannot be obtained.
  • perylene which is a blue light-emitting material
  • 2,3,7,8,12,13,17 which is a red phosphorescent material
  • At least perylene which is the first dopant 923, must emit light. That is, the minimum condition is that the singlet excited state of perylene emits light as it is.
  • phosphorescent materials represented by Pt ⁇ EP have a broad absorption band called triplet MLCT in the visible light region (this corresponds to the lowest excited triplet state of the phosphorescent material).
  • Forster-type energy transfer allows energy transfer from a singlet excited state of one molecule to a triplet excited state of another molecule. This is, as shown in FIG. 10 (b), also as a substance having a light emission in the visible light region (perylene here) is likened becomes excited state from a singlet excited state S D1 of that phosphorescent material (here in that means that the Förster energy transfer 1 0 1 1 into the triplet excited state T D2 of P t OEP) can easily occur.
  • triplet excited state of perylene is not considered, but since perylene is a fluorescent material, the triplet excited state is deactivated or energy is transferred to Pt OEP.
  • triplet MLCT absorption generally has a wide bandwidth, which can induce energy transfer not only from blue-emitting materials such as perylene, but also from green-emitting materials. This phenomenon occurs not only when a fluorescent material such as perylene is used as a light emitting substance in the first light emitting region, but also when a phosphorescent material is used. Therefore, it is difficult to realize a white organic light emitting device into which a red phosphorescent material is introduced.
  • FIG. 1 shows an example of such a basic configuration of the present invention.
  • FIG. 1 shows that the first dopant (here, a fluorescent material) 123 is added to the hole transport layer 111 composed of the hole transport material 121 so that the first light emitting region 1 is formed.
  • a second dopant (phosphorescent material) 124 is added to the electron transport layer 112 made of the electron transport material 122 to form the second light emitting region 114.
  • the emission wavelength of the second dopant (phosphorescent material) 124 is longer than that of the first dopant 123.
  • a layer 116 to which the second dopant (phosphorescent material) 124 is not added hereinafter, referred to as a layer 116).
  • a “spacing layer” is provided with a thickness of d.
  • the spacing layer 116 has an electron transporting property.
  • 101 is an anode
  • 102 is a cathode
  • 103 is an electroluminescent layer.
  • the spacing layer 116 has an electron transporting property
  • the coupling region is near the interface 115 between the first light emitting region 113 and the spacing layer 116.
  • the HOMO level 201 of the second dopant does not directly trap holes due to the distance d. Therefore, first, the first dopant 123 is excited.
  • the excited states include a singlet excited state S D1 and a triplet excited state T D1 .
  • the first dopant is here because it is used as the fluorescent material, triple Ko ⁇ raised state T D1 is not possible emission may energy transfer to the triplet excited state T D2 of the second dopant (phosphorescent material).
  • the excitation lifetime of a triplet excited molecule is usually longer than that of a singlet excited molecule, and its diffusion distance is large. Therefore, compared to the energy transfer 211 of S D1 ⁇ T D2 described above, T Energy transfer from D1 to T D2 212 is less affected by distance d.
  • both the first dopant and the second dopant that emits light at a longer wavelength side than the first dopant emit light.
  • White light emission Is done.
  • a phosphorescent material is used as a dopant in the second light-emitting region, but the phosphorescent material may be used alone.
  • a phosphorescent material may be used as a light emitting body in the first light emitting region, but it is preferable to use a fluorescent material as shown in FIG.
  • the generated singlet excited state mainly contributes to light emission in the first light emitting region and the generated triplet excited state contributes to light emission in the second light emitting region, so that both the singlet and triplet excited states are changed. This is because it can contribute to light emission and is expected to improve efficiency.
  • the mechanism of light emission is easy to understand, and element design is easy.
  • a layer which emits light alone without using a dopant may be applied.
  • a dopant as shown in FIG. 1 because the use of a dopant generally has a higher luminous efficiency.
  • a fluorescent material is preferable as the luminous body in the first light emitting region. Therefore, it is optimal to apply the fluorescent material as a dopant in the first light emitting region. In that case, the kind of the dopant may be plural.
  • FIG. 1 a configuration in which a second dopant (phosphorescent material) is doped toward the hole transport layer 111 and a first dopant is doped toward the electron transport layer 112 (that is, in this case, The second light-emitting region is 113 and the first light-emitting region is 114).
  • the spacing layer 116 must be made of a hole transporting material, and the carrier recombination region must be designed at the interface between the spacing layer 116 and the electron transporting layer 112.
  • a hole injection layer or a hole transport layer made of a hole transport material other than the hole transport material 121 is provided between the anode 101 and the hole transport layer 111. May be purchased. Furthermore, an electron injection layer or an electron transport layer made of an electron transport material other than the electron transport material 122 may be inserted between the cathode 102 and the electron transport layer 112.
  • the present invention focuses on the point that the excited state is first formed in the first light emitting region and the energy is partially transferred to the second light emitting region.
  • the ionization potential value of the hole block material is preferably 0.4 eV or more larger than the ionization potential value of the substance having the largest ionization potential among the substances included in the first light emitting region 113. Further, when the first light emitting region 113 has a dopant as shown in FIG. 1, the ionization potential value of the hole block material used for the spacing layer 116 is substantially reduced. It is important that the ion transport potential of the hole transport material 1221, which is a host in the first light emitting region, is larger than the ionization potential (preferably larger than 0.4 eV).
  • the excited state is first formed in the first emission region. And it is easy to transfer energy partially to the second light emitting region.
  • d is appropriately in the range from I nm to 30 nm.
  • d is preferably 5 nm or more.
  • the appropriate distance is 5 About 20 nm. Therefore, d is more preferably 5 nm or more and 20 nm or less.
  • the emission spectrum in the first emission region has at least one peak in a region of 400 nm or more and 500 nm or less, or has at least two peaks in a region of 400 nm or more and 560 nm or less.
  • White light can be realized in combination with the emission color of the red phosphorescent material in the light emitting region of FIG.
  • the emission spectrum of the phosphorescent material is reddish, that is, 5 What is necessary is that at least one peak is present in the region from 60 nm to 700 nm.
  • a first dopant capable of excimer emission is added to the first emission region, by optimizing the doping concentration, the emission unique to the first dopant and the excimer emission can be obtained.
  • Light can be emitted at the same time.
  • Excimer light emission is always located on the longer wavelength side than the intrinsic light emission, so two emission peaks can be extracted from one substance. By combining this phenomenon with the red light emission color in the second light emission region, a light emission spectrum having peaks in the R, G, and B wavelength regions can also be obtained.
  • a porphyrin-based compound is effective as long as it is an organic compound, such as phthalocyanine (abbreviation: H 2 — P c) and copper phthalocyanine (abbreviation: Cu—P c).
  • conductive polymer compounds are chemically doped, such as polyethylenedioxythiophene (abbreviation: PEDOT) doped with polystyrene sulfonate (abbreviation: PSS) and polyaniline (abbreviation: PAni), polyvinyl carbazole (abbreviation: PVK) and the like can also be used.
  • PEDOT polyethylenedioxythiophene
  • PSS polystyrene sulfonate
  • PAni polyaniline
  • PVK polyvinyl carbazole
  • Ultra-thin inorganic insulators such as vanadium pentoxide and aluminum oxide are also effective.
  • an aromatic amine compound that is, a compound having a benzene ring-nitrogen bond
  • examples of widely used materials include, for example, N, N, monobis (3-methylphenyl) mono N, N'-diphen Biru 1,1 ,,-biphenyl 4,4, -diamine (abbreviation: TPD) and its derivatives 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -1-N-phenyl Mino] -biphenyl (abbreviation: Q! —NPD).
  • electron transport materials include tris (8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: A 1 Q 3 ), tris (4-methyl-8-quinolinolato) aluminum (abbreviation: Almq 3 ), and bis (10-hydroxybenzo [h ] —Quinolinato) beryllium (abbreviation: B e BQ 2 ), bis (2-methyl-18-quinolinolato) — (4-hydroxy-biphenylyl) —aluminum (abbreviation: BA 1 q), bis [2— ( 2-Hydroxyphenyl) -benzoxazolat] zinc (abbreviation: Zn (BOX) 2 ), bis [2- (2-hydroxyphenyl) -benzothiazolate] zinc (abbreviation: Zn (BTZ) 2 ) And the like.
  • 2- (4-biphenylyl) -5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole (abbreviation: PBD), 1,3_bis [ 5- (p-tert-Butylphenyl) 1-1,3,4-oxaziazol-1-yl] benzene (abbreviation: OXD-7) and other oxaziazole derivatives, 3- (4-tert-butylphenyl) —4-1 Phenyl— 5- (4-biphenylyl) — 1,2,4-triazole (abbreviation: TAZ), 31- (4-tert-butylphenyl) 1-41- (4-ethylphenyl) — 5-— (4-biphenylyl) 1 1,2,4-triazole (abbreviation: P—Et TAZ) and other triazole derivatives, 2, 2 ', 2 "— (1,3,5-benzenetoly
  • examples of the hole block material useful as a material used for the above-mentioned spacing layer include the above-mentioned BA 1 Q, OXD-7, TAZ, p—Et TAZ, T ⁇ ⁇ , BPhen, ⁇ C ⁇ , etc. Can be used.
  • the above-mentioned TP D, - or a fluorescent material having a hole transporting property such as NPD, A ld 3, A l mQ 3, B e BQ 2, BA lq, Z n A fluorescent material having an electron transporting property such as (BOX) 2 or Zn (BTZ) 2 may be used.
  • various fluorescent dyes may be used as dopants, and examples thereof include quinacridone, N, N'-dimethylquinacridone, perylene, fluoranthene, and coumarin dyes (coumarin 6 and the like).
  • a phosphorescent material such as tris (2-phenylpyridine) iridium (abbreviation: Ir (ppy) 3 ). All of them show a light emission peak at 400 nm or more and 560 nm or less, and thus are suitable as a light emitter in the first light emission region of the present invention.
  • an organometallic complex having iridium or platinum as a central metal is effective.
  • an organometallic complex having iridium or platinum as a central metal is effective.
  • a hole transporting material or an electron transporting material typified by the above-described examples can be used as the host material.
  • Bipolar materials such as 4,4'-N, N'-dicarbazolylpiphenyl (abbreviation: CBP) can also be used.
  • the lamination method is not limited for each layer in the organic light emitting device. If lamination is possible, any method such as vacuum deposition, spin coating, ink jet, or dip coating may be used.
  • an organic light emitting device of the present invention in which the thickness d of the spacing layer is 10 nm will be specifically exemplified with reference to FIG.
  • reference numeral 301 denotes an anode
  • reference numeral 302 denotes a cathode
  • reference numeral 303 denotes an electroluminescent layer.
  • a glass substrate on which about 100 nm of IT was deposited to a thickness of 20 nm to form a hole injection layer 310.
  • the hole transport material ⁇ ; — NPD is deposited to a thickness of 30 nm to form the hole transport layer 311.
  • a—NPD (host material) and the singlet luminescent material perylene (Guest material) and co-evaporation were performed so that the ratio (weight ratio) was approximately 99: 1. This means that a- NPD has perylene dispersed at a concentration of about 1 wt%.
  • This 10 nm co-evaporated layer is the first light emitting region 313.
  • BA 1 Q which is a hole block material (and electron transport material)
  • BA1Q was deposited to a thickness of 30 nm as the electron transporting layer 312.
  • a region to which the phosphorescent material Pt OEP was added was formed by co-deposition. The addition amount was adjusted so that Pt OEP was dispersed in BA IQ at a concentration of about 7.5 wt%. This becomes the second light emitting region 314.
  • the total number of layers using BA 1 q is 40 nm, including the spacing layer 316 and the electron transport layer 312.
  • a second electron transport layer 317 was formed by depositing A1q, which is an electron transport material, to a thickness of 20 nm. Thereafter, as the electron injection layer 318, calcium fluoride (abbreviation: CaF 2 ) was deposited to a thickness of 2 nm, and finally, A1 was deposited to a thickness of 150 nm as a cathode. Thereby, the organic light emitting device of the present invention is obtained.
  • A1q which is an electron transport material
  • FIG. 4A shows an emission spectrum at 10 [cd / m 2 ].
  • a blue emission spectrum 401 inherent to perylene was clearly observed, and at around 520 nm, a green spectrum 402 derived from perylene excimer emission was clearly observed.
  • an organic light emitting device using a red phosphorescent material and having peaks in each of the R, G, and B wavelength regions has been realized.
  • Example 1 it is considered that the energy transfer from S D1 ⁇ T D2 shown in FIG. 2 (b) was suppressed to some extent, and both perylene and PtOEP could emit light.
  • the ionization potential was measured for a-NPD used for the hole transport layer 311 and BA1 Q used for the spacing layer 315 (measured using a photoelectron spectrometer AC-2 (RIKEN KEIKI) in the thin film state).
  • a-NPD was 5.3 [e V] and BA 1 q was 5.7 [e V]. That is, since there is a difference of about 0.4 CeV] between the ionization potentials of the two, BA 1 Q effectively blocks the holes and recombines the carriers in the hole transport layer 311 ( Alternatively, it is considered that control is performed within the first light emitting region 313.
  • the organic light emitting device of the present invention in which the thickness d of the spacing layer was 20 nm Is specifically illustrated using FIG.
  • the first light emitting region 313 is formed in the same manner as in the first embodiment.
  • a hole blocking material (and an electron transporting material), BAlq was deposited to a thickness of 20 nm to form a spacing layer 316.
  • BA1Q was deposited to a thickness of 20 nm as an electron transporting layer 312.
  • a region to which the phosphorescent material Pt OEP was added was formed by co-deposition. The addition amount was adjusted so that PtOEP was dispersed in BALq at a concentration of about 7.5 wt%. This becomes the second light emitting region 314.
  • the layer using BAlq has a total of 40 nm including the spacing layer 316 and the electron transporting layer 312.
  • a second electron transporting layer 317 was formed by depositing A1Q, which is an electron transporting material, to a thickness of 20 nm. Thereafter, as the electron injection layer 318, 2 nm of CaF 2 was deposited, and finally, 150 nm of A 1 was formed as a cathode. Thereby, the organic light emitting device of the present invention is obtained.
  • the characteristics of the organic light emitting device manufactured in Example 2 were as follows: when the luminance was 10 [cdZm 2 ], the driving voltage was 8.6 [V] and the current efficiency was 4.6 [cd / A].
  • the emission spectrum at 10 [cd / m 2 ] is shown in Fig. 4 (b).
  • a blue emission spectrum 401 unique to perylene was clearly observed, and at around 520 nm, a green spectrum 402 derived from the excimer emission of perylene was clearly observed.
  • a sharp red peak 403 derived from Pt OEP was observed.
  • an organic light-emitting device using a red phosphorescent material and having peaks in each of the R, G, and B wavelength regions has been realized.
  • Example 2 it is considered that the energy transfer from S D1 ⁇ T D2 shown in FIG. 2 (b) was almost completely suppressed, and both perylene and PtOEP could emit light.
  • an organic light-emitting device of the present invention in which the thickness d of the spacing layer is 30 nm will be specifically exemplified with reference to FIG.
  • the first light emitting region 313 is formed in the same manner as in the first and second embodiments.
  • a 30 nm-thick film of BA 1 Q which is a hole blocking material (and an electron transporting material)
  • BA 1 Q which is a hole blocking material (and an electron transporting material)
  • the spacing layer 316 was formed as the spacing layer 316.
  • a region in which the phosphorescent material Pt OEP was added to BA1q was formed to a thickness of 10 nm by co-evaporation. The addition amount was adjusted so that Pt ⁇ EP was dispersed in BA 1 Q at a concentration of about 7.5 wt%.
  • the total thickness of the layer using BA 1 Q is 40 nm, including the spacing layer 316 and the second light emitting region 314.
  • BA 1 q is not further formed as the electron transport layer 312 (the film thickness of the layer using BA 1 q is reduced in the first and second embodiments).
  • a 20 nm film of A 1 Q which is an electron transport material, is used to form the second electron transport material.
  • the child transport layer was 317.
  • C a F 2 a 2 nm deposition
  • the A 1 1 to 50 nm deposited as the cathode Thereby, the organic light emitting device of the present invention is obtained.
  • the characteristics of the organic light emitting device manufactured in Example 3 were as follows: when the luminance was 10 [cdZm 2 ], the driving voltage was 8.2 [V] and the current efficiency was 4.6 [cd / A].
  • the emission spectrum at 10 [cdZm 2 ] is shown in Fig. 4 (c).
  • a blue emission spectrum 401 unique to perylene was clearly observed, and at around 520 nm, a green spectrum 402 derived from the excimer emission of perylene was clearly observed.
  • Near 650 nm a sharp red peak 403 derived from Pt ⁇ EP, albeit slightly weaker, was observed.
  • an organic light emitting device using a red phosphorescent material and having peaks in each of the R, G, and B wavelength regions has been realized.
  • the energy transfer from S D1 ⁇ T D2 shown in FIG. 2 (b) is almost completely suppressed, and the T D1 is smaller than that in the first and second embodiments.
  • ⁇ T D 2 of the energy transfer the results that have been attenuated, emission of perylene becomes stronger, is considered a light-emitting of P t OEP was summer weak. Therefore, it can be said that the thickness d of the spacing layer of the present invention is preferably up to about 30 nm.
  • Comparative Example 1 In this comparative example, a conventional organic light emitting device having no interval layer is specifically illustrated with reference to FIG. In FIG. 11, reference numerals in FIG. 3 are cited.
  • the first light emitting region 313 is formed in the same manner as in Examples 1 to 3.
  • BA 1 Q is deposited to a thickness of 40 nm as the electron transporting layer 312.
  • the phosphorescent material P t OEP is formed using BA IQ as a host.
  • the added second light emitting region 314 was formed. The addition amount was adjusted so that Pt OEP was dispersed in BALQ at a concentration of about 7.5 wt%.
  • a second electron transport layer 317 was formed by depositing the electron transport material A 1 Q to a thickness of 20 nm. Thereafter, as an electron injection layer 317, 2 nm of CaF 2 was deposited, and finally, 150 nm of A.1 was formed as a cathode.
  • the characteristics of the organic light-emitting device manufactured in this comparative example were as follows: when the luminance was 10 [cdZrn 2 ], the driving voltage was 8.8 [V], and the current efficiency was 1.9 [cd / A3].
  • FIG. 12 shows the emission spectrum at 10 [cd / m 2 ].
  • this comparative example almost no emission spectrum of perylene was observed, and only a sharp red peak 1201 at about 650 nm derived from Pt OEP was observed.
  • Example 4 Example 1
  • a light-emitting device having the organic light-emitting element of the present invention in a pixel portion will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 5A is a top view illustrating the light-emitting device
  • FIG. 5B is a cross-sectional view of FIG. 5A cut along AA ′.
  • Reference numeral 501 denotes a drive circuit (source-side drive circuit)
  • 502 denotes a pixel unit
  • 503 denotes a drive circuit (gate-side drive circuit).
  • 504 is a sealing substrate
  • 505 is a sealant
  • the inside 507 surrounded by the sealant 505 is a space.
  • Reference numeral 508 denotes connection wiring for transmitting signals input to the source-side drive circuit 501 and the gate-side drive circuit 503, and a video signal from an FPC (flexible print circuit) 509 serving as an external input terminal. Receives clock signal, start signal, reset signal, etc. Although only an FPC is shown here, a printed wiring board (PWB) may be attached to the FPC.
  • the light emitting device in this specification includes not only the light emitting device main body but also a state in which an FPC or a PWB is attached thereto.
  • a drive circuit portion and a pixel portion are formed over the substrate 510.
  • a source side drive circuit 501 which is a drive circuit portion, and a pixel portion 502 are shown.
  • the source side drive circuit 501 is formed as a CMOS circuit combining the n-channel TFT 523 and the p-channel TFT 524. Further, the TFT forming the driving circuit may be formed by a known CMOS circuit, PMOS circuit, or NMOS circuit. Further, in this embodiment mode, a driver integrated with a driver circuit formed on a substrate is shown, but this is not always necessary. Alternatively, it can be formed outside.
  • the pixel portion 502 is formed by a plurality of pixels including a switching TFT 511, a current controlling TFT 512, and a first electrode 513 electrically connected to a drain thereof.
  • an insulator 514 is formed to cover an end portion of the first electrode 513.
  • it is formed by using a positive photosensitive acrylic resin film.
  • a curved surface having a curvature is formed at an upper end or a lower end of the insulator 514.
  • a positive photosensitive acrylic is used as the material of the insulator 514
  • only the upper end of the insulator 514 may have a curved surface having a radius of curvature (0.2111 to 3 ⁇ 111). It is good.
  • the insulator 514 either a negative type which becomes insoluble in an etchant by photosensitive light or a positive type which becomes soluble in an etchant by light can be used.
  • An electroluminescent layer 51.5 and a second electrode 516 are formed on the first electrode 513, respectively.
  • a material having a large work function as a material used for the first electrode 513 functioning as an anode.
  • single-layer films such as ITO (indium tin oxide) film, indium zinc oxide (IZO) film, titanium nitride film, chromium film, tungsten film, Zn film, Pt film, and titanium nitride film And a film composed mainly of aluminum and a three-layer structure of a titanium nitride film, a film composed mainly of aluminum, and a titanium nitride film.
  • the resistance as a wiring is low, a good ohmic contact can be obtained, and furthermore, it can function as an anode. You. Here, it is assumed that ITO is used as the first electrode 513 and light is extracted from the substrate 510 side.
  • the electroluminescent layer 515 is formed by an evaporation method using an evaporation mask or an ink-jet method.
  • An electroluminescent layer having the structure disclosed in the present invention may be applied to the electroluminescent layer 515. Specifically, it is the configuration of the electroluminescent layer shown in Examples 1 to 3.
  • an organic compound is usually used in a single layer or a stacked layer in many cases.
  • a structure in which an inorganic compound is used as a part of a film made of an organic compound is included. It shall be.
  • a material used for the second electrode (cathode) 516 formed on the electroluminescent layer 515 a material having a small work function (A, Ag, Li, Ca, or an alloy thereof) Mg Ag, Mg ln, Al Li, CaF 2 , or CaN) may be used.
  • a thin metal film, a thin metal film, or a transparent conductive film is used as the second electrode (cathode) 516. It is better to use a multilayer with a film (IT ⁇ , ⁇ ⁇ , zinc oxide ( ⁇ ⁇ ), etc.).
  • a light-emitting device having a bottom emission structure in which light is extracted only from the substrate 510 side by using a non-transmissive film of A1 is used.
  • the organic light emitting device 517 of the present invention is placed in the space 507 surrounded by the substrate 501, the sealing substrate 504, and the sealing agent 505.
  • the structure is provided.
  • an inert gas nitrogen, argon, or the like
  • a configuration in which the space 507 is filled with a sealant 505 is also included.
  • an epoxy resin is preferably used for the sealant 505. Further, it is desirable that these materials are materials that do not transmit moisture and oxygen as much as possible.
  • a plastic substrate made of FRP Fiberglass—Reinforced Plastics
  • PVF polyvinyl fluoride
  • Mylar polyester, acrylic, or the like
  • FIG. 5 shows a schematic diagram (cross-sectional view).
  • FIG. 6 (A) reference numerals in FIG. 5 are cited.
  • the direction of light emission is as indicated by reference numeral 621 in FIG.
  • a top emission structure is formed by using the first electrode 513 as a light-shielding anode and the second electrode as a light-transmitting cathode. Therefore, as the first electrode, in addition to a single-layer film such as a titanium nitride film, a chromium film, a tungsten film, a Zn film, and a Pt film, a laminate of titanium nitride and a film containing aluminum as a main component, titanium nitride For example, a three-layer structure of a film, a film mainly containing aluminum, and a titanium nitride film can be used.
  • the second electrode a stacked structure of a thin metal film and a transparent conductive film (ITO, ⁇ , ⁇ , etc.) may be used.
  • a titanium nitride film is used as a first electrode
  • a laminated structure of a ⁇ g: Ag alloy thin film and ITO is used as a second electrode.
  • the light emitting device of this embodiment is a color filter composed of a coloring layer 611 and a light shielding layer (BM) 612 in order to achieve full color using the white organic light emitting element 517 of the present invention. Therefore, an overcoat layer is not shown here).
  • a transparent protective layer 601 is formed to seal the organic light-emitting element 517.
  • a silicon target is formed in an atmosphere containing nitrogen and argon, a silicon nitride film having a high blocking effect against impurities such as water and alkali metals can be obtained.
  • the transparent protective layer may be formed using a film forming apparatus using remote plasma. Further, in order to allow light to pass through the transparent protective layer, it is preferable that the thickness of the transparent protective layer be as small as possible.
  • FIG. 6 shows the schematic diagram (cross-sectional view).
  • FIG. 6 (B) reference numerals in FIG. 5 are cited.
  • the light emission direction is as shown by 622 and 623 in FIG.
  • FIG. 6 (B) the basic structure is the same as that of FIG. 6 (A), but the point different from FIG. 6 (A) is that the first electrode 513 such as an ITO film or an IZO film is used. The point is that a transparent conductive film is used.
  • a light emitting device having a dual emission structure can be realized by using the ITO film.
  • FIG. 6 ( ⁇ ) no color filter is provided on the substrate 5 10 side, but a color filter may be provided to make both sides full color.
  • the color filter formed on the substrate 5100 side may be provided in the same manner as a method used in a conventional liquid crystal display device or the like.
  • Examples of electric appliances manufactured using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention include a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, and a sound reproducing device (car audio, audio component, etc.). ), Notebook personal computers, game devices, portable information terminals (mobile computers, mobile phones, portable game machines or electronic books, etc.), and image playback devices equipped with recording media (specifically, recording of DVDs, etc.) A device equipped with a display device that can reproduce the medium and display the image) No. FIGS. 7 and 8 show specific examples of these electric appliances.
  • FIG. 7A illustrates a display device, which includes a housing 7101, a support 7102, a display portion 7103, a part of speakers 7104, a video input terminal 7105, and the like. It is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portion 7103.
  • the display device includes all information display devices for personal computers, TV broadcast reception, advertisement display, and the like.
  • FIG. 7B illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 7201, a housing 7202, a display portion 7203, a keyboard 7204, an external connection port 7205, a pointing mouse 7206, and the like. It is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portion 7203.
  • FIG. 7C shows a mobile computer, which includes a main body 7301, a display portion 7302, a switch 7303, operation keys 7304, an infrared port 7305, and the like. It is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portion 7302.
  • FIG. 7 (D) shows a portable image playback device provided with a recording medium (specifically, a DVD playback device), which includes a main body 7401, a housing 7402, a display portion A 7403, a display portion B 7404, and a recording medium.
  • a recording medium specifically, a DVD playback device
  • the display portion A 7403 mainly displays image information
  • the display portion B 7404 mainly displays character information.
  • the display portion A 7403 is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portions A and B. You. Note that the image reproducing device provided with the recording medium includes a home game machine and the like.
  • FIG. 7E shows a goggle-type display (head-mounted display), which includes a main body 7501, a display section 7502, and an arm section 7503. It is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portion 7502.
  • Figure 7 (F) shows a video camera, with a main unit 7601, display unit 7602, housing 7603, external connection port 7604, remote control receiving unit 7605, image receiving unit 706, Notebook 760, Voice Input 760, Operation Key 760, Eyepiece 760, etc. are included. It is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portion 7602.
  • FIG. 7 (G) shows a mobile phone, which includes a main body 7701, a housing 7702, a display 7703, an audio input 7704, an audio output 7705, Includes operation keys 770, external connection port 770, antenna 770, etc. It is manufactured by using the light emitting device having the organic light emitting element of the present invention for the display portion 7703. Note that the display portion 7703 displays white characters on a black background, thereby reducing power consumption of the mobile phone.
  • FIG. 8A shows a double-sided light emitting notebook PC, which includes a keyboard section 811, a display section 802, and the like.
  • the feature of this notebook PC is that, as shown in FIG. 8b, both light emission 803 to the front surface and light emission 804 to the back surface are enabled. This can be achieved, for example, by applying the light emitting device having the dual emission structure of the present invention as shown in FIG. With such a configuration, as shown in FIG. 8C, even when the display unit 802 is closed, an image or the like can be viewed using light emission on the back surface. Open the display The horizontal direction is as indicated by 805. Industrial applicability
  • the applicable range of the light-emitting device having the organic light-emitting element of the present invention is extremely wide, and this light-emitting device can be applied to electric appliances in various fields.

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Abstract

　本発明は発光効率が高い白色有機発光素子を提供する。特に、赤色、緑色、青色の各波長領域にピークを有する発光スペクトルを持つ高効率な白色有機発光素子を提供する。　最も発光効率の悪いスペクトル領域は赤色の領域であるため、赤色系の燐光材料を導入することにより、高効率な白色有機発光素子を得る。この時、赤色系の燐光材料のみが光ってしまうのを防ぐため、図１に示すように、赤色系の燐光材料１２４を発光体とした第二の発光領域１１４と、第二の発光領域よりも短波長側の発光を示す第一の発光領域１１３との距離を離す。図１の構成においては、第一の発光領域と第二の発光領域との間の層１１５には電子輸送材料を用いることが好ましく、また、ホールブロック材料を用いることがさらに好ましい。

Description

明細書 有機発光素子
技術分野
本発明は、 陽極と、 陰極と、 電界を加えることで発光が得られる有機化 合物を含む層 （以下、 「電界発光層」 と記す） と、 を有する有機発光素子、 およびそれを用いた発光装置に関する。 また特に、 白色発光を呈する有機発 光素子、 およびそれを用いたフルカラーの発光装置に関する。 背景技術
有機発光素子は電界を加えることにより発光する素子であり、 その発光 機構はキャリア注入型である。 すなわち、 電極間に電界発光層を挟んで電圧 を印加することにより、 陰極から注入された電子および陽極から注入された ホールが電界発光層中で再結合して励起状態の分子 （以下、 「励起分子」 と 記す） を形成し、 その励起分子が基底状態に戻る際にエネルギーを放出して 発光する。
なお、 有機化合物が形成する励起状態の種類としては、 一重項励起状態 と三重項励起状態が可能であり、 一重項励起状態からの発光が蛍光、 三重項 励起状態からの発光が憐光と呼ばれている。
このような有機発光素子において、 通常、 電界発光層は 1 μ ΐϊΐを下回る ほどの薄膜で形成される。 また、 有機発光素子は、 電界発光層そのものが光 を放出する自発光型の素子であるため、 従来の液晶ディスプレイに用いられ ているようなバックライトも必要ない。 したがって、 有機発光素子は極めて 薄型軽量に作製できることが大きな利点である。
また、 例えば 1 00〜200 nm程度の電界発光層において、 キャリア を注入してから再結合に至るまでの時間は、 電界発光層のキャリア移動度を 考えると数十ナノ秒程度であり、 キャリアの再結合から発光までの過程を含 めてもマイクロ秒以内のオーダーで発光に至る。 したがって、 非常に応答速 度が速いことも特長の一つである。
さらに、 有機発光素子はキャリア注入型の発光素子であるため、 直流電 圧での駆動が可能であり、 ノイズが生じにくい。 駆動電圧に関しては、 まず 電界発光層の厚みを 100 nm程度の均一な超薄膜とし、 また、 電界発光層 に対するキヤリア注入障壁を小さくするような電極材料を選択し、 さらには ヘテロ構造 （二層構造） を導入することによって、 5. 5Vで l O O c dZ m 2の十分な輝度が達成された （非特許文献 1参照） 。
(非特許文献 1 )
C. W. タン （C. W. Ta n ) ら、 アプライド フイジクス レ夕一ズ 、 Vo l . 5 1， No. 12, 9 1 3 - 9 1 5 ( 1 987)
こういった薄型軽量 ·高速応答性 ·直流低電圧駆動などの特性から、 有 機発光素子は次世代のフラットパネルディスプレイ素子として注目されて いる。 また、 自発光型であり視野角が広いことから、 視認性も比較的良好で あり、 特に携帯機器の表示画面に用いる素子として有効と考えられている。
さらに、 このような有機発光素子は、 発光色のバリエーションに富んで いることも特色の一つである。 このような色彩の豊かさの要因は、 有機化合 物自体の多様性にある。 すなわち、 分子設計 （例えば置換基の導入） 等によ り様々な発光色の材料を開発できるという柔軟性が、 色彩の豊かさを生んで いるのである。
これらの観点から、 有機発光素子の最も大きな応用分野は、 フルカラー のフラットパネルディスプレイであると言っても過言ではない。 有機発光素 子の特徴を考慮し、 様々なフルカラー化の手法が考案されているが、 現在、 有機発光素子を用いてフルカラーの発光装置を作製する構成として、 三つの 主流が挙げられる。
一つ目は、 光の三原色である赤色 （R) 、 緑色 （G) 、 青色 （B) のそ れぞれの発光色を呈する有機発光素子を、 シャドウマスク技術を用いて塗り 分け、 それぞれを画素とする手法である （以下、 「RGB方式」 と記す） 。 二つ目は、 青色の有機発光素子を発光源として用い、 その青色の光を蛍光材 料からなる色変換材料 （CCM) によって緑色あるいは赤色に変換すること で、 光の三原色を得る手法である （以下、 「CCM方式」 と記す） 。 三つ目 は、 白色の有機発光素子を発光源として用い、 液晶表示装置などで用いられ ているカラ一フィルター （CF) を設けることで、 光の三原色を得る手法で ある （以下、 「CF方式」 と記す） 。
この中で、 CCM方式ゃCF方式は、 用いる有機発光素子が青色 （CC F方式） ないしは白色 （CF方式） の単色であるため、 RGB方式のような シャドウマスクによる精緻な塗り分けは必要ない。 また、 色変換材料やカラ 一フィル夕一は従来のフォトリソグラフィ技術により作製できるものであ り、 複雑な工程も入らない。 さらに、 これらのプロセス上のメリットの他、 一種類の素子しか用いないために、 輝度の経時変化が均一であり、 経時的な 色ずれや輝度ムラは生じないという利点もある。
ただし、 C C M方式を用いた場合、 原理的に青色から赤色への色変換効 率が悪いため、 赤色の表示に問題が生じる。 また、 色変換材料自体が蛍光体 であるため、 太陽光などの外光によって画素が発光してしまい、 コントラス トが悪化するという問題点もある。 C F方式は従来の液晶デイスプレイと同 様、 カラーフィルターを用いているため、 そのような問題点はない。
以上のことから、 C F方式は比較的欠点の少ない手法ではあるが、 C F 方式の問題点は、 多くの光がカラーフィルターに吸収されてしまうため、 発 光効率の高い白色の有機発光素子が必要なことである。 白色有機発光素子と しては、 R、 G、 Bの各波長領域にピークを有する白色発光ではなく、 補色 の関係 （例えば青色と黄色） を組み合わせた素子 （以下、 「2波長型白色発 光素子」 と記す） が主流である （例えば、 非特許文献 2参照） 。
(非特許文献 2 )
城戸ら、 「第 4 6回応用物理学関係連合講演会」 、 p l 2 8 1、 2 8 a - Z D - 2 5 ( 1 9 9 9 )
しかしながら、 カラーフィルターと組み合わせた発光装置を考慮した場 合、 非特許文献 2で報告されているような 2波長型白色発光素子ではなく、 R、 G、 Bの各波長領域にそれぞれピークを有する発光スペクトルを持つ白 色有機発光素子 （以下、 「3波長型白色発光素子」 と記す） が望ましい。
このような 3波長型白色発光素子に関しても、 いくつかの報告はなされ ている （例えば、 非特許文献 3参照） 。 しかしながら、 このような 3波長型 白色発光素子は、 発光効率の点で 2波長型白色発光素子に及ばず、 より大き な改善が必要である。
(非特許文献 3)
J . キド （J. K i do) ら、 サイエンス、 vo l . 267, 1332— 1 334 ( 1995)
また、 2波長型、 3波長型を問わず、 白色の発光は照明等への応用も可 能である。 そのような意味でも、 高効率な白色有機発光素子の開発が望まれ ている。 発明の開示
(発明が解決 'しょうとする課題）
そこで本発明では、 発光効率が高い白色有機発光素子を提供することを 課題とする。 また特に、 赤色、 緑色、 青色の各波長領域にピークを有する発 光スぺクトルを持つ高効率な白色有機発光素子を提供することを課題とす る。
さらに、 前記有機発光素子を用いて発光装置を作製することにより、 従 来よりも消費電力の低い発光装置を提供することを課題とする。 なお、 本明 細書中における発光装置とは、 有機発光素子を用いた発光デバイスや画像表 示デバイスを指す。 また、 有機発光素子にコネクター、 例えばフレキシブル プリント基板 （F P C： F 1 e X i b 1 e P r i n t e d C i r c u i t ) もしくは TAB (Tape Au t oma t e d Bond i ng) テ ープもしくは T C P (Tap e Ca r r i e r P ac kage) が取り 付けられたモジュール、 T A Bテープや T C Pの先にプリント配線板が設け られたモジュール、 または有機発光素子に C O G ( C h i p O n G 1 a s s ) 方式により I C (集積回路） が直接実装されたモジュールも全て発光 装置に含むものとする。
(課題を解決するための手段）
白色発光のスペクトル、 特に赤色、 緑色、 青色の各波長領域にピークを 有する発光スぺクトルの場合、 最も発光効率の悪いスぺクトル領域は赤色の 領域であると考えられる。 一般に、 赤色発光材料の発光効率が他に比べて悪 いためである。 これに鑑み、 本発明は、 赤色系の燐光材料を導入することに より、 高効率な白色有機発光素子を実現するものである。
燐光材料とは、 三重項励起状態を発光に変換できる材料、 すなわち燐光 を放出できる材料のことである。 有機発光素子においては、 一重項励起状態 と三重項励起状態が 1 ： 3の割合で生成すると考えられているため、 燐光材 料を用いることにより高い発光効率を達成できることが知られている。
しかしながら、 非特許文献 2で示されているような白色有機発光素子の 構造に対して赤色の燐光材料を導入した場合、 その赤色のみが発光してしま い、 青色や緑色などの池の成分が観測されなくなってしまう。 その結果、 白 色発光は得られない。 すなわち、 燐光材料は自身よりも大きい励起エネルギ 一を容易に自身の発光に変換してしまうため、 赤色系の燐光材料を導入した 白色有機発光素子は実現し難いと言える。
本発明者は、 鋭意検討を重ねた結果、 以下に示す素子構造を適用するこ とにより、 赤色系の燐光材料を導入した白色有機発光素子を実現できること を見出した。
すなわち、 本発明の構成は、 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に 比べて発光スぺクトルの最大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域 と、 を有する電界発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子におい て、 前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 かつ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置することを 特徴とするものである。
なお、 前記第二の発光領域は、 ホスト材料と、 三重項励起状態からの発 光を示すゲスト材料と、 からなる構成であることが好ましい。
また、 これらの構成は、 前記第一の発光領域からの発光が一重項励起状 態からの発光である場合に、 特に有効である。 したがって本発明では、 前記 第一の発光領域における発光が一重項励起状態からの発光であることを特 徵とする。 なお、 この場合、 前記第一の発光領域の構成としては、 ホスト材 料と、 一重項励起状態からの発光を示す一種または複数のゲスト材料と、 か らなる構成が好ましい。
さらに、 上述した本発明の有機発光素子においてさらに好ましい構成は 、 前記第一の発光領域が、 前記第二の発光領域よりも陽極側に位置する構成 である。 この場合、 キャリアの再結合領域を第一の発光領域付近に設計する ために、 前記第一の発光領域と前記第二の発光領域との間には、 前記第一の 発光領域に含まれる物質のうち最も大きいイオン化ポテンシャルを有する 物質に比べてさらに大きいイオン化ポテンシャルを有するホールブロック 材料からなる層が設けられていることが好ましい。 なお、 前記ホールブロッ ク材料のイオン化ポテンシャル値は、 前記第一の発光領域に含まれる物質の うち最も大きいイオン化ポテンシャルを有する物質のイオン化ポテンシャ ル値に比べ、 0 . 4 e V以上大きいことが好ましい。
また、 本発明の構成において、 前記第一の発光領域と前記第二の発光領 域の両方を効率よく発光させるため、 前記第一の発光領域と前記第二の発光 領域との距離は、 1 n m以上 3 0 n m以下であることが好ましい。 さらに好 ましくは、 5 n m以上 2 0 n m以下である。
ところで、 本発明の主旨の一つは、 高効率な白色有機発光素子を作製す ることであるが、 この時、 前記第一の発光領域から発生する短波長側の光と 、 前記第二の発光領域から発生する長波長側の光とをバランス良く組み合わ せることで.、 高品質な白色発光が実現できる。 したがって、 第一の発光領域 の発光波長と、 第二の発光領域の発光波長は、 以下に示す条件であることが 好ましい。
すなわち本発明では、 前記第一の発光領域における発光スぺクトルは、 4 0 0 n m以上 5 0 0 n m以下の領域に少なくとも一つのピークを有する ことを特徴とする。 あるいは、 4 0 0 n m以上 5 6 0 n m以下の領域に少な くとも二つのピークを有することを特徴とする。
また、 前記第二の発光領域における発光スペクトルは、 5 6 0 n m以上 7 0 0 n m以下の領域に少なくとも一つのピークを有することを特徴とす る。
上述のような波長領域の発光を呈する前記第一の発光領域と前記第二 の発光領域を組み合わせることで、 高効率かつ高品質な白色有機発光素子を 得ることができる。
ここで、 前記第一の発光領域における発光として、 エキシマー発光を利 用することもできる。 このような構成とすることで、 前記第一の発光領域か ら二つのピークを有する発光を容易に取り出すことができるため、 前記第二 の発光領域からの発光も合わせることで、 R、 G、 Bの各波長領域にピーク を有する白色発光をも容易に実現できる。 したがって本発明では、 前記第一 の発光領域における発光スぺクトルが 4 0 0 n m以上 5 6 0 n m以下の領 域に少なくとも二つのピ一クを有する場合に、 前記第一の発光領域における 発光がエキシマ一発光を含むことを特徴とする。
ところで、 上述した本発明の有機発光素子において、 前記第二の発光領 域における発光は三重項励起状態からの発光であるが、 このような発光を示 す材料としては、 有機金属錯体を用いることが好ましい。 また特に、 発光効 率の高さから、 ィリジゥムまたは白金を中心金属とする有機金属錯体を用い ることが好ましい。
以上で述べたような本発明の有機発光素子を用いて発光装置を作製す ることで、 従来よりも消費電力の低い発光装置を提供することができる。 し たがって本発明は、 本発明の有機発光素子を用いた発光装置も含むものとす る。 (発明の効果）
本発明を実施することで、 発光効率が高い白色有機発光素子を提供する ことができる。 また特に、 赤色、 緑色、 青色の各波長領域にピークを有する 発光スぺクトルを持つ高効率な白色有機発光素子を提供することができる。 さらに、 前記有機発光素子を用いて発光装置を作製することにより、 従来よ りも消費電力の低い発光装置を提供することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の有機発光素子の基本構造を示す図である。
図 2は、 本発明の有機発光素子における発光機構を示す図である。
図 3は、 本発明の有機発光素子の具体的な素子構造を示す図である （実 施例 1〜 3 ) 。
図 4は、 実施例 1〜 3における有機発光素子の発光スペクトルを示す図 である。
図 5は、 本発明の発光装置の概略図である （実施例 4 ) 。
図 6は、 本発明の発光装置の概略図である （実施例 5〜 6 ) 。
図 7は、 本発明の発光装置を用いた電気器具の例を示す図である （実施 例 7 ) 。
図 8は、 本発明の発光装置を用いた電気器具の例を示す図である （実施 例 7 ) 。
図 9は、 従来の有機発光素子の基本構造を示す図である。
図 1 0は、 従来の有機発光素子における発光機構を示す図である。
図 1 1は、 従来の有機発光素子の具体的な素子構造を示す図である （比 較例 1 )
図 1 2は、 比較例 1における有機発光素子の発光スぺクトルを示す図で ある。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施形態について、 以下に説明する。
(実施の形態 1 )
以下では、 本発明の実施形態について、 動作原理および具体的な構成例 を挙げて詳細に説明する。 なお、 有機発光素子は、 発光を取り出すためにど ちらかの電極の一方が透明であれば良い。 したがって、 基板上に透明な電極 を形成し、 基板側から光を取り出す従来の素子構造だけではなく、 実際は、 基板とは逆側から光を取りだす構造や、 電極の両側から光を取り出す構造も 適用可能である。
まず、 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトル の最大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 二つの発光領域を有 する従来の白色有機発光素子に関し、 その基本構成の一例を図 9に示す。
図 9は、 基本的にはホ一ル輸送材料 9 2 1からなるホール輸送層 9 1 1 と電子輸送材料 9 2 2からなる電子輸送層 9 1 2との積層構造 （電界発光層 9 0 3 ) を、 陽極 9 0 1と陰極 9 0 2との間に挟んだ有機発光素子の構造で ある。 ただし、 ホール輸送層 9 1 1に第一のドーパント 9 2 3を添加した第 一の発光領域 9 1 3と、 電子輸送層 9 1 2に第二のドーパント 9 2 4を添加 した第二の発光領域 9 1 4とを設けている。 すなわち、 ホール輸送材料 9 2 1や電子輸送材料 9 2 2は、 それぞれホスト材料としても機能している。 さ らに、 それら第一の発光領域 9 1 3および第二の発光領域 9 1 4は共に、 ホ ール輸送層 9 1 1と電子輸送層 9 1 2との界面 9 1 5近傍に存在する。
このような構造においては、 キャリアの再結合領域は界面 9 1 5近傍で ある。 そして、 その界面 9 1 5近傍には第一のド一パント 9 2 3と第二のド 一パント 9 2 4の二種類が共に存在しているため、 発光過程はその二種類の ド一パント間で競合される。 この時、 この二種類のド一パントが共に蛍光材 料であれば、 その励起寿命はどちらも同様に短いので、 フェルスター型のェ ネルギー移動の条件 （どちらかのドーパントの発光波長と、 もう一方のド一 パントの吸収波長とが重なる） を十分に満たしてしまわない限り、 二種類と も発光することができる。 その結果、 白色発光が実現できる。
例えば、 非特許文献 2で示されている白色有機発光素子の構造は、 図 9 においてもう一つの電子輸送層と電子注入層をさらに加えたものであるが、 基本的な原理は同様である。 すなわち、 ホール輸送層 9 1 1には青色発光材 料であるペリレンを第一のド一パント 9 2 3として導入し、 電子輸送層 9 1 2には橙色発光材料である D C M 1を第二のドーパント 9 2 4として導入 し、 白色発光を得ている。
一方、 本発明の主旨は、 赤色系の燐光材料を白色有機発光素子に導入し 、 高効率化を狙うものである。 しかしながら、 上述の図 9の構造に対し、 第 二のドーパント 9 2 4として赤色系の燐光材料を導入しても、 白色発光は得 られない。 例えば、 第一のド一パント 9 2 3として青色発光材料であるペリ レンを、 第二のドーパント 9 2 4として赤色燐光材料である 2， 3 , 7 , 8 , 1 2， 1 3， 1 7， 1 8 —ォクタエチル— 2 1 H, 2 3 H—ポルフィリン —白金錯体 （以下、 P t O E Pと示す） を用いた素子を作製しても、 P t〇 EPの赤色発光のみしか観測されない （比較例 1にて後述） 。 このことは、 以下のように説明される。
まず、 この素子構造において白色発光を得るためには、 少なくとも第一 のドーパント 923であるペリレンが発光しなければならない。 すなわち、 ペリレンの一重項励起状態がそのまま発光することが最低限の条件となる。
ところが、 図 1 0 (a) に示すように、 P t OEPに限らず燐光材料の 多くはイオン化ポテンシャルが小さい （11〇 0準位1 001の位置が高い ) ため、 ホールに対して深いトラップ準位を形成する。 したがって、 P t O EPがホールをトラップしてしまい、 ペリレンが励起されることなく P t〇 EPが直接励起されてしまう可能性が高い。
また、 P t〇E Pに代表される燐光材料の多くは、 三重項 ML CTと呼 ばれる幅広い吸収帯を可視光領域に有する （これが燐光材料の三重項最低励 起状態に対応する） 。 加えて、 フェルスター型のエネルギー移動の場合、 あ る分子の一重項励起状態から他の分子の三重項励起状態へのエネルギー移 動を許容する。 このことは、 図 10 (b) に示すように、 可視光領域に発光 を有する物質 （ここではペリレン） がたとえ励起状態になったとしても、 そ の一重項励起状態 SD1から燐光材料 （ここでは P t OEP) の三重項励起状 態 TD2へのフェルスター型エネルギー移動 1 0 1 1が容易に起こりうるこ とを意味する。 したがって、 ペリレンの発光は観測されにくくなる。 なお、 ここではペリレンの三重項励起状態を考慮していないが、 ペリレンは蛍光材 料であるため、 三重項励起状態は失活するか、 または P t OEPへエネルギ 一移動してしまう。 さらに、 三重項 M L C T吸収は一般にそのバンド幅が広いため、 ペリレ ンのような青色発光の物質だけでなく、 緑色系の発光を呈する物質からのェ ネルギー移動でさえも誘起してしまう。 この現象は、 第一の発光領域におけ る発光物質としてペリレンのような蛍光材料を使用した場合だけではなく、 燐光材料を使用した場合でも同様に起こる。 ゆえに、 赤色系の燐光材料を導 入した白色有機発光素子は実現し難い。
この問題を克服する手法は、 第一の発光領域と第二の発光領域との距離 を離し、 第一の発光領域の励起状態 （特に一重項励起状態） が、 第二の発光 領域の三重項励起状態へエネルギー移動するのを防ぐことである。 このよう な本発明の基本構成の一例を図 1に示す。
図 1は、 ホール輸送材料 1 2 1からなるホール輸送層 1 1 1に対して第 一のド一パント （ここでは蛍光材料とする） 1 2 3を添加することで、 第一 の発光領域 1 1 3を形成している。 また、 電子輸送材料 1 2 2からなる電子 輸送層 1 1 2に対して第二のドーパント （燐光材料） 1 2 4を添加すること で、 第二の発光領域 1 1 4を形成している。 また発光波長は、 第一のド一パ ント 1 2 3よりも第二のド一パント （燐光材料） 1 2 4の方が長波長となる 構成である。 さらに、 第一の発光領域 1 1 3と第二の発光領域 1 1 4との間 には、 第二のド一パント （燐光材料） 1 2 4が添加されていない層 1 1 6 ( 以下、 「間隔層」 と記す） が dの厚さで設けられており、 この点が図 9とは 異なる。 なおここでは、 間隔層 1 1 6は電子輸送性を有するものとする。 ま た、 1 0 1は陽極、 1 0 2は陰極、 1 0 3は電界発光層である。
この時、 間隔層 1 1 6が電子輸送性を有するため、 この構造における再 結合領域は、 第一の発光領域 113と間隔層 116との界面 115近傍であ る。 しかも、 図 2 (a) に示すように、 距離 dのおかげで第二のドーパント (燐光材料） の HOMO準位 201が直接ホールをトラップすることはない 。 したがって、 まず、 第一のドーパント 123が励起されることになる。 励 起状態としては、 一重項励起状態 SD1と三重項励起状態 TD1がある。
ここで、 図 2 (b) に示すとおり、 間隔層 116により第一のドーパン トと第二のドーパント （燐光材料） との距離が dだけ離れているため、 先に 述べた SD1— TD2のフェルス夕一型エネルギー移動 211の寄与は小さく なる （距離 dが大きくなると急激に減衰する） 。 その分、 SD1→GD1すなわ ち第一のド一パントの発光 h vD1が観測されるようになる。
一方、 第一のドーパントはここでは蛍光材料としているため、 三重項励 起状態 TD1は発光できないが、 第二のドーパント （燐光材料） の三重項励起 状態 TD2にエネルギー移動できる。 そして、 三重項励起分子の励起寿命は通 常、 一重項励起分子の励起寿命よりも長く、 その拡散距離が大きいため、 先 に述べた SD1→TD2のエネルギ一移動 211に比べて、 TD1→TD2のエネ ルギー移動 212は距離 dの影響を受けにくい。 したがって、 距離 dをある 程度離しても、 TD1→TD2のエネルギー移動は効果的に生じ、次いで第二の ドーパント （燐光材料） の三重項励起状態 TD2は速やかに発光 h vD2に変換 される。
以上で述べたように、 本発明の素子構造を適用することにより、 第一の ドーパントおよび第一のドーパントよりも長波長側の発光を示す第二のド 一パント （燐光材料） の両方を発光させることができるため、 白色発光が達 成される。
なお、 図 1で示した素子構造では、 第二の発光領域において燐光材料を ド一パントとして用いているが、 燐光材料を単独で用いてもよい。
また、 第一の発光領域における発光体としては、 燐光材料を適用しても よいが、 図 1で示したように蛍光材料を用いた方が好ましい。 この場合、 生 じた一重項励起状態は主に第一の発光領域で、 生じた三重項励起状態は第二 の発光領域でそれぞれ発光に寄与するため、 一重項 ·三重項双方の励起状態 を発光に寄与させることができ、 効率の向上が見込まれるからである。 また 、 発光のメカニズムがわかりやすく、 素子設計も行いやすい。
さらに本発明の第一の発光領域では、 ドーパントを用いず、 単独で発光 を示す層を適用しても良い。 ただし、 ド一パントを用いた方が一般に発光効 率が高いため、 図 1で示したようにドーパントを用いた方が好ましい。 また
、 上述の通り、 第一の発光領域における発光体としては蛍光材料が好ましい ため、 第一の発光領域では蛍光材料をド一パントとして適用するのが最適で ある。 その場合、 ドーパントの種類は複数でも良い。
なお、 図 1で示した素子構造は本発明の一例であり、 本発明の主旨から はずれない限りこれに限定されることはない。 例えば図 1において、 ホール 輸送層 1 1 1の方に第二のドーパント （燐光材料） をド一プし、 電子輸送層 1 1 2の方に第一のドーパントをドープするという構成 （すなわちこの場合 、 第二の発光領域が 1 1 3、 第一の発光領域が 1 1 4となる） にしてもよい 。 この場合、 間隔層 1 1 6をホール輸送性の材料で構成し、 キャリアの再結 合領域を間隔層 1 1 6と電子輸送層 1 1 2との界面に設計する必要がある。 また、 図 1では図示していないが、 陽極 1 0 1とホール輸送層 1 1 1と の間には、 ホール注入層や、 ホール輸送材料 1 2 1以外のホール輸送材料か らなるホール輸送層を揷入してもよい。 さらに、 陰極 1 0 2と電子輸送層 1 1 2との間には、 電子注入層や、 電子輸送材料 1 2 2以外の電子輸送材料か らなる電子輸送層を揷入してもよい。
ところで、 上述したとおり、 本発明では第一の発光領域においてまず励 起状態を形成し、 部分的に第二の発光領域へエネルギー移動させる点に着目 している。 そのような観点からは、 図 1で示した構造のように、 第一の発光 領域 1 1 3を第二の発光領域 1 1 4よりも陽極側に設計することが好まし い。 なぜならば、 この時、 間隔層 1 1 6としてホールブロック材料からなる ホールプロック層を適用することにより、 効果的にホールはホール輸送層 1 1 1内に閉じこめられるため、 キャリアの再結合領域を第一の発光領域 1 1 3に確定することができるからである。
なお、 ホールブロック材料のイオン化ポテンシャル値は、 第一の発光領 域 1 1 3に含まれる物質のうち最も大きいイオン化ポテンシャルを有する 物質のイオン化ポテンシャル値に比べ、 0 . 4 e V以上大きいことが好まし レ また、 図 1のように第一の発光領域 1 1 3がド一パントを有している場 合、 実質的には、 間隔層 1 1 6に用いるホールブロック材料のイオン化ポテ ンシャル値が、 第一の発光領域におけるホストであるホール輸送材料 1 2 1 のイオン化ポテンシャル値より大きい （好ましくは 0 . 4 e V以上大きい） ことが重要である。
このような素子設計により、 第一の発光領域においてまず励起状態を形 成し、 部分的に第二の発光領域へエネルギー移動させることが容易となるが
、 次に、 そのエネルギー移動を左右する距離 dを設定する必要がある。
まず、 dを 1 nm以上とすることにより、 デクスター型のエネルギー移 動 （電子の波動運動の交換によるエネルギー移動） を防ぐことができるため 、 エネルギー移動の機構はフェルスター型のみとなり、 上述の原理が適用で きる。 また、 30nm程度離れると、 図 2 (b) で述べた TD t— TD 2のエネ ルギー移動でさえ、 かなり減衰してくる傾向にある。 したがって dは、 I n m以上 30 nm以下が適切な範囲である。
ただし、 第二の発光領域の燐光材料がホールを直接トラップすることを 防ぐ （図 2 (a) 参照） ためには、 dは 5 nm以上とすることが好ましい。 また、 図 2 (b) における SD1→TD2のエネルギ一移動 211の寄与を小さ くした上で、なおかつ TD1→TD2のエネルギー移動 212が十分に起きるた めの適切な距離は、 5〜20nm程度である。 したがって dは、 5 nm以上 20 nm以下がさらに好ましい。
以上では、 本発明により赤色系の燐光材料を導入した白色有機発光素子 が実現できる原理を説明した。 次に、 発光色を高品質な白色とするための好 ましい波長範囲を例示する。
まず、 第一の発光領域における発光スペクトルは、 400 nm以上 50 0 nm以下の領域に少なくとも一つのピークを有するか、 または 400nm 以上 560 nm以下の領域に少なくとも二つのピークを有することにより、 第二の発光領域における赤色系の燐光材料の発光色と組み合わせ、 白色光を 実現できる。 この時、 前記燐光材料の発光スペクトルは赤色系、 すなわち 5 60 nm以上 700 nm以下の領域に少なくとも一つのピークを有すれば よい。
また、 例えば、 第一の発光領域にエキシマー発光可能な第一のドーパン トを添加すれば、 そのド一プ濃度を最適化させることにより、 第一のドーパ ント固有の発光とそのエキシマー発光とを同時に発光させることができる。 エキシマー発光は、 前記固有の発光よりも必ず長波長側に位置するため、 一 つの物質から二つの発光ピークを引き出すことができる。 この現象と第二の 発光領域における赤色系の発光色を組み合わせることにより、 R、 G、 Bの 各波長領域にピークを有する発光スぺクトルも可能となる。
以下では、 本発明に用いることのできる材料を、 具体的に例示する。 た だし、 本発明に適用できる材料は、 これらに限定されるものではない。
ホール注入層に用いるホ一ル注入材料としては、 有機化合物であればポ ルフィリン系の化合物が有効であり、 フタロシアニン （略称： H2— P c)、 銅フタロシアニン （略称： Cu— P c) 等を用いることができる。 また、 導 電性高分子化合物に化学ドーピングを施した材料もあり、 ポリスチレンスル ホン酸 （略称： PSS) をドープしたポリエチレンジォキシチォフェン （略 称： PEDOT) や、 ポリア二リン （略称： PAn i) 、 ポリビニルカルバ ゾール （略称： PVK) などを用いることもできる。 また、 五酸化バナジゥ ムゃ酸化アルミニウムなど、 無機絶縁体の超薄膜も有効である。
ホール輸送材料としては、 芳香族ァミン系 （すなわち、 ベンゼン環ー窒 素の結合を有するもの） の化合物が好適である。 広く用いられている材料と して、 例えば、 N， N， 一ビス （3—メチルフエニル） 一 N, N' —ジフエ 二ルー 1, 1， —ビフエ二ルー 4， 4， —ジァミン （略称： TPD) や、 そ の誘導体である 4, 4'—ビス [N— (1—ナフチル） 一 N—フエ二ル―ァ ミノ] ービフエニル （略称： Q!—NPD) などがある。 また、 4， 4', 4 ''ートリス （N， N—ジフエ二ル―ァミノ） —トリフエニルァミン （略称： TDATA) や、 4, 4'， 4''—トリス [N— (3—メチルフエニル） ― N—フエ二ルーァミノ] —トリフエニルァミン （略称： MTDATA) など のスターバースト型芳香族ァミン化合物が挙げられる。
電子輸送材料としては、 トリス （8—キノリノラト） アルミニウム （略 称： A 1 Q3) 、 トリス （4—メチルー 8—キノリノラト） アルミニウム （ 略称： A l mq3) 、 ビス （10—ヒドロキシベンゾ [h] —キノリナト） ベリリウム （略称： B e B Q 2) 、 ビス （2—メチル一 8—キノリノラト） ― (4—ヒドロキシービフエ二リル） —アルミニウム （略称： B A 1 q) 、 ビス [2— （2—ヒドロキシフエニル） —ベンゾォキサゾラト] 亜鉛 （略称 ： Z n (BOX) 2) 、 ビス [2— (2—ヒドロキシフエニル） 一ベンゾチ ァゾラト] 亜鉛 （略称： Zn (BTZ) 2) などの金属錯体が挙げられる。 さらに、 金属錯体以外にも、 2— (4ービフエ二リル） — 5— (4- t e r t一ブチルフエニル） 一 1, 3， 4ーォキサジァゾール （略称： PBD) 、 1, 3 _ビス [5— (p - t e r t一ブチルフエニル） 一 1， 3， 4ーォキ サジァゾ一ルー 2—ィル] ベンゼン （略称： OXD— 7) などのォキサジァ ゾール誘導体、 3— （4— t e r t—ブチルフエニル） —4一フエニル— 5 - (4—ビフエ二リル） — 1, 2， 4-トリァゾール （略称： TAZ) 、 3 一 （4一 t e r t—ブチルフエニル） 一 4一 （4—ェチルフエニル） — 5— (4ービフエ二リル） 一 1， 2， 4—トリァゾール （略称： P— E t TAZ ) などのトリァゾール誘導体、 2, 2 ' , 2" — （1， 3, 5—ベンゼント リイル） トリス [ 1一フエ二ルー 1 H—べンズイミダゾール] (略称： TP B I ) のようなイミダゾール誘導体、 バソフェナント口リン （略称： BP h e n) 、 パソキュプロイン （略称： BCP) などのフエナント口リン誘導体 を用いることができる。
また、 上述の間隔層に用いる材料として有用であるホールブロック材料 としては、 上で述べた BA 1 Q、 OXD— 7、 TAZ、 p— E t TAZ、 T ΡΒ Ι、 BPh e n、 Β C Ρ等を用いることができる。
また、 第一の発光領域における発光体としては、 上述した TP D、 - NPDなどのホール輸送性を持つ蛍光材料や、 A l d 3、 A l mQ3、 B e B Q 2、 BA l q、 Z n (BOX) 2、 Z n (BTZ) 2などの電子輸送性を持 つ蛍光材料を用いてもよい。 また、 各種蛍光色素をド一パントとして用いて もよく、 キナクリドン、 N, N' —ジメチルキナクリ ドン、 ペリレン、 フル オランテン、 クマリン系色素 （クマリン 6等） 、 などが挙げられる。 さらに 、 燐光材料を用いてもよく、 トリス （2—フエニルピリジン） イリジウム （ 略称： I r (p p y) 3) 等がある。 これらは全て、 400 nm以上 5 6 0 nm以下に発光ピークを示すため、 本発明の第一の発光領域における発光体 として好適である。
一方、 第二の発光領域における発光体としては、 イリジウムまたは白金 を中心金属とする有機金属錯体が有効である。 具体的には、 先に述べた P t 〇EPの他、 ビス （2— (2， —ベンゾチェ二ル） ピリジナトー N, C3' ) (ァセチルァセトナト） ィリジゥム （略称： b t p2 I r (a c a c) ) 、 ビス （2— (2 ' —チェニル） ピリジナトー N, C3' ) (ァセチルァセ卜ナ ト） ィリジゥム （略称： t h p2 I r (a c a c) ) 、 ビス （2— （1ーナ フチル） ベンゾォキサゾラトー N, C2' ) (ァセチルァセトナト） イリジゥ ム （略称： b o n2 I r ( a c a c ) ) 、 などが挙げられる。 これらはいず れも、 赤色系 （560 nm以上 700 nm以下） に発光ピークを有する燐光 材料であり、 本発明の第二の発光領域における発光体として好適である。
なお、 本発明の第一の発光領域や第二の発光領域にド一パントを用いる 場合、 そのホスト材料としては、 上述した例に代表されるホール輸送材料や 電子輸送材料を用いることができる。 また、 4， 4' -N, N' —ジカルバ ゾリルーピフエ二ル （略称： CBP) などのバイポーラ性の材料も用いるこ とができる。
また、 本発明において、 有機発光素子中の各層については積層法を限定 するものではない。 積層が可能ならば、 真空蒸着法やスピンコート法、 イン クジェット法、 ディップコート法など、 どの様な手法を選んでも良いものと する。
(実施例）
[実施例 1 ]
本実施例では、 間隔層の厚さ dを 10 nmとした本発明の有機発光素子 を、 図 3を用いて具体的に例示する。 なお、 図 3では、 30 1が陽極、 30 2が陰極、 303が電界発光層に相当する。
まず、 陽極 30 1である I T〇が 100 nm程度成膜されたガラス基板 に、 ホ一ル輸送材料である Cu P cを 20 nm蒸着し、 ホール注入層 310 とした。 次に、 ホール輸送材料である α;— NPDを 30 nm蒸着してホール 輸送層 311とするが、 その最後の 10 nmにおいては、 a— NPD (ホス ト材料） と一重項発光材料であるペリレン （ゲスト材料） とをおよそ 99 ： 1の比率 （重量比） になるように共蒸着を行った。 つまり、 a— NPDに約 1 w t %の濃度でペリレンが分散されていることになる。 この 10 nmの共 蒸着層が第一の発光領域 313である。
第一の発光領域 313を形成した後、 ホールブロック材料 （かつ電子輸 送材料） である BA 1 Qを 10 nm成膜し、 間隔層 316とした。 さらに、 電子輸送層 312として B A 1 Qを 30 nm蒸着するが、 その最初の 10 n mにおいては、 燐光材料 P t OEPが添加された領域を共蒸着にて形成した 。 添加量は、 BA I Q中に約 7. 5w t %の濃度で P t OEPが分散されて いるように調節した。 これが第二の発光領域 314となる。 以上のように、 BA 1 qを用いた層は、 間隔層 316と電子輸送層 312を合わせて合計 4 0 n mとなる。
次に、 電子輸送材料である A 1 qを 20 nm成膜することで、 第二の電 子輸送層 317とした。 その後、 電子注入層 318として、 フッ化カルシゥ ム （略称： CaF2) を 2nm蒸着し、 最後に陰極として A 1を 150 n m 成膜した。 これにより、 本発明の有機発光素子が得られる。
本実施例 1で作製した有機発光素子の特性は、 輝度が 10 [c d/m2 ] の時の駆動電圧が 8. 0 [V] 、 電流効率が 4. 7 [c d/A] であった また、 10 [c d/m2] 時における発光スペクトルを図 4 (a) に示す 。 460 nmおよび 480 nm付近にはペリレン固有の青色の発光スぺクト ル 401が、 520 nm付近にはペリレンのエキシマ一発光に由来する緑色 のスペクトル 402が、 それぞれ明確に観測された。 また、 650 nm付近 には、 P t OEPに由来する鋭い赤色のピーク 403が観測された。
このように、 本実施例 1においては、 赤色系の燐光材料を用い、 なおか つ R、 G、 Bの各波長領域にそれぞれピークを有する有機発光素子が実現で きた。 なお、 C I E色度座標は （x， y) = (0. 30， 0. 35) であり 、 見た目にも白色発光であった。
以上のように、 本実施例 1では、 図 2 (b) で示した SD1→TD2のエネ ルギー移動がある程度抑制され、 ペリレンと P t OE Pの両方が発光できた と考えられる。
なお、 ホール輸送層 311に用いた a— NPDと間隔層 315に用いた BA1 Qに関し、 イオン化ポテンシャルをそれぞれ測定した （それぞれ薄膜 の状態で、 光電子分光装置 AC— 2 (理研計器） を用いて測定した） ところ 、 a— NPDは 5. 3 [e V] 、 BA 1 qは 5. 7 [e V] であった。 すな わち、 両者のイオン化ポテンシャルには約 0. 4 C e V] の差があるため、 BA 1 Qが効果的にホールをブロックし、 キャリアの再結合領域をホール輸 送層 311内 （あるいは第一の発光領域 313内〉 に制御しているものと考 えられる。
〔実施例 2 ]
本実施例では、 間隔層の厚さ dを 20 nmとした本発明の有機発光素子 を、 図 3を用いて具体的に例示する。
まず、 第一の発光領域 313までは、 実施例 1と同様に形成する。 第一 の発光領域 313を形成した後、 ホールブロック材料 （かつ電子輸送材料） である BA l qを 20 nm成膜し、 間隔層 316とした。 さらに、 電子輸送 層 312として B A 1 Qを 20 nm蒸着するが、 その最初の 10 nmにおい ては、 燐光材料 P t OEPが添加された領域を共蒸着にて形成した。 添加量 は、 BA l q中に約 7. 5 w t %の濃度で P t OE Pが分散されているよう に調節した。 これが第二の発光領域 314となる。 以上のように、 BA l q を用いた層は、 間隔層 316と電子輸送層 312を合わせて合計 40 nmと なる。
次に、 電子輸送材料である A 1 Qを 20 nm成膜することで、 第二の電 子輸送層 317とした。 その後、 電子注入層 318として、 C aF2を 2 n m蒸着し、 最後に陰極として A 1を 150 nm成膜した。 これにより、 本発 明の有機発光素子が得られる。
本実施例 2で作製した有機発光素子の特性は、 輝度が 10 [c dZm2 ] の時の駆動電圧が 8. 6 [V] 、 電流効率が 4. 6 [c d/A] であった また、 10 [c d/m2] 時における発光スペクトルを図 4 (b) に示 す。 460 nmおよび 480 nm付近にはペリレン固有の青色の発光スぺク トル 401が、 520 nm付近にはペリレンのエキシマー発光に由来する緑 色のスぺクトル 402が、 それぞれ明確に観測された。 また、 650 nm付 近には、 P t OEPに由来する鋭い赤色のピーク 403が観測された。 このように、 本実施例 2においても、 赤色系の燐光材料を用い、 なおか つ R、 G、 Bの各波長領域にそれぞれピークを有する有機発光素子が実現で きた。 なお、 C I E色度座標は （x， y) = (0. 25， 0. 36) であり 、 見た目にはやや青みを帯びた白色発光であった。
以上のように、 本実施例 2では、 図 2 (b) で示した SD1→TD2のエネ ルギー移動がほぼ完全に抑制され、 ペリレンと P tOEPの両方が発光でき たと考えられる。
[実施例 3]
本実施例では、 間隔層の厚さ dを 30 nmとした本発明の有機発光素子 を、 図 3を用いて具体的に例示する。
まず、 第一の発光領域 313までは、 実施例 1や実施例 2と同様に形成 する。 第一の発光領域 313を形成した後、 ホールブロック材料 （かつ電子 輸送材料） である BA 1 Qを 30 nm成膜し、 間隔層 316とした。 さらに 、 第二の発光領域 314として、 BA 1 qに燐光材料 P t OEPが添加され た領域を共蒸着にて 10 nm形成した。 添加量は、 BA 1 Q中に約 7. 5 w t %の濃度で P t〇E Pが分散されているように調節した。 以上のように、 BA 1 Qを用いた層は、 間隔層 316と第二の発光領域 314を合わせて合 計 40 nmとなる。 本実施例では、 第二の発光領域 314のあとに、 さらに 電子輸送層 312として B A 1 qを形成することはない （B A 1 qを用いた 層の膜厚を、 実施例 1および実施例 2と同様に 40 nmとするためである） 次に、 電子輸送材料である A 1 Qを 20 nm成膜することで、 第二の電 子輸送層 31 7とした。 その後、 電子注入層 318として、 C a F 2を 2 n m蒸着し、 最後に陰極として A 1を 1 50 nm成膜した。 これにより、 本発 明の有機発光素子が得られる。
本実施例 3で作製した有機発光素子の特性は、 輝度が 1 0 [c dZm2 ] の時の駆動電圧が 8. 2 [V] 、 電流効率が 4. 6 [c d/A] であった また、 10 [c dZm2] 時における発光スペクトルを図 4 (c) に示 す。 460 nmおよび 480 nm付近にはペリレン固有の青色の発光スぺク トル 401が、 520 nm付近にはペリレンのエキシマー発光に由来する緑 色のスぺクトル 402が、 それぞれ明確に観測された。 また、 650 nm付 近には、 やや弱いものの P t〇E Pに由来する鋭い赤色のピーク 403も観 測された。
このように、 本実施例 3においても、 赤色系の燐光材料を用い、 なおか つ R、 G、 Bの各波長領域にそれぞれピークを有する有機発光素子が実現で きた。 なお、 C I E色度座標は （X, y) = (0. 22, 0. 3 5) であり 、 見た目には青みを帯びた青白色であった。
以上のように、 本実施例 3では、 図 2 (b) で示した SD1→TD2のエネ ルギー移動がほぼ完全に抑制された上に、実施例 1や実施例 2に比べて TD1 →TD 2のエネルギー移動も減衰してきた結果、 ペリレンの発光が強くなり、 P t OEPの発光が弱くなつたと考えられる。 したがって、 本発明の間隔層 の厚さ dは、 30 nm程度までであることが好ましいと言える。
[比較例 1 ] 本比較例では、 間隔層を設けない従来の有機発光素子を、 図 1 1を用い て具体的に例示する。 なお、 図 1 1では、 図 3の符号を引用する。
まず、 第一の発光領域 3 13までは、 実施例 1〜実施例 3と同様に形成 する。 第一の発光領域 31 3を形成した後、 電子輸送層 31 2として B A 1 Qを 40 nm成膜するが、 その最初の 1 0 nmにおいては、 BA I Qをホス トとして燐光材料 P t OEPが添加された第二の発光領域 314を形成し た。 添加量は、 BA l Q中に約 7. 5 w t %の濃度で P t OEPが分散され ているように調節した。
次に、 電子輸送材料 A 1 Qを 20 nm成膜することで、 第二の電子輸送 層 3 17とした。 その後、 電子注入層 317として、 C a F2を 2 nm蒸着 し、 最後に陰極として A.1を 150 nm成膜した。
本比較例で作製した有機発光素子の特性は、 輝度が 10 [c dZrn2] の時の駆動電圧が 8. 8 [V] 、 電流効率が 1. 9 [c d/A3 であった。
また、 10 [c d/m2] 時における発光スペクトルを図 12に示す。 本比較例においては、 ペリレンの発光スペクトルはほとんど観測されず、 6 50 nm付近の P t O E Pに由来する鋭い赤色のピーク 1201のみが観 測された。 また、 C I E色度座標は （x， y) = (0. 5 1, 0. 33) で あり、 見た目にはほぼ赤色であった。
以上、 本比較例で示したように、 本発明の間隔層を設けない従来の素子 構造では、 赤色系の燐光材料を適用した白色有機発光素子の実現は困難であ ることがわかる。
[実施例 4] 本実施例では、 画素部に本発明の有機発光素子を有する発光装置につい て図 5を用いて説明する。 なお、 図 5 (A) は、 発光装置を示す上面図、 図 5 (B) は図 5 (A) を A— A' で切断した断面図である。 50 1は駆動回 路部 （ソース側駆動回路） 、 502は画素部、 503は駆動回路部 （ゲート 側駆動回路） である。 また、 504は封止基板、 505はシール剤であり、 シール剤 505で囲まれた内側 507は、 空間になっている。
なお、 508はソース側駆動回路 50 1及びゲ一ト側駆動回路 503に 入力される信号を伝送するための接続配線であり、 外部入力端子となる FP C (フレキシブルプリントサーキット） 509からビデオ信号、 クロック信 号、 スタート信号、 リセット信号等を受け取る。 なお、 ここでは FPCしか 図示されていないが、 この F PCにはプリント配線基盤 （PWB) が取り付 けられていても良い。 本明細書における発光装置には、 発光装置本体だけで なく、 それに FP Cもしくは PWBが取り付けられた状態をも含むものとす る。
次に、 断面構造について図 5 (B) を用いて説明する。 基板 5 1 0上に は駆動回路部及び画素部が形成されているが、 ここでは、 駆動回路部である ソ一ス側駆動回路 501と、 画素部 502が示されている。
なお、 ソ一ス側駆動回路 50 1は nチャネル型 TFT 523と pチヤネ ル型 TFT 524とを組み合わせた CMOS回路が形成される。 また、 駆動 回路を形成する TFTは、 公知の CMOS回路、 PMOS回路もしくは NM OS回路で形成しても良い。 また、 本実施の形態では、 基板上に駆動回路を 形成したドライバ一一体型を示すが、 必ずしもその必要はなく、 基板上では なく外部に形成することもできる。
また、 画素部 502はスイッチング用 TFT 5 1 1と、 電流制御用 TF T 5 12とそのドレインに電気的に接続された第 1の電極 5 13とを含む 複数の画素により形成される。 なお、 第 1の電極 51 3の端部を覆って絶縁 物 514が形成されている。 ここでは、 ポジ型の感光性アクリル樹脂膜を用 いることにより形成する。
また、 カバレッジを良好なものとするため、 絶縁物 5 14の上端部また は下端部に曲率を有する曲面が形成されるようにする。 例えば、 絶縁物 5 1 4の材料としてポジ型の感光性アクリルを用いた場合、 絶縁物 5 14の上端 部のみに曲率半径 （0. 2 111〜3 ^111) を有する曲面を持たせることが好 ましい。 また、 絶縁物 5 14として、 感光性の光によってエツチャントに不 溶解性となるネガ型、 或いは光によってエツチャントに溶解性となるポジ型 のいずれも使用することができる。
第 1の電極 5 1 3上には、 電界発光層 5 1.5、 および第 2の電極 5 1 6 がそれぞれ形成されている。 ここで、 陽極として機能する第 1の電極 5 1 3 に用いる材料としては、 仕事関数の大きい材料を用いることが望ましい。 例 えば、 I TO (インジウムスズ酸化物） 膜、 インジウム亜鉛酸化物 （ I ZO ) 膜、 窒化チタン膜、 クロム膜、 タングステン膜、 Z n膜、 P t膜などの単 層膜の他、 窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層、 窒化チ夕 ン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との 3層構造等を用 いることができる。 なお、 積層構造とすると、 配線としての抵抗も低く、 良 好なォーミックコンタク卜がとれ、 さらに陽極として機能させることができ る。 ここでは第一の電極 5 13として I TOを用い、 基板 510側から光を 取り出す構造とする。
また、 電界発光層 51 5は、 蒸着マスクを用いた蒸着法、 またはインク ジェット法によって形成される。 電界発光層 5 1 5には、 本発明で開示した 構造を有する電界発光層を適用すればよい。 具体的には、 実施例 1〜実施例 3で示した電界発光層の構成である。 また、 電界発光層に用いる材料として は、 通常、 有機化合物を単層もしくは積層で用いる場合が多いが、 本発明に おいては、 有機化合物からなる膜の一部に無機化合物を用いる構成も含める こととする。
さらに、 電界発光層 5 15上に形成される第 2の電極 （陰極） 5 1 6に 用いる材料としては、 仕事関数の小さい材料 （Aし Ag、 L i、 C a、 ま たはこれらの合金 Mg Ag、 Mg l n、 A l L i、 C aF2、 または C aN ) を用いればよい。 なお、 電界発光層 5 1 5で生じた光が第 2の電極 5 1 6 を透過させる場合には、 第 2の電極 （陰極） 5 1 6として、 膜厚を薄くした 金属薄膜と、 透明導電膜 （I T〇、 Ι Ζ〇、 酸化亜鉛 （Ζ η〇） 等） との積 層を用いるのが良い。 なおここでは、 A 1の非透過膜を用いることで、 基板 5 10側からのみ光を取り出す下面出射型構造の発光装置とする。
さらにシール剤 505で封止基板 504を素子基板 5 10と貼り合わ せることにより、 基板 50 1、 封止基板 504、 およびシール剤 505で囲 まれた空間 507に本発明の有機発光素子 5 17が備えられた構造になつ ている。 なお、 空間 507には、 不活性気体 （窒素やアルゴン等） が充填さ れる場合の他、 シール剤 505で充填される構成も含むものとする。 なお、 シール剤 505にはエポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。 また 、 これらの材料はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ま しい。 また、 封止基板 504に用いる材料としてガラス基板や石英基板の他 、 F R P (F i b e r g l a s s— Re i n f o r c e d P l a s t i c s) 、 P VF (ポリビニルフロライド） 、 マイラ一、 ポリエステルまたはァ クリル等からなるプラスチック基板を用いることができる。
以上のようにして、 本発明の有機発光素子を有する発光装置を得ること ができる。
[実施例 5 ]
本実施例では、 図 5で示した発光装置において、 封止基板 504側から 光を取り出す上面出射型構造の発光装置を具体的に例示する。 その概略図 （ 断面図） を図 6 (A) に示す。 なお、 図 6 (A) では図 5の符号を引用する 。 また発光方向は図 6 (A) において 621で示すとおりである。
図 6 (A) においては、 第 1の電極 513を遮光性の陽極、 第 2の電極 を透光性の陰極とすることで、 上面出射構造を形成する。 したがって、 第 1 の電極としては、 窒化チタン膜、 クロム膜、 タングステン膜、 Z n膜、 P t 膜などの単層膜の他、 窒化チタンとアルミニウムを主成分とする膜との積層 、 窒化チタン膜とアルミニウムを主成分とする膜と窒化チタン膜との 3層構 造等を用いることができる。 また、 第 2の電極としては、 膜厚を薄くした金 属薄膜と、 透明導電膜 （ I TO、 Ι ΖΟ、 Ζ ηΟ等） との積層構造を用いれ ばよい。 ここでは、 第 1の電極として窒化チタン膜を、 第 2の電極として Μ g ： Ag合金薄膜と I TOとの積層構造を適用する。 また、 本実施例の発光装置は、 本発明の白色有機発光素子 5 1 7を用い てフルカラー化させるため、 着色層 6 1 1と遮光層 （B M) 6 1 2からなる カラーフィルタ一 （簡略化のため、 ここではオーバーコート層は図示しない ) を設けている。
また、 有機発光素子 5 1 7を封止するために、 透明保護層 6 0 1を形成 する。 この透明保護層 6 0 1としては、 スパッ夕法 （0じ方式ゃ1 ?方式） や P C V D法により得られる窒化珪素または窒化酸化珪素を主成分とする 絶縁膜、 炭素を主成分とする薄膜 （ダイヤモンドライクカーボン： D L C膜 、 窒化炭素： C N膜など） 、 またはこれらの積層を用いることが好ましい。 シリコンターゲットを用い、 窒素とアルゴンを含む雰囲気で形成すれば、 水 分やアルカリ金属などの不純物に対してブロッキング効果の高い窒化珪素 膜が得られる。 また、 窒化シリコンターゲットを用いてもよい。 また、 透明 保護層は、 リモートプラズマを用いた成膜装置を用いて形成してもよい。 ま た、 透明保護層に発光を通過させるため、 透明保護層の膜厚は、 可能な限り 薄くすることが好ましい。
なおここでは、 有機発光素子 5 1 7をさらに封止するために、 シール剤 5 0 5のみならず、 第 2シール剤 6 0 2により図 5における空間 5 0 7を充 填し、 封止基板 5 0 4と貼り合わせる。 この封止作業は、 不活性気体雰囲気 下で行えばよい。 第 2シール剤 5 0 5に関しても、 シール剤 5 0 5と同様、 エポキシ系樹脂を用いるのが好ましい。
[実施例 6 ]
本実施例では、 図 5で示した発光装置において、 基板 5 1 0側と封止基 板 504側の両方から光を取り出す両面出射型構造の発光装置を具体的に 例示する。 その概略図 （断面図） を図 6 (B) に示す。 なお、 図 6 (B) で は図 5の符号を引用する。 また発光方向は図 6 (B) において 622、 62 3で示すとおりである。
図 6 (B) においては、 基本的な構造は図 6 (A) と同様であるが、 図 6 (A) と異なる点は、 第 1の電極 5 13として I TO膜や I ZO膜等の透 明導電膜を用いる点である。 ここでは、 I TO膜を用いることで、 両面出射 型構造の発光装置が実現できる。
なお、 図 6 (Β) においては、 基板 5 1 0側にはカラ一フィルタ一を設 けていないが、 カラーフィル夕一を設けて両面共にフルカラ一化しても良い 。 この場合、 基板 5 1 0側に形成するカラーフィルタ一は、 従来の液晶表示 装置等で用いられている手法と同様にして設ければよい。
[実施例 7 ]
本実施例では、 本発明の有機発光素子を有する発光装置を用いて完成さ せた様々な電気器具について説明する。
本発明の有機発光素子を有する発光装置を用いて作製された電気器具 として、 ビデオカメラ、 デジタルカメラ、 ゴーグル型ディスプレイ （ヘッド マウントディスプレイ） 、 ナビゲーシヨンシステム、 音響再生装置 （カーォ 一ディォ、 オーディオコンポ等） 、 ノート型パーソナルコンピュータ、 ゲー ム機器、 携帯情報端末 （モバイルコンピュー夕、 携帯電話、 携帯型ゲーム機 または電子書籍等） 、 記録媒体を備えた画像再生装置 （具体的には DVD等 の記録媒体を再生し、 その画像を表示しうる表示装置を備えた装置） などが 挙げられる。 これらの電気器具の具体例を図 7および図 8に示す。
図 7 (A) は表示装置であり、 筐体 71 01、 支持台 7 102、 表示部 7 103、 スピーカ一部 7 1 04、 ビデオ入力端子 7105等を含む。 本発 明の有機発光素子を有する発光装置をその表示部 7 103に用いることに より作製される。 なお、 表示装置は、 パソコン用、 TV放送受信用、 広告表 示用などの全ての情報表示用装置が含まれる。
図 7 (B) はノート型パーソナルコンピュータであり、 本体 72 0 1、 筐体 7202、 表示部 7203、 キーポード 7204、 外部接続ポ一ト 72 05、 ポインティングマウス 7206等を含む。 本発明の有機発光素子を有 する発光装置をその表示部 7203に用いることにより作製される。
図 7 (C) はモバイルコンピュー夕であり、 本体 7 30 1、 表示部 7 3 02、 スィッチ 7 303、 操作キー 7304、 赤外線ポート 7305等を含 む。 本発明の有機発光素子を有する発光装置をその表示部 7302に用いる ことにより作製される。
図 7 (D) は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置 （具体的には DV D再生装置） であり、 本体 7401、 筐体 7402、 表示部 A 7403、 表 示部 B 7404、 記録媒体 （DVD等） 読み込み部 7405、 操作キー 74 06、 スピーカ一部 7407等を含む。 表示部 A 7403は主として画像情 報を表示し、 表示部 B 7404は主として文字情報を表示するが、 本発明の 有機発光素子を有する発光装置をこれら表示部 A、 Bに用いることにより作 製される。 なお、 記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器など も含まれる。 図 7 ( E ) はゴーグル型ディスプレイ （ヘッドマウントディスプレイ） であり、 本体 7 5 0 1、 表示部 7 5 0 2、 アーム部 7 5 0 3を含む。 本発明 の有機発光素子を有する発光装置をその表示部 7 5 0 2に用いることによ り作製される。
図 7 ( F ) はビデオカメラであり、 本体 7 6 0 1、 表示部 7 6 0 2、 筐 体 7 6 0 3、 外部接続ポー卜 7 6 0 4、 リモコン受信部 7 6 0 5、 受像部 7 6 0 6、 ノ ッテリ一 7 6 0 7、 音声入力部 7 6 0 8、 操作キー 7 6 0 9、 接 眼部 7 6 1 0等を含む。 本発明の有機発光素子を有する発光装置をその表示 部 7 6 0 2に用いることにより作製される。
ここで、 図 7 ( G) は携帯電話であり、 本体 7 7 0 1、 筐体 7 7 0 2、 表示部 7 7 0 3、 音声入力部 7 7 0 4、 音声出力部 7 7 0 5、 操作キ一 7 7 0 6、 外部接続ポート 7 7 0 7、 アンテナ 7 7 0 8等を含む。 本発明の有機 発光素子を有する発光装置をその表示部 7 7 0 3に用いることにより作製 される。 なお、 表示部 7 7 0 3は黒色の背景に白色の文字を表示することで 携帯電話の消費電力を抑えることができる。
図 8 aは両面発光型ノート P Cであり、 キーボード部 8 0 1、 ディスプ レイ部 8 0 2等を含む。 このノート P Cの特徴は、 図 8 bに示すように、 表 面への発光 8 0 3と裏面への発光 8 0 4の両方を可能にした点にある。 これ は、 例えば図 6 ( B ) で示したような本発明の両面出射型構造の発光装置を 、 ディスプレイ部 8 0 2に適用することで達成される。 このような構成とす ることで、 図 8 cに示すように、 ディスプレイ部 8 0 2を閉じた状態でも、 裏面への発光を利用して画像等を見ることができる。 なおディスプレイ部開 平方向は 8 0 5で示すとおりである。 産業上の利用可能性
以上の様に、 本発明の有機発光素子を有する発光装置の適用範囲は極め て広く、 この発光装置をあらゆる分野の電気器具に適用することが可能であ る。

Claims

請求の範囲
1 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置することを特 徴とする有機発光素子。
2 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置し、
前記第二の発光領域は、 ホスト材料と、 三重項励起状態からの発光を示す ゲスト材料と、 からなることを特徴とする有機発光素子。
3 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置し、
前記第一の発光領域における発光は一重項励起状態からの発光であるこ とを特徴とする有機発光素子。
4 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置し、
前記第二の発光領域は、 ホスト材料と、 三重項励起状態からの発光を示す ゲスト材料と、 からなり、
前記第一の発光領域における発光は一重項励起状態からの発光であるこ とを特徴とする有機発光素子。
5 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置し、
前記第一の発光領域は、 ホスト材料と、 一重項励起状態からの発光を示す 一種または複数種のゲスト材料と、 からなることを特徴とする有機発光素子
6 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置し、 前記第二の発光領域は、 ホスト材料と、 三重項励起状態からの発光を示す ゲスト材料と、 からなり、
前記第一の発光領域は、 ホスト材料と、 一重項励起状態からの発光を示す 一種または複数種のゲスト材料と、 からなることを特徴とする有機発光素子
7 . 第一の発光領域と、 前記第一の発光領域に比べて発光スペクトルの最 大ピークが長波長側に位置する第二の発光領域と、 を少なくとも有する電界 発光層を、 陽極と陰極との間に設けた有機発光素子において、
前記第二の発光領域における発光は三重項励起状態からの発光であり、 か つ、 前記第二の発光領域は前記第一の発光領域から離れて位置し、
前記第一の発光領域は、 前記第二の発光領域よりも陽極側に位置し、 前記第一の発光領域と前記第二の発光領域との間には、 前記第一の発光領 域に含まれる物質のうち最も大きいイオン化ポテンシャルを有する物質に 比べてさらに大きいイオン化ポテンシャルを有するホ一ルブロック材料か らなるホールブロック層が設けられていることを特徴とする有機発光素子。
8 . 請求項 7に記載の有機発光素子において、 前記ホールブロック材料の イオン化ポテンシャル値が、 前記第一の発光領域に含まれる物質のうち最も 大きいイオン化ポテンシャルを有する物質のイオン化ポテンシャル値に比 ベ、 0 . 4 e V以上大きいことを特徴とする有機発光素子。
9 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子に おいて、 前記第一の発光領域と前記第二の発光領域との間隔は、 l n m以上 3 0 n m以下であることを特徴とする有機発光素子。
1 0 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子 において、 前記第一の発光領域における発光スぺクトルは、 4 0 0 n m以上 5 0 0 n m以下の領域に少なくとも一つのピークを有することを特徴とす る有機発光素子。
1 1 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子 において、 前記第一の発光領域における発光スペクトルは、 4 0 0 n m以上 5 6 0 n m以下の領域に少なくとも二つのピークを有することを特徴とす る有機発光素子。
1 2 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子に おいて、 前記第二の発光領域における発光スペクトルは、 5 6 0 n m以上 7 0 0 n m以下の領域に少なくとも一つのピークを有することを特徴とする 有機発光素子。
1 3 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子 において、 前記第一の発光領域における発光スペクトルは、 4 0 0 n m以上 5 0 0 n m以下の領域に少なくとも一つのピークを有し、 かつ、 前記第二の 発光領域における発光スぺクトルは、 5 6 0 n m以上 7 0 0 n m以下の領域 に少なくとも一つのピークを有することを特徴とする有機発光素子。
1 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子 において、 前記第一の発光領域における発光スペクトルは、 4 0 0 n m以上 5 6 0 n m以下の領域に少なくとも二つのピークを有し、 かつ、 前記第二の 発光領域における発光スぺクトルは、 5 6 0 n m以上 7 0 0 n m以下の領域 に少なくとも一つのピークを有することを特徴とする有機発光素子。
1 5 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子 において、 前記第一の発光領域における発光は、 エキシマー発光を含むこと を特徴とする有機発光素子。
1 6 . 請求の範囲第 1項乃至第 7項のいずれか一項に記載の有機発光素子 において、 前記第二の発光領域における発光は、 有機金属錯体からの発光で あることを特徴とする有機発光素子。
1 7 . 請求の範囲第 1 6項に記載の有機発光素子において、 前記有機金属錯 体は、 ィリジゥムまたは白金を中心金属とすることを特徴とする有機発光素 子。
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