有機ＥＬ表示装置
【課題】低電圧駆動できる有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されており、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層は、繋がって配置されている有機ＥＬ表示装置。
【解決手段】色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されており、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層は、繋がって配置されている有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ表示装置に関するものであり、さらに詳しくは、遅延蛍光材料を有する有機ＥＬ素子を画素として有する有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の研究が盛んである。
【０００３】
有機ＥＬ素子に用いる発光材料には蛍光材料や燐光発光材料が挙げられる。
【０００４】
この他に発光効率を高めるために遅延蛍光材料を有機ＥＬ素子に用いることが特許文献１に示されている。特許文献１において遅延蛍光材料は５２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲で強い遅延蛍光スペクトル及び燐光スペクトルが観察されたことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４１３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
赤色有機ＥＬ素子は燐光発光材料を用いることで高効率の発光が可能であるものの、緑色有機ＥＬ素子や青色有機ＥＬ素子については高効率の発光を実現するために改善の余地がある。
【０００７】
蛍光発光材料よりも燐光発光材料の方が理論上高効率の発光を期待できるが、その燐光発光材料であっても緑や青の発光に関してはまだまだ改善の余地がある。
【０００８】
特許文献１に記載の遅延蛍光材料は、５２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲で強い遅延蛍光スペクトル及び燐光スペクトルが観察されたことが示されているものの、実際に図に示される発光波長は最大発光波長が５５０ｎｍを超えるピークと６００ｎｍを超えるピークとから構成されている。すなわちこの遅延蛍光材料は色純度的にいって緑や青の原色を発光する発光材料ではない。
【０００９】
本発明は発光効率に改善の余地がある緑色の有機ＥＬ素子を工夫することにより、消費電力に優れた赤緑青の三色を発光する有機ＥＬ表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
よって本発明は、赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子と青色を発光する有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として有する有機ＥＬ表示装置において、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子は発光層に燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層に遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、緑色を発光する有機ＥＬ素子に遅延蛍光材料を用いることで消費電力が低い有機ＥＬ表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燐光の発光過程を示す模式図
【図２】遅延蛍光の発光過程を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子と青色を発光する有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として有する有機ＥＬ表示装置において、
前記赤色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。
【００１４】
赤色を発光する有機ＥＬ素子は燐光発光材料を発光させる。これは燐光発光材料が高効率で発光するからである。赤色発光のエネルギーは他の色のエネルギーに比べて小さいから励起エネルギーを燐光発光材料へ互いのＴ1励起状態を介して供給するホスト材料のＳ1励起状態は高くなくてすむ。このことはホスト材料のバンドギャップを広げなくて済むということやホスト材料のＨＯＭＯを深く（真空順位から遠く）しなくて済むことを意味する。
【００１５】
Ｔ1励起状態とは最低励起三重項状態のことである。ホスト材料とは発光層を構成する材料でゲスト材料よりも重量比で高い材料のことを意味する。ゲスト材料は発光層を構成する材料である。
【００１６】
一方で緑色を発光する有機ＥＬ素子において燐光発光材料を用いると赤色のエネルギーよりも高いエネルギーが必要なのでその結果ホスト材料のＳ1励起状態を高くする必要がある。
【００１７】
赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子とにおいて、発光する色が異なることはもちろんであるが、ホスト材料のバンドギャップやあるいはＨＯＭＯについては両者でできるだけ差が無い方が表示装置の駆動電圧の低減という観点で好ましい。
【００１８】
そこで本発明では緑色を発光する有機ＥＬ素子についてはゲスト材料として遅延蛍光材料を用いる。
【００１９】
遅延蛍光材料ではない蛍光発光材料は燐光発光材料と比べて効率が理論的に低い。しかしながら蛍光発光材料はＳ1励起状態すなわち最低励起一重項状態で発光するのでホスト材料のＳ1励起状態を燐光発光材料を用いる場合に用いるホスト材料のＳ1励起状態と比べて低くすることが出来る。すなわち蛍光発光材料には低電圧駆動が可能となる余地がある。
【００２０】
本発明では蛍光発光材料でありながら高効率で発光できる材料として遅延蛍光材料に注目した。
【００２１】
すなわち赤については高効率で発光できる燐光発光材料を採用し、その結果赤について低電圧駆動が達成できる以上、他の色、具体的には緑色を発光する有機ＥＬ素子についても低電圧駆動を達成しなければならない。そこで本発明では赤色を発光する有機ＥＬ素子には燐光発光材料を用い、緑色を発光する有機ＥＬ素子には遅延蛍光材料を用いた。
【００２２】
このようにすることで両色の有機ＥＬ素子のホスト材料のバンドギャップあるいはＨＯＭＯに差が出来ず、それぞれの有機ＥＬ素子が有する正孔輸送層を同じ材料とすることが出来る。
【００２３】
正孔輸送層とは発光層と隣接する層のことで、陽極に近い側に設けられる層のことである。
【００２４】
有機ＥＬ素子とは一対の電極とその間に配置される有機化合物層とを少なくとも有する素子のことである。
【００２５】
本発明に係る有機ＥＬ素子が有する有機化合物層は発光層と正孔輸送層とを少なくとも有する。有機化合物層は他にも正孔注入層や電子ブロッキング層やホールブロッキング層や電子輸送層や電子注入層を適宜有してもよい。
【００２６】
一対の電極とは陽極と陰極である。本発明に係る有機ＥＬ表示装置は有機ＥＬ素子を複数有するが、それぞれの有機ＥＬ素子は一方の電極が共通した、すなわち導通してもよい。すなわち例えば陰極は複数の有機ＥＬ素子において共通して、陽極がそれぞれの有機ＥＬ素子ごとに独立に設けられている構成でもよい。
【００２７】
本発明における遅延蛍光材料とは、銅錯体、白金錯体、パラジウム錯体などが挙げられる。遅延蛍光材料の例である化１、化２を以下に示す。
【００２８】
【化１】
【００２９】
【化２】
【００３０】
本発明における遅延蛍光とは、熱励起型遅延蛍光である。これは最低励起三重項状態の励起子が熱エネルギーを吸収することで、最低励起一重項状態へ熱励起し、最低励起一重項状態から発光する。
【００３１】
遅延蛍光材料を有機ＥＬ素子に用いると、キャリア再結合で生成する２５％の一重項状態の励起子に加えて、三重項状態の励起子も一重項状態へ項間交差するため、原理的には１００％の発光収率が期待できる。
【００３２】
ここで、図１と図２を用いて、遅延蛍光と燐光の発光メカニズムを比較する。
【００３３】
はじめに図中の符号を説明する。１０１はＳ1エネルギー、１０２は最低励起一重項状態、１０３は項間交差、１０４は最低励起三重項状態、１０５は発光、１０６はＴ1エネルギー、１０７は基底状態、２０１はＳ1エネルギー、２０２は最低励起一重項状態、２０３は項間交差、２０４は最低励起三重項状態、２０５は発光、２０６はＴ1エネルギーである。
【００３４】
図１は燐光の発光を模式的に示した図である。キャリア再結合で生成する最低励起一重項状態１０２の一重項励起子と、最低励起三重項状態１０４の三重項励起子のうち、一重項励起子は項間交差１０３して三重項励起子となり、三重項励起子から基底状態１０７に遷移することで発光１０５する。
【００３５】
図２は遅延蛍光の発光を模式的に示した図である。キャリア再結合で生成する最低励起一重項状態２０２の一重項励起子と、最低励起三重項状態２０４の三重項励起子のうち、三重項励起子は項間交差２０３して一重項励起子となり、一重項励起子から基底状態２０７に遷移することで発光２０５する。
【００３６】
図１と図２を用いて燐光と遅延蛍光の比較を行う。図の縦方向の長さをエネルギーの大きさとして、燐光、遅延蛍光ともに同じ波長の光を発していると仮定する。一重項励起子と基底状態とのエネルギー差（Ｓ1エネルギー１０１・２０１）、三重項励起子と基底状態とのエネルギー差（Ｔ1エネルギー１０６・２０６）に着目すると、燐光よりも遅延蛍光の方が、Ｓ1エネルギー及びＴ1エネルギーとも小さいことがわかる（１０１＜２０１、１０６＜２０６）。すなわち、同じ発光波長であれば、燐光よりも遅延蛍光の方が励起状態と基底状態のエネルギー差（エネルギーギャップ）は小さい。
【００３７】
有機ＥＬ素子において、発光材料すなわちゲスト材料のエネルギーギャップが小さいと、ホスト材料のエネルギーギャップが小さくて済む。そのため陽極やあるいは陰極に用いる電極の仕事関数や正孔輸送層のＨＯＭＯ、電子輸送層のＬＵＭＯとのエネルギー差が小さくなり、ホールの注入障壁、電子の注入障壁が小さくなる。その結果、有機ＥＬ素子の駆動電圧は低くなる。従って、同じ発光波長においては、燐光発光材料よりも遅延蛍光材料の方が、Ｓ1エネルギー及びＴ1エネルギーが小さいことから、ホールの注入障壁、電子の注入障壁が小さくなるため、有機ＥＬ素子の駆動電圧は低くなる。
【００３８】
遅延蛍光材料は以下のような性質の全てを満たす。
（１）室温（２９８Ｋ）の発光寿命が、マイクロ秒レベルである
（２）室温（２９８Ｋ）の発光波長が、低温（７７Ｋ）の発光波長よりも短い
（３）室温（２９８Ｋ）の発光寿命が、低温（７７Ｋ）の発光寿命より大幅に短い
（４）温度の上昇により、発光強度が向上する
【００３９】
遅延蛍光ではない蛍光発光や燐光発光の場合、室温の発光波長と低温の発光波長とを比較すると、同じ波長若しくは低温の発光波長が短波長化する。これに対して遅延蛍光発光は、低温の発光波長が長波長化する。これは、室温では一重項からの発光が観測されるが、低温では一重項よりも低い三重項のエネルギーレベルから発光する為である。ここでいう発光波長とは、最大発光波長、もしくは、発光開始波長を示す。
【００４０】
また、遅延蛍光ではない蛍光発光は、一重項からの発光なのでナノ秒レベルの発光寿命である。三重項が発光に関与する燐光発光は、発光寿命がマイクロ秒レベルである。遅延蛍光発光の場合は、三重項が発光に関与するので、発光寿命はマイクロ秒レベルになる。本発明に用いられる遅延蛍光材料の発光寿命は、固体状態または溶液状態で、０．１マイクロ秒以上、１ミリ秒未満である。
【００４１】
発光寿命に関しては、遅延蛍光と燐光の発光寿命はいずれもマイクロ秒レベルであるが、遅延蛍光の場合は、室温の発光寿命に対し、低温の発光寿命が大幅に長くなる。例えば、低温で無輻射失活が抑制されると考えた場合、室温での量子収率が０．１の燐光発光材料の場合、低温の発光寿命は、室温の発光寿命の最大でも１０倍である。遅延蛍光材料の場合は、低温と室温で異なる励起状態から発光するため、発光寿命が温度に強く依存する。室温では一重項から発光するが、低温では三重項から発光するため、低温の発光寿命は、室温の発光寿命の１０倍以上になり、材料によっては２桁以上長くなることも観察される。本発明に用いられる遅延蛍光材料の発光寿命は、固体状態または溶液状態で、低温の発光寿命が室温の発光寿命の１０倍以上、より具体的には５０倍以上、さらには１００倍以上である。
【００４２】
燐光は、温度の上昇と共に無輻射失活速度が大きくなるので、発光強度は低下するのに対して、遅延蛍光の場合は、温度の上昇と共に発光強度が向上する。これは、外部の温度エネルギーによって、三重項から一重項の項間交差確率が高まり、三重項の励起子が一重項に項間交差して発光し易くなる為である。
【００４３】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各画素が面内に配置される。各画素が有機ＥＬ素子を有する。各画素は画素列ごとにデータ信号線によって接続されていたり、画素行ごと走査信号線によって接続されている。
【００４４】
それぞれの画素は有機ＥＬ素子と接続し、有機ＥＬ素子の輝度を制御するＴＦＴと接続されている。
【００４５】
光の取り出し方向は、有機ＥＬ素子を面内に有する基体を介して光を取り出すボトムエミッション方式でも、基体介さないで光を取り出すトップエミッション方式のいずれでも良い。
【００４６】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、例えば、テレビやＰＣ用の表示装置、あるいは画像を表示する部分を有する機器であれば如何なる実施形態も問わない。例えば、本発明の表示装置が搭載される携帯型表示装置であってもよい。あるいはデジタルカメラ等の電子撮像装置や携帯電話の表示部に本発明の表示装置を使用することができる。
【００４７】
本実施形態において発光層のホスト材料として例えば下記ＣＢＰ（化３）を挙げることが出来る。
【００４８】
正孔輸送層は、例えば電子供与性の下記ＰＦ０１（化４）を挙げることが出来る。電子輸送層には、例えば電子受容性の下記Ｂｐｈｅｎ（化５）を挙げることが出来る。
【００４９】
本発明のＲ画素の正孔輸送層とＧ画素の正孔輸送層は、同じ材料を用いるがＲ画素とＧ画素との画素間において連続して形成される共通層とすることが好ましい。
【００５０】
【化３】
【００５１】
【化４】
【００５２】
【化５】
【００５３】
青色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にゲストとして蛍光材料を用いることが表示装置の駆動電圧を下げるという意味で燐光発光材料を用いる場合よりも好ましい。
【実施例】
【００５４】
（緑色有機ＥＬ素子１）
下記構成の緑色有機ＥＬ素子１を作製した。
【００５５】
各層の材料と厚みと層順を示す。
【００５６】
ＩＴＯ／ＰＦ０１（４０ｎｍ）／ＣＢＰ（ホスト材料）＋ゲスト材料（２０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（５０ｎｍ）／ＫＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
【００５７】
厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス基板（基体）にＩＴＯ膜（１２０ｎｍ）をスパッタ法にて形成し、陽極側透明電極として用いた。この上に、化４に示したＰＦ０１を、ホール輸送層として真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて４０ｎｍ成膜した。次に発光層として、化３に示したＣＢＰをホスト材料、遅延蛍光材料化１をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を２０ｎｍ成膜した。
【００５８】
次に電子輸送層としてＢｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）化５を真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて５０ｎｍ成膜した。次に電子注入層としてフッ化カリウム（ＫＦ）を真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１ｎｍ成膜した。最後に陰極材料としてＡｌを真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１００ｎｍ成膜して、有機ＥＬ素子を得た。
【００５９】
有機ＥＬ素子は、以下の方法で評価を行った。駆動電源としては、直流定電流電源（エーディーシー社製、商品名：Ｒ６２４３）を用いた。輝度は輝度計（トプコン社製、商品名：ＢＭ−７ＦＡＳＴ）を用いた。ＣＩＥ色度の測定には、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、ＭＣＰＤ−７０００）を用いた。本例で作製した有機ＥＬ素子の評価としては、１００ｃｄ／ｍ2輝度時における、ＣＩＥ色度、駆動電圧、発光効率の値から、評価を行った。
【００６０】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３３ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は４．５Ｖであり、発光効率は２４ｃｄ／Ａであった。
【００６１】
（緑色有機ＥＬ素子２）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化６を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００６２】
【化６】
【００６３】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３２ ０．６４）であった。その際の駆動電圧は４．７Ｖであり、発光効率は２２ｃｄ／Ａであった。
【００６４】
（緑色有機ＥＬ素子３）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化７を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００６５】
【化７】
【００６６】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３２ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は４．８Ｖであり、発光効率は２１ｃｄ／Ａであった。
【００６７】
（緑色有機ＥＬ素子４）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、遅延蛍光材料化２を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００６８】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３３ ０．６３）であった。その際の駆動電圧は５Ｖであり、発光効率は２２ｃｄ／Ａであった。
【００６９】
（緑色有機ＥＬ素子５）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化８を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７０】
【化８】
【００７１】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３４ ０．６４）であった。その際の駆動電圧は５．２Ｖであり、発光効率は１８ｃｄ／Ａであった。
【００７２】
（緑色有機ＥＬ素子６）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化９を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７３】
【化９】
【００７４】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３３ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は５．５Ｖであり、発光効率は１９ｃｄ／Ａであった。
【００７５】
（赤色有機ＥＬ素子１）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）３化１０を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７６】
【化１０】
【００７７】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、赤色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．６６ ０．３３）であった。その際の駆動電圧は４．５Ｖであり、発光効率は１２ｃｄ／Ａであった。
【００７８】
（緑色有機ＥＬ素子７（比較用素子））
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した燐光発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３化１１を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７９】
【化１１】
【００８０】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３５ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は８Ｖであり、発光効率は２０ｃｄ／Ａであった。
【００８１】
（青色有機ＥＬ素子１）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した蛍光材料化１２を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００８２】
【化１２】
【００８３】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、青色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．１５ ０．１３）であった。その際の駆動電圧は５Ｖであり、発光効率は２．５ｃｄ／Ａであった。
【００８４】
（有機ＥＬ表示装置１）
ＲＧＢ３色からなる有機ＥＬ表示装置を以下に示す方法で作製した。表示装置はＲＧＢ画素がそれぞれマトリクス状に配列された構成でパネルサイズは対角で３インチ、画素数は縦２４０、横３２０のＱＶＧＡ、ＲＧＢ画素の開口率は３０％である。
【００８５】
まず、支持体としてのガラス基板上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜を形成した。この上に透明導電膜としてのＩＴＯをスパッタリング法にて１２０ｎｍ形成してパターニングした。さらにアクリル樹脂により素子分離膜を形成し陽極側透明電極基板を作成した。これをイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥した。その後、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物および陰極材料を真空蒸着により成膜した。有機化合物および陰極材料の真空蒸着による有機ＥＬ素子の成膜としては、Ｒ画素は赤色有機ＥＬ素子１と同じ構成、Ｇ画素は緑色有機ＥＬ素子１と同じ構成、Ｂ画素は青色有機ＥＬ素子１と同じ構成として成膜した。成膜の際は、発光パターンに対応したマスクを用いて同一基板上に対する蒸着の塗り分けを施し、ＲＧＢ画素が面内でマトリクス状に配列された有機ＥＬ素子とした。さらに保護膜として、窒化酸化シリコンを７００ｎｍ成膜し、有機ＥＬ表示装置を得た。この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、４００ｍＷであった。
【００８６】
（有機ＥＬ表示装置２）
有機ＥＬ表示装置１における有機ＥＬ素子の成膜として、Ｇ画素は緑色有機ＥＬ素子４と同じ構成として成膜した以外は、有機ＥＬ表示装置１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製した。この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、４１０ｍＷであった。
【００８７】
（有機ＥＬ表示装置３）
ＲＧＢ３色からなる有機ＥＬ表示装置を以下に示す方法で作製した。
【００８８】
本例では下部電極の構成が先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。またホール輸送層が各色共通にすなわち同一の材料が画素間を跨いで繋がって設けているところが先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。また各色発光層の膜厚が先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。また電子輸送層が各色共通にすなわち同一の材料が画素間を跨いで繋がって設けているところが先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。また上部電極である陰極が各色共通にすなわち同一の材料が画素間を跨いで繋がって設けているところが先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。それ以外は先の有機ＥＬ表示装置１の構成と同じである。
【００８９】
化４に示したＰＦ０１を、ホール輸送層として真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて２４ｎｍ成膜した。
【００９０】
次に発光層として、ＲＧＢ画素それぞれに対応する発光層の塗り分けを行った。
【００９１】
Ｒ画素としては、化３に示したＣＢＰをホスト材料、化１０に示した燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）３をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を１００ｎｍ成膜した。
【００９２】
Ｇ画素としては、化３に示したＣＢＰをホスト材料、化１に示した遅延蛍光材料をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を６５ｎｍ成膜した。
【００９３】
Ｂ画素としては、化３に示したＣＢＰをホスト材料、化１２に示した蛍光材料をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を４０ｎｍ成膜した。
【００９４】
次に電子輸送層としてＢｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）化５を真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１０ｎｍ成膜した。
【００９５】
さらに電子輸送層として、ＢｐｈｅｎとＣｓ2ＣＯ3を共蒸着（重量比９：１）として、真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で１４ｎｍの膜厚に成膜した。
【００９６】
陰極として銀（Ａｇ）を真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１５ｎｍ成膜した。
【００９７】
本例は、反射界面が下部電極における反射電極と透明導電膜の界面であり、発光界面が発光層の中心であり、正孔輸送層と発光層の屈折率が１．５である。Ｒ画素の発光波長が６２０ｎｍ、Ｇ画素の発光波長が５２０ｎｍ、Ｂ画素の発光波長が４４５ｎｍであることから、ＲＧＢ各画素が干渉により強めあい、色度と効率が向上するように膜厚が設定されている。
【００９８】
この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、４００ｍＷであった。
【００９９】
（有機ＥＬ表示装置４（比較例））
有機ＥＬ表示装置１における有機ＥＬ素子の成膜として、Ｇ画素は緑色有機ＥＬ素子７と同じ構成として成膜した以外は、有機ＥＬ表示装置１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製した。この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、８００ｍＷであった。
【符号の説明】
【０１００】
１０１：Ｓ1エネルギー、１０２：最低励起一重項状態、１０４：最低励起三重項状態、１０６：Ｔ1エネルギー、２０１：Ｓ1エネルギー、２０２：最低励起一重項状態、２０４：最低励起三重項状態、２０６：Ｔ1エネルギー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ表示装置に関するものであり、さらに詳しくは、遅延蛍光材料を有する有機ＥＬ素子を画素として有する有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置の研究が盛んである。
【０００３】
有機ＥＬ素子に用いる発光材料には蛍光材料や燐光発光材料が挙げられる。
【０００４】
この他に発光効率を高めるために遅延蛍光材料を有機ＥＬ素子に用いることが特許文献１に示されている。特許文献１において遅延蛍光材料は５２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲で強い遅延蛍光スペクトル及び燐光スペクトルが観察されたことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２４１３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
赤色有機ＥＬ素子は燐光発光材料を用いることで高効率の発光が可能であるものの、緑色有機ＥＬ素子や青色有機ＥＬ素子については高効率の発光を実現するために改善の余地がある。
【０００７】
蛍光発光材料よりも燐光発光材料の方が理論上高効率の発光を期待できるが、その燐光発光材料であっても緑や青の発光に関してはまだまだ改善の余地がある。
【０００８】
特許文献１に記載の遅延蛍光材料は、５２０ｎｍから７５０ｎｍの範囲で強い遅延蛍光スペクトル及び燐光スペクトルが観察されたことが示されているものの、実際に図に示される発光波長は最大発光波長が５５０ｎｍを超えるピークと６００ｎｍを超えるピークとから構成されている。すなわちこの遅延蛍光材料は色純度的にいって緑や青の原色を発光する発光材料ではない。
【０００９】
本発明は発光効率に改善の余地がある緑色の有機ＥＬ素子を工夫することにより、消費電力に優れた赤緑青の三色を発光する有機ＥＬ表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
よって本発明は、赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子と青色を発光する有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として有する有機ＥＬ表示装置において、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子は発光層に燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層に遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、緑色を発光する有機ＥＬ素子に遅延蛍光材料を用いることで消費電力が低い有機ＥＬ表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燐光の発光過程を示す模式図
【図２】遅延蛍光の発光過程を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子と青色を発光する有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として有する有機ＥＬ表示装置において、
前記赤色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置である。
【００１４】
赤色を発光する有機ＥＬ素子は燐光発光材料を発光させる。これは燐光発光材料が高効率で発光するからである。赤色発光のエネルギーは他の色のエネルギーに比べて小さいから励起エネルギーを燐光発光材料へ互いのＴ1励起状態を介して供給するホスト材料のＳ1励起状態は高くなくてすむ。このことはホスト材料のバンドギャップを広げなくて済むということやホスト材料のＨＯＭＯを深く（真空順位から遠く）しなくて済むことを意味する。
【００１５】
Ｔ1励起状態とは最低励起三重項状態のことである。ホスト材料とは発光層を構成する材料でゲスト材料よりも重量比で高い材料のことを意味する。ゲスト材料は発光層を構成する材料である。
【００１６】
一方で緑色を発光する有機ＥＬ素子において燐光発光材料を用いると赤色のエネルギーよりも高いエネルギーが必要なのでその結果ホスト材料のＳ1励起状態を高くする必要がある。
【００１７】
赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子とにおいて、発光する色が異なることはもちろんであるが、ホスト材料のバンドギャップやあるいはＨＯＭＯについては両者でできるだけ差が無い方が表示装置の駆動電圧の低減という観点で好ましい。
【００１８】
そこで本発明では緑色を発光する有機ＥＬ素子についてはゲスト材料として遅延蛍光材料を用いる。
【００１９】
遅延蛍光材料ではない蛍光発光材料は燐光発光材料と比べて効率が理論的に低い。しかしながら蛍光発光材料はＳ1励起状態すなわち最低励起一重項状態で発光するのでホスト材料のＳ1励起状態を燐光発光材料を用いる場合に用いるホスト材料のＳ1励起状態と比べて低くすることが出来る。すなわち蛍光発光材料には低電圧駆動が可能となる余地がある。
【００２０】
本発明では蛍光発光材料でありながら高効率で発光できる材料として遅延蛍光材料に注目した。
【００２１】
すなわち赤については高効率で発光できる燐光発光材料を採用し、その結果赤について低電圧駆動が達成できる以上、他の色、具体的には緑色を発光する有機ＥＬ素子についても低電圧駆動を達成しなければならない。そこで本発明では赤色を発光する有機ＥＬ素子には燐光発光材料を用い、緑色を発光する有機ＥＬ素子には遅延蛍光材料を用いた。
【００２２】
このようにすることで両色の有機ＥＬ素子のホスト材料のバンドギャップあるいはＨＯＭＯに差が出来ず、それぞれの有機ＥＬ素子が有する正孔輸送層を同じ材料とすることが出来る。
【００２３】
正孔輸送層とは発光層と隣接する層のことで、陽極に近い側に設けられる層のことである。
【００２４】
有機ＥＬ素子とは一対の電極とその間に配置される有機化合物層とを少なくとも有する素子のことである。
【００２５】
本発明に係る有機ＥＬ素子が有する有機化合物層は発光層と正孔輸送層とを少なくとも有する。有機化合物層は他にも正孔注入層や電子ブロッキング層やホールブロッキング層や電子輸送層や電子注入層を適宜有してもよい。
【００２６】
一対の電極とは陽極と陰極である。本発明に係る有機ＥＬ表示装置は有機ＥＬ素子を複数有するが、それぞれの有機ＥＬ素子は一方の電極が共通した、すなわち導通してもよい。すなわち例えば陰極は複数の有機ＥＬ素子において共通して、陽極がそれぞれの有機ＥＬ素子ごとに独立に設けられている構成でもよい。
【００２７】
本発明における遅延蛍光材料とは、銅錯体、白金錯体、パラジウム錯体などが挙げられる。遅延蛍光材料の例である化１、化２を以下に示す。
【００２８】
【化１】
【００２９】
【化２】
【００３０】
本発明における遅延蛍光とは、熱励起型遅延蛍光である。これは最低励起三重項状態の励起子が熱エネルギーを吸収することで、最低励起一重項状態へ熱励起し、最低励起一重項状態から発光する。
【００３１】
遅延蛍光材料を有機ＥＬ素子に用いると、キャリア再結合で生成する２５％の一重項状態の励起子に加えて、三重項状態の励起子も一重項状態へ項間交差するため、原理的には１００％の発光収率が期待できる。
【００３２】
ここで、図１と図２を用いて、遅延蛍光と燐光の発光メカニズムを比較する。
【００３３】
はじめに図中の符号を説明する。１０１はＳ1エネルギー、１０２は最低励起一重項状態、１０３は項間交差、１０４は最低励起三重項状態、１０５は発光、１０６はＴ1エネルギー、１０７は基底状態、２０１はＳ1エネルギー、２０２は最低励起一重項状態、２０３は項間交差、２０４は最低励起三重項状態、２０５は発光、２０６はＴ1エネルギーである。
【００３４】
図１は燐光の発光を模式的に示した図である。キャリア再結合で生成する最低励起一重項状態１０２の一重項励起子と、最低励起三重項状態１０４の三重項励起子のうち、一重項励起子は項間交差１０３して三重項励起子となり、三重項励起子から基底状態１０７に遷移することで発光１０５する。
【００３５】
図２は遅延蛍光の発光を模式的に示した図である。キャリア再結合で生成する最低励起一重項状態２０２の一重項励起子と、最低励起三重項状態２０４の三重項励起子のうち、三重項励起子は項間交差２０３して一重項励起子となり、一重項励起子から基底状態２０７に遷移することで発光２０５する。
【００３６】
図１と図２を用いて燐光と遅延蛍光の比較を行う。図の縦方向の長さをエネルギーの大きさとして、燐光、遅延蛍光ともに同じ波長の光を発していると仮定する。一重項励起子と基底状態とのエネルギー差（Ｓ1エネルギー１０１・２０１）、三重項励起子と基底状態とのエネルギー差（Ｔ1エネルギー１０６・２０６）に着目すると、燐光よりも遅延蛍光の方が、Ｓ1エネルギー及びＴ1エネルギーとも小さいことがわかる（１０１＜２０１、１０６＜２０６）。すなわち、同じ発光波長であれば、燐光よりも遅延蛍光の方が励起状態と基底状態のエネルギー差（エネルギーギャップ）は小さい。
【００３７】
有機ＥＬ素子において、発光材料すなわちゲスト材料のエネルギーギャップが小さいと、ホスト材料のエネルギーギャップが小さくて済む。そのため陽極やあるいは陰極に用いる電極の仕事関数や正孔輸送層のＨＯＭＯ、電子輸送層のＬＵＭＯとのエネルギー差が小さくなり、ホールの注入障壁、電子の注入障壁が小さくなる。その結果、有機ＥＬ素子の駆動電圧は低くなる。従って、同じ発光波長においては、燐光発光材料よりも遅延蛍光材料の方が、Ｓ1エネルギー及びＴ1エネルギーが小さいことから、ホールの注入障壁、電子の注入障壁が小さくなるため、有機ＥＬ素子の駆動電圧は低くなる。
【００３８】
遅延蛍光材料は以下のような性質の全てを満たす。
（１）室温（２９８Ｋ）の発光寿命が、マイクロ秒レベルである
（２）室温（２９８Ｋ）の発光波長が、低温（７７Ｋ）の発光波長よりも短い
（３）室温（２９８Ｋ）の発光寿命が、低温（７７Ｋ）の発光寿命より大幅に短い
（４）温度の上昇により、発光強度が向上する
【００３９】
遅延蛍光ではない蛍光発光や燐光発光の場合、室温の発光波長と低温の発光波長とを比較すると、同じ波長若しくは低温の発光波長が短波長化する。これに対して遅延蛍光発光は、低温の発光波長が長波長化する。これは、室温では一重項からの発光が観測されるが、低温では一重項よりも低い三重項のエネルギーレベルから発光する為である。ここでいう発光波長とは、最大発光波長、もしくは、発光開始波長を示す。
【００４０】
また、遅延蛍光ではない蛍光発光は、一重項からの発光なのでナノ秒レベルの発光寿命である。三重項が発光に関与する燐光発光は、発光寿命がマイクロ秒レベルである。遅延蛍光発光の場合は、三重項が発光に関与するので、発光寿命はマイクロ秒レベルになる。本発明に用いられる遅延蛍光材料の発光寿命は、固体状態または溶液状態で、０．１マイクロ秒以上、１ミリ秒未満である。
【００４１】
発光寿命に関しては、遅延蛍光と燐光の発光寿命はいずれもマイクロ秒レベルであるが、遅延蛍光の場合は、室温の発光寿命に対し、低温の発光寿命が大幅に長くなる。例えば、低温で無輻射失活が抑制されると考えた場合、室温での量子収率が０．１の燐光発光材料の場合、低温の発光寿命は、室温の発光寿命の最大でも１０倍である。遅延蛍光材料の場合は、低温と室温で異なる励起状態から発光するため、発光寿命が温度に強く依存する。室温では一重項から発光するが、低温では三重項から発光するため、低温の発光寿命は、室温の発光寿命の１０倍以上になり、材料によっては２桁以上長くなることも観察される。本発明に用いられる遅延蛍光材料の発光寿命は、固体状態または溶液状態で、低温の発光寿命が室温の発光寿命の１０倍以上、より具体的には５０倍以上、さらには１００倍以上である。
【００４２】
燐光は、温度の上昇と共に無輻射失活速度が大きくなるので、発光強度は低下するのに対して、遅延蛍光の場合は、温度の上昇と共に発光強度が向上する。これは、外部の温度エネルギーによって、三重項から一重項の項間交差確率が高まり、三重項の励起子が一重項に項間交差して発光し易くなる為である。
【００４３】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各画素が面内に配置される。各画素が有機ＥＬ素子を有する。各画素は画素列ごとにデータ信号線によって接続されていたり、画素行ごと走査信号線によって接続されている。
【００４４】
それぞれの画素は有機ＥＬ素子と接続し、有機ＥＬ素子の輝度を制御するＴＦＴと接続されている。
【００４５】
光の取り出し方向は、有機ＥＬ素子を面内に有する基体を介して光を取り出すボトムエミッション方式でも、基体介さないで光を取り出すトップエミッション方式のいずれでも良い。
【００４６】
本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、例えば、テレビやＰＣ用の表示装置、あるいは画像を表示する部分を有する機器であれば如何なる実施形態も問わない。例えば、本発明の表示装置が搭載される携帯型表示装置であってもよい。あるいはデジタルカメラ等の電子撮像装置や携帯電話の表示部に本発明の表示装置を使用することができる。
【００４７】
本実施形態において発光層のホスト材料として例えば下記ＣＢＰ（化３）を挙げることが出来る。
【００４８】
正孔輸送層は、例えば電子供与性の下記ＰＦ０１（化４）を挙げることが出来る。電子輸送層には、例えば電子受容性の下記Ｂｐｈｅｎ（化５）を挙げることが出来る。
【００４９】
本発明のＲ画素の正孔輸送層とＧ画素の正孔輸送層は、同じ材料を用いるがＲ画素とＧ画素との画素間において連続して形成される共通層とすることが好ましい。
【００５０】
【化３】
【００５１】
【化４】
【００５２】
【化５】
【００５３】
青色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にゲストとして蛍光材料を用いることが表示装置の駆動電圧を下げるという意味で燐光発光材料を用いる場合よりも好ましい。
【実施例】
【００５４】
（緑色有機ＥＬ素子１）
下記構成の緑色有機ＥＬ素子１を作製した。
【００５５】
各層の材料と厚みと層順を示す。
【００５６】
ＩＴＯ／ＰＦ０１（４０ｎｍ）／ＣＢＰ（ホスト材料）＋ゲスト材料（２０ｎｍ）／Ｂｐｈｅｎ（５０ｎｍ）／ＫＦ（１ｎｍ）／Ａｌ（１００ｎｍ）
【００５７】
厚さ１．１ｍｍの無アルカリガラス基板（基体）にＩＴＯ膜（１２０ｎｍ）をスパッタ法にて形成し、陽極側透明電極として用いた。この上に、化４に示したＰＦ０１を、ホール輸送層として真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて４０ｎｍ成膜した。次に発光層として、化３に示したＣＢＰをホスト材料、遅延蛍光材料化１をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を２０ｎｍ成膜した。
【００５８】
次に電子輸送層としてＢｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）化５を真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて５０ｎｍ成膜した。次に電子注入層としてフッ化カリウム（ＫＦ）を真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１ｎｍ成膜した。最後に陰極材料としてＡｌを真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１００ｎｍ成膜して、有機ＥＬ素子を得た。
【００５９】
有機ＥＬ素子は、以下の方法で評価を行った。駆動電源としては、直流定電流電源（エーディーシー社製、商品名：Ｒ６２４３）を用いた。輝度は輝度計（トプコン社製、商品名：ＢＭ−７ＦＡＳＴ）を用いた。ＣＩＥ色度の測定には、瞬間マルチ測光システム（大塚電子社製、ＭＣＰＤ−７０００）を用いた。本例で作製した有機ＥＬ素子の評価としては、１００ｃｄ／ｍ2輝度時における、ＣＩＥ色度、駆動電圧、発光効率の値から、評価を行った。
【００６０】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３３ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は４．５Ｖであり、発光効率は２４ｃｄ／Ａであった。
【００６１】
（緑色有機ＥＬ素子２）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化６を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００６２】
【化６】
【００６３】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３２ ０．６４）であった。その際の駆動電圧は４．７Ｖであり、発光効率は２２ｃｄ／Ａであった。
【００６４】
（緑色有機ＥＬ素子３）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化７を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００６５】
【化７】
【００６６】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３２ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は４．８Ｖであり、発光効率は２１ｃｄ／Ａであった。
【００６７】
（緑色有機ＥＬ素子４）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、遅延蛍光材料化２を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００６８】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３３ ０．６３）であった。その際の駆動電圧は５Ｖであり、発光効率は２２ｃｄ／Ａであった。
【００６９】
（緑色有機ＥＬ素子５）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化８を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７０】
【化８】
【００７１】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３４ ０．６４）であった。その際の駆動電圧は５．２Ｖであり、発光効率は１８ｃｄ／Ａであった。
【００７２】
（緑色有機ＥＬ素子６）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した遅延蛍光材料化９を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７３】
【化９】
【００７４】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３３ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は５．５Ｖであり、発光効率は１９ｃｄ／Ａであった。
【００７５】
（赤色有機ＥＬ素子１）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）３化１０を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７６】
【化１０】
【００７７】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、赤色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．６６ ０．３３）であった。その際の駆動電圧は４．５Ｖであり、発光効率は１２ｃｄ／Ａであった。
【００７８】
（緑色有機ＥＬ素子７（比較用素子））
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した燐光発光材料Ｉｒ（ｐｐｙ）３化１１を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００７９】
【化１１】
【００８０】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、緑色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．３５ ０．６５）であった。その際の駆動電圧は８Ｖであり、発光効率は２０ｃｄ／Ａであった。
【００８１】
（青色有機ＥＬ素子１）
本例では、緑色有機ＥＬ素子１における発光層成膜の際に、ゲスト材料として、下記に示した蛍光材料化１２を用いた以外は、緑色有機ＥＬ素子１と同様にして有機ＥＬ素子を作製・評価を行った。
【００８２】
【化１２】
【００８３】
本例で作製した有機ＥＬ素子を１００ｃｄ／ｍ2の輝度で発光させると、青色に発光し、ＣＩＥ色度は（０．１５ ０．１３）であった。その際の駆動電圧は５Ｖであり、発光効率は２．５ｃｄ／Ａであった。
【００８４】
（有機ＥＬ表示装置１）
ＲＧＢ３色からなる有機ＥＬ表示装置を以下に示す方法で作製した。表示装置はＲＧＢ画素がそれぞれマトリクス状に配列された構成でパネルサイズは対角で３インチ、画素数は縦２４０、横３２０のＱＶＧＡ、ＲＧＢ画素の開口率は３０％である。
【００８５】
まず、支持体としてのガラス基板上に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴ駆動回路を形成し、その上にアクリル樹脂からなる平坦化膜を形成した。この上に透明導電膜としてのＩＴＯをスパッタリング法にて１２０ｎｍ形成してパターニングした。さらにアクリル樹脂により素子分離膜を形成し陽極側透明電極基板を作成した。これをイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、次いで、煮沸洗浄後乾燥した。その後、ＵＶ／オゾン洗浄してから有機化合物および陰極材料を真空蒸着により成膜した。有機化合物および陰極材料の真空蒸着による有機ＥＬ素子の成膜としては、Ｒ画素は赤色有機ＥＬ素子１と同じ構成、Ｇ画素は緑色有機ＥＬ素子１と同じ構成、Ｂ画素は青色有機ＥＬ素子１と同じ構成として成膜した。成膜の際は、発光パターンに対応したマスクを用いて同一基板上に対する蒸着の塗り分けを施し、ＲＧＢ画素が面内でマトリクス状に配列された有機ＥＬ素子とした。さらに保護膜として、窒化酸化シリコンを７００ｎｍ成膜し、有機ＥＬ表示装置を得た。この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、４００ｍＷであった。
【００８６】
（有機ＥＬ表示装置２）
有機ＥＬ表示装置１における有機ＥＬ素子の成膜として、Ｇ画素は緑色有機ＥＬ素子４と同じ構成として成膜した以外は、有機ＥＬ表示装置１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製した。この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、４１０ｍＷであった。
【００８７】
（有機ＥＬ表示装置３）
ＲＧＢ３色からなる有機ＥＬ表示装置を以下に示す方法で作製した。
【００８８】
本例では下部電極の構成が先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。またホール輸送層が各色共通にすなわち同一の材料が画素間を跨いで繋がって設けているところが先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。また各色発光層の膜厚が先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。また電子輸送層が各色共通にすなわち同一の材料が画素間を跨いで繋がって設けているところが先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。また上部電極である陰極が各色共通にすなわち同一の材料が画素間を跨いで繋がって設けているところが先の有機ＥＬ表示装置１の構成と異なる。それ以外は先の有機ＥＬ表示装置１の構成と同じである。
【００８９】
化４に示したＰＦ０１を、ホール輸送層として真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて２４ｎｍ成膜した。
【００９０】
次に発光層として、ＲＧＢ画素それぞれに対応する発光層の塗り分けを行った。
【００９１】
Ｒ画素としては、化３に示したＣＢＰをホスト材料、化１０に示した燐光発光材料Ｉｒ（ｐｉｑ）３をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を１００ｎｍ成膜した。
【００９２】
Ｇ画素としては、化３に示したＣＢＰをホスト材料、化１に示した遅延蛍光材料をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を６５ｎｍ成膜した。
【００９３】
Ｂ画素としては、化３に示したＣＢＰをホスト材料、化１２に示した蛍光材料をゲスト材料とした。ホスト材料に対するゲスト材料の比率を濃度５ｖｏｌ％として、真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で共蒸着法にて発光層を４０ｎｍ成膜した。
【００９４】
次に電子輸送層としてＢｐｈｅｎ（バソフェナントロリン）化５を真空度３．０×１０-5Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１０ｎｍ成膜した。
【００９５】
さらに電子輸送層として、ＢｐｈｅｎとＣｓ2ＣＯ3を共蒸着（重量比９：１）として、真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で１４ｎｍの膜厚に成膜した。
【００９６】
陰極として銀（Ａｇ）を真空度２．０×１０-4Ｐａの条件下で真空蒸着法にて１５ｎｍ成膜した。
【００９７】
本例は、反射界面が下部電極における反射電極と透明導電膜の界面であり、発光界面が発光層の中心であり、正孔輸送層と発光層の屈折率が１．５である。Ｒ画素の発光波長が６２０ｎｍ、Ｇ画素の発光波長が５２０ｎｍ、Ｂ画素の発光波長が４４５ｎｍであることから、ＲＧＢ各画素が干渉により強めあい、色度と効率が向上するように膜厚が設定されている。
【００９８】
この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、４００ｍＷであった。
【００９９】
（有機ＥＬ表示装置４（比較例））
有機ＥＬ表示装置１における有機ＥＬ素子の成膜として、Ｇ画素は緑色有機ＥＬ素子７と同じ構成として成膜した以外は、有機ＥＬ表示装置１と同様にして有機ＥＬ表示装置を作製した。この有機ＥＬ表示装置で、白色ＷNTSC（０．３１０、０．３１６）を２００ｃｄ／ｍ2で表示する際の消費電力を求めたところ、８００ｍＷであった。
【符号の説明】
【０１００】
１０１：Ｓ1エネルギー、１０２：最低励起一重項状態、１０４：最低励起三重項状態、１０６：Ｔ1エネルギー、２０１：Ｓ1エネルギー、２０２：最低励起一重項状態、２０４：最低励起三重項状態、２０６：Ｔ1エネルギー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子と青色を発光する有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として有する有機ＥＬ表示装置において、
前記赤色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層は、繋がって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記遅延蛍光材料は以下の構造式で示される化合物のいずれか一方であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【化１】
【化２】
【請求項４】
前記燐光発光材料は以下の構造式で示される化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【化３】
【請求項１】
赤色を発光する有機ＥＬ素子と緑色を発光する有機ＥＬ素子と青色を発光する有機ＥＬ素子をそれぞれ画素として有する有機ＥＬ表示装置において、
前記赤色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である燐光発光材料を有し、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子は発光層にホスト材料とゲスト材料である遅延蛍光材料を有し、前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層とが同じ材料で構成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
前記赤色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層と、前記緑色を発光する有機ＥＬ素子の正孔輸送層は、繋がって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項３】
前記遅延蛍光材料は以下の構造式で示される化合物のいずれか一方であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
【化１】
【化２】
【請求項４】
前記燐光発光材料は以下の構造式で示される化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
【化３】
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１１４４２５（Ｐ２０１０−１１４４２５Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１９０６４（Ｐ２００９−２１９０６４）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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