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JP2007221028A - Organic electroluminescence element, display, and illumination device - Google Patents

Organic electroluminescence element, display, and illumination device Download PDF

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JP2007221028A
JP2007221028A JP2006042060A JP2006042060A JP2007221028A JP 2007221028 A JP2007221028 A JP 2007221028A JP 2006042060 A JP2006042060 A JP 2006042060A JP 2006042060 A JP2006042060 A JP 2006042060A JP 2007221028 A JP2007221028 A JP 2007221028A
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JP
Japan
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layer
organic
light emitting
light
compound
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Pending
Application number
JP2006042060A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyoshi Nakayama
知是 中山
Kanji Kashiwagi
寛司 柏木
Hiroyuki Hashimoto
浩幸 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
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Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescence element having an excellent power efficiency and excellent driving resistance, and to provide a display and an illumination device. <P>SOLUTION: The organic electroluminescence element includes a luminescent layer and an electronic transport layer composed of an organic compound between opposing positive and negative electrodes. A thin layer with the thickness of not more than 3 nm is formed of only metal or metal salt including elements with the work function of not more than 2.9 eV, and is formed in an area interposed between the luminescent layer and the negative electrode and also at a position which contacts neither the luminescent layer nor the negative electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子、及びこれを用いた表示装置及び照明装置に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence element, a display device using the same, and an illumination device.

発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(ELD)がある。ELDの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子(無機EL素子)や有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)が挙げられる。無機EL素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。   As a light-emitting electronic display device, there is an electroluminescence display (ELD). Examples of the constituent elements of ELD include inorganic electroluminescent elements (inorganic EL elements) and organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic EL elements). Inorganic EL elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.

有機EL素子は、発光する化合物を含有する発光層を、陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光する素子であり、数V〜数十V程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。   An organic EL device has a structure in which a light-emitting layer containing a light-emitting compound is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons (excitons) are generated by injecting electrons and holes into the light-emitting layer and recombining them. The device emits light using the emission of light (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of about several V to several tens of V, and is self-luminous. Therefore, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type complete solid-state device, it has attracted attention from the viewpoints of space saving and portability.

また、有機EL素子は、従来実用に供されてきた主要な光源、例えば発光ダイオードや冷陰極管と異なり、面光源であることも大きな特徴である。この特性を有効に活用できる用途として、照明用光源、さまざまなディスプレイのバックライトがある。特に近年、需要の増加が著しい液晶フルカラーディスプレイのバックライトとして用いることも好適にできる。   Another major feature of the organic EL element is that it is a surface light source, unlike main light sources that have been conventionally used in practice, such as light-emitting diodes and cold-cathode tubes. Applications that can make effective use of this characteristic include illumination light sources and backlights for various displays. In particular, it can be suitably used as a backlight of a liquid crystal full-color display whose demand has been increasing in recent years.

近年、より高輝度の有機EL素子が得られることから、近年、燐光発光材料の開発が進められている(例えば、非特許文献1〜3、特許文献1参照)。これは従来の蛍光体からの発光が励起一重項からの発光であり、一重項励起子と三重項励起子の生成比が1:3であるため発光性励起種の生成確率が25%であるのに対し、励起三重項からの発光を利用する燐光材料の場合には、前記励起子生成比率と一重項励起子から三重項励起子への内部変換により、内部量子効率の上限が100%となるため、蛍光発光材料の場合に比べて原理的に発光効率が最大4倍となることによる。   In recent years, since organic EL elements with higher luminance can be obtained, phosphorescent materials have been developed in recent years (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3 and Patent Document 1). This is because the emission from the conventional phosphor is emission from the excited singlet, and the generation ratio of the singlet exciton and triplet exciton is 1: 3, so the generation probability of the luminescent excited species is 25%. On the other hand, in the case of a phosphorescent material using light emission from an excited triplet, the upper limit of internal quantum efficiency is 100% due to the exciton generation ratio and internal conversion from singlet excitons to triplet excitons. Therefore, in principle, the luminous efficiency is up to four times that of a fluorescent material.

燐光発光有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光効率を高めるため正孔阻止層を発光層と陰極間に設けることが好ましいことが知られている。   In phosphorescent organic electroluminescence devices, it is known that a hole blocking layer is preferably provided between the light emitting layer and the cathode in order to increase the light emission efficiency.

しかしながら、正孔阻止層を設けると以下の理由より、駆動電圧が上昇すること、場合によっては発光効率の上昇以上に駆動電圧が高くなり電力効率では不利になることがあり、実用上好ましくない一面を有している。   However, when a hole blocking layer is provided, the driving voltage increases for the following reasons, and in some cases, the driving voltage becomes higher than the increase in luminous efficiency, which may be disadvantageous in terms of power efficiency. have.

一方、電力効率を改善する手段として、電子輸送層に低仕事関数金属をドープする技術が知られている。有機化合物と低仕事関数金属からなる電子輸送層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の記載があるが(例えば、特許文献2、3参照。)、電子輸送層中での金属分布は均一になるようにドープされている。陰極との界面に、有機化合物と金属酸化物または金属塩でドーピングした層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が開示されているが(例えば、特許文献4参照。)、本発明の陰極と接触しない位置に金属層を有することによる効果について示唆する記載はない。
米国特許第6,097,147号明細書 WO2005/109543号明細書 特許第3266573号公報 特開平10−270172号公報 M.A.Baldo et al.,Nature,395巻、151〜154頁(1998年) M.A.Baldo et al.,Nature,403巻、17号,750〜753頁(2000年) B.W.D‘andrade et al.,Advanced Materials,14巻、147〜151頁(2002年)
On the other hand, a technique for doping an electron transport layer with a low work function metal is known as means for improving power efficiency. Although there is a description of an organic electroluminescence device having an electron transport layer made of an organic compound and a low work function metal (see, for example, Patent Documents 2 and 3), doping is performed so that the metal distribution in the electron transport layer is uniform. Has been. An organic electroluminescence device having a layer doped with an organic compound and a metal oxide or metal salt at the interface with the cathode is disclosed (see, for example, Patent Document 4), but is not in contact with the cathode of the present invention. There is no description suggesting the effect of having a metal layer.
US Pat. No. 6,097,147 WO2005 / 109543 specification Japanese Patent No. 3266573 JP-A-10-270172 M.M. A. Baldo et al. , Nature, 395, 151-154 (1998) M.M. A. Baldo et al. , Nature, 403, 17, 750-753 (2000) B. W. D'andrade et al. , Advanced Materials, Vol. 14, pp. 147-151 (2002)

本発明の目的は、電力効率に優れ、かつ駆動耐性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element, a display device, and a lighting device that are excellent in power efficiency and excellent in driving durability.

本発明の上記目的は、以下の構成により達成することができる。   The above object of the present invention can be achieved by the following configuration.

1.対向する陽極と陰極の間に、有機化合物から構成される発光層と電子輸送層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該発光層と該陰極に挟まれた領域であり、かつ該発光層にも該陰極にも接しない位置に仕事関数が2.9eV以下の元素からなる金属または金属塩のみの厚さ3nm以下の薄層が形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。   1. In an organic electroluminescence device having a light emitting layer composed of an organic compound and an electron transport layer between an anode and a cathode facing each other, the region sandwiched between the light emitting layer and the cathode, and the light emitting layer An organic electroluminescence device, wherein a thin layer having a thickness of 3 nm or less of only a metal or a metal salt made of an element having a work function of 2.9 eV or less is formed at a position not in contact with the cathode.

2.前記電子輸送層が、前記金属または金属塩のみからなる薄層を有することを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   2. 2. The organic electroluminescent element according to 1 above, wherein the electron transport layer has a thin layer made of only the metal or metal salt.

3.前記電子輸送層は仕事関数が2.9eV以下の元素からなる金属または金属塩と有機化合物からなる層を有することを特徴とする前記2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   3. 3. The organic electroluminescence device according to 2 above, wherein the electron transport layer has a layer made of a metal or metal salt composed of an element having a work function of 2.9 eV or less and an organic compound.

4.前記電子輸送層に含有される有機化合物の3重項エネルギーが3〜4eVであることを特徴とする前記2または3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   4). 4. The organic electroluminescence device as described in 2 or 3 above, wherein the triplet energy of the organic compound contained in the electron transport layer is 3 to 4 eV.

5.前記金属または金属塩がCsまたはCs化合物であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   5. 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the metal or metal salt is Cs or a Cs compound.

6.前記1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする表示装置。   6). The organic electroluminescent element of any one of said 1-5 is used, The display apparatus characterized by the above-mentioned.

7.前記1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明装置。   7). The organic electroluminescent element of any one of said 1-5 is used, The illuminating device characterized by the above-mentioned.

本発明により、電力効率に優れ、かつ駆動耐性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することができた。   According to the present invention, an organic electroluminescence element, a display device, and a lighting device that are excellent in power efficiency and excellent in driving durability can be provided.

以下、本発明に係る各構成要素の詳細について順次説明する。   Hereinafter, details of each component according to the present invention will be sequentially described.

《有機EL素子》
本発明の有機EL素子について説明する。
<< Organic EL element >>
The organic EL element of the present invention will be described.

本発明の有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。   Although the preferable specific example of the layer structure of the organic EL element of this invention is shown below, this invention is not limited to these.

(i)陽極/発光層ユニット/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層ユニット/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層ユニット/正孔阻止層/C/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層ユニット/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
ここで、発光層ユニットは、複数の発光層を含んでいてもよいし、単一の発光層であってもよい。複数の発光層を含む場合には、各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。また、本発明の電子輸送層は複数の層からなってもよい。
(I) Anode / light emitting layer unit / electron transport layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer unit / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer unit / hole blocking Layer / C / cathode (iv) anode / hole transport layer / light emitting layer unit / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer unit / Hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode Here, the light emitting layer unit may include a plurality of light emitting layers or a single light emitting layer. When a plurality of light emitting layers are included, it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer between the light emitting layers. The electron transport layer of the present invention may be composed of a plurality of layers.

《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
<Light emitting layer>
The light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.

本発明においては、発光層に含まれる主たる発光体は燐光発光ドーパントであることが好ましい。   In the present invention, the main light emitter contained in the light emitting layer is preferably a phosphorescent dopant.

発光層に含まれる主たる発光体とは、当該発光層より生ずる発光強度において、最大の部分を担う発光体をいい、主たる発光体による発光が該発光層の発光の50%以上であることが好ましい。   The main light emitter included in the light emitting layer refers to a light emitter that bears the largest part in the light emission intensity generated from the light emitting layer, and the light emitted by the main light emitter is preferably 50% or more of the light emission of the light emitting layer. .

本発明における発光層の膜厚の総和は2〜100nmの範囲にあることが好ましく、更に好ましくはより低い駆動電圧を得ることができることから30nm以下である。なお、本発明でいうところの発光層の膜厚の総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、該中間層も含む膜厚である。   The total thickness of the light emitting layers in the present invention is preferably in the range of 2 to 100 nm, and more preferably 30 nm or less because a lower driving voltage can be obtained. In addition, the sum total of the film thickness of the light emitting layer said by this invention is a film thickness also including this intermediate | middle layer, when a nonluminous intermediate | middle layer exists between light emitting layers.

複数の発光層を有する場合には、個々の発光層の膜厚としては2〜50nmの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは2〜20nmの範囲に調整することである。   When it has a some light emitting layer, it is preferable to adjust to the range of 2-50 nm as a film thickness of each light emitting layer, More preferably, it is adjusting to the range of 2-20 nm.

発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。   For the production of the light-emitting layer, a light-emitting dopant or a host compound, which will be described later, is formed and formed by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink-jet method. it can.

本発明においては、各発光層には複数の発光性化合物を混合してもよく、また燐光発光ドーパントと蛍光発光体を同一発光層に混合して用いてもよい。   In the present invention, a plurality of light emitting compounds may be mixed in each light emitting layer, and a phosphorescent dopant and a fluorescent light emitter may be mixed and used in the same light emitting layer.

本発明においては、発光層の構成としてホスト化合物、発光ドーパント(発光ドーパント化合物ともいう)を含有し、ドーパントより発光させることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the light emitting layer contains a host compound and a light emitting dopant (also referred to as a light emitting dopant compound) and emits light from the dopant.

本発明の有機EL素子の発光層に含まれるホスト化合物としては、室温(25℃)における燐光発光の燐光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。更に好ましくは燐光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。   As the host compound contained in the light emitting layer of the organic EL device of the present invention, a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1 is preferable. More preferably, the phosphorescence quantum yield is less than 0.01. Moreover, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.

ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。   As the host compound, known host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of light emission dopants mentioned later, and, thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.

本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもいい。   The light emitting host used in the present invention may be a conventionally known low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, and a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). )But it is good.

公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS−K−7121に準拠した方法により求められる値である。   As the known host compound, a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable. Here, the glass transition point (Tg) is a value obtained by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).

公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。例えば、特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等が挙げられる。   Specific examples of known host compounds include compounds described in the following documents. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860 Gazette, 2002-334787 gazette, 2002-15871 gazette, 2002-334788 gazette, 2002-43056 gazette, 2002-334789 gazette, 2002-75645 gazette, 2002-338579 gazette. No. 2002-105445, No. 2002-343568, No. 2002-141173, No. 2002-352957, No. 2002-203683, No. 2002-363227, No. 2002-231453. No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060. 2002-302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.

次に、本発明に係る発光ドーパントについて説明する。   Next, the light emitting dopant according to the present invention will be described.

本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光性化合物、燐光発光ドーパント(燐光性化合物、燐光発光性化合物等ともいう)を用いる。   As the light-emitting dopant according to the present invention, a fluorescent compound or a phosphorescent dopant (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent compound) is used.

本発明に係る燐光発光ドーパントは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にて燐光発光する化合物であり、燐光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましい燐光量子収率は0.1以上である。   The phosphorescent dopant according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.). Although defined as being a compound of 01 or more, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.

上記燐光量子収率は第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係る燐光発光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記燐光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。   The phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence emission dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.

燐光発光ドーパントの発光は原理としては2種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを燐光発光ドーパントに移動させることで燐光発光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つは燐光発光ドーパントがキャリアトラップとなり、燐光発光ドーパント上でキャリアの再結合が起こり燐光発光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、燐光発光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。   There are two types of light emission of the phosphorescent dopant in principle. One is the recombination of carriers on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent dopant. Energy transfer type to obtain light emission from the phosphorescent light emitting dopant, and the other is that the phosphorescent light emitting dopant becomes a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent light emitting dopant, and light emission from the phosphorescent light emitting dopant is obtained. Although it is a trap type, in any case, the excited state energy of the phosphorescent dopant is required to be lower than the excited state energy of the host compound.

燐光発光ドーパントは、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。   The phosphorescent light emitting dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.

本発明に係る燐光発光ドーパントとしては、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。   The phosphorescent dopant according to the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex compound). Rare earth complexes, most preferably iridium compounds.

以下に燐光発光ドーパントとして用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は、例えば、Inorg.Chem.40巻、1704〜1711に記載の方法等により合成できる。   Although the specific example of the compound used as a phosphorescence emission dopant below is shown, this invention is not limited to these. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711, and the like.

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本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子には、蛍光発光体を用いることもできる。蛍光発光体(蛍光性ドーパント)の代表例としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。   A fluorescent substance can also be used for the organic electroluminescent element of the present invention. Representative examples of fluorescent emitters (fluorescent dopants) include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes. Examples thereof include dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.

また、従来公知のドーパントも本発明に用いることができ、例えば、国際公開第00/70655号パンフレット、特開2002−280178号公報、同2001−181616号公報、同2002−280179号公報、同2001−181617号公報、同2002−280180号公報、同2001−247859号公報、同2002−299060号公報、同2001−313178号公報、同2002−302671号公報、同2001−345183号公報、同2002−324679号公報、国際公開第02/15645号パンフレット、特開2002−332291号公報、同2002−50484号公報、同2002−332292号公報、同2002−83684号公報、特表2002−540572号公報、特開2002−117978号公報、同2002−338588号公報、同2002−170684号公報、同2002−352960号公報、国際公開第01/93642号パンフレット、特開2002−50483号公報、同2002−100476号公報、同2002−173674号公報、同2002−359082号公報、同2002−175884号公報、同2002−363552号公報、同2002−184582号公報、同2003−7469号公報、特表2002−525808号公報、特開2003−7471号公報、特表2002−525833号公報、特開2003−31366号公報、同2002−226495号公報、同2002−234894号公報、同2002−235076号公報、同2002−241751号公報、同2001−319779号公報、同2001−319780号公報、同2002−62824号公報、同2002−100474号公報、同2002−203679号公報、同2002−343572号公報、同2002−203678号公報等が挙げられる。   Conventionally known dopants can also be used in the present invention. For example, International Publication No. 00/70655 pamphlet, JP-A Nos. 2002-280178, 2001-181616, 2002-280179, 2001 181617, 2002-280180, 2001-247859, 2002-299060, 2001-313178, 2002-302671, 2001-345183, 2002. No. 324679, International Publication No. 02/15645, JP 2002-332291 A, 2002-50484, 2002-332292, 2002-83684, JP 2002-540572, JP 2 No. 02-117978, No. 2002-338588, No. 2002-170684, No. 2002-352960, Pamphlet of International Publication No. 01/93642, JP 2002-50483, No. 2002-1000047. No. 2002-173684, No. 2002-359082, No. 2002-17584, No. 2002-363552, No. 2002-184582, No. 2003-7469, No. 2002-525808. JP-A 2003-7471, JP-T 2002-525833, JP-A 2003-31366, JP-A 2002-226495, JP-A 2002-234894, JP-A 2002-2335076, JP-A 2002-24175 Gazette, 2001-319779, 2001-319780, 2002-62824, 2002-1000047, 2002-203679, 2002-343572, 2002-203678. A gazette etc. are mentioned.

本発明に用いられる非発光性の中間層(非ドープ領域等ともいう)について説明する。   A non-light emitting intermediate layer (also referred to as an undoped region or the like) used in the present invention will be described.

非発光性の中間層とは、複数の発光層を有する場合、その発光層間に設けられる層である。   The non-light emitting intermediate layer is a layer provided between the light emitting layers in the case of having a plurality of light emitting layers.

非発光性の中間層の膜厚としては1〜20nmの範囲にあるのが好ましく、更には3〜10nmの範囲にあることが隣接発光層間のエネルギー移動等相互作用を抑制し、且つ素子の電流電圧特性に大きな負荷を与えないということから好ましい。   The film thickness of the non-light emitting intermediate layer is preferably in the range of 1 to 20 nm, and further in the range of 3 to 10 nm suppresses interaction such as energy transfer between adjacent light emitting layers, and the current of the device This is preferable because a large load is not applied to the voltage characteristics.

この非発光性の中間層に用いられる材料としては、発光層のホスト化合物と同一でも異なっていてもよいが、隣接する2つの発光層の少なくとも一方の発光層のホスト材料と同一であることが好ましい。   The material used for the non-light emitting intermediate layer may be the same as or different from the host compound of the light emitting layer, but may be the same as the host material of at least one of the adjacent light emitting layers. preferable.

非発光性の中間層は非発光層、各発光層と共通の化合物(例えば、ホスト化合物等)を含有していてもよく、各々共通ホスト材料(ここで、共通ホスト材料が用いられるとは、燐光発光エネルギー、ガラス転移点等の物理化学的特性が同一である場合やホスト化合物の分子構造が同一である場合等を示す。)を含有することにより、発光層−非発光層間の層間の注入障壁が低減され、電圧(電流)を変化させても正孔と電子の注入バランスが保ちやすいという効果を得ることができる。更に、非ドープ発光層に各発光層に含まれるホスト化合物と同一の物理的特性または同一の分子構造を有するホスト材料を用いることにより、従来の有機EL素子作製の大きな問題点である素子作製の煩雑さをも併せて解消することができる。   The non-light-emitting intermediate layer may contain a non-light-emitting layer, a compound common to each light-emitting layer (for example, a host compound), and each common host material (where a common host material is used) In the case where the physicochemical characteristics such as phosphorescence emission energy and glass transition point are the same, or the molecular structure of the host compound is the same, etc.) The barrier is reduced, and the effect of easily maintaining the injection balance of holes and electrons even when the voltage (current) is changed can be obtained. Furthermore, by using a host material having the same physical characteristics or the same molecular structure as the host compound contained in each light-emitting layer in the undoped light-emitting layer, device fabrication, which is a major problem in conventional organic EL device fabrication, is achieved. Complexity can also be eliminated.

本発明の有機EL素子においては、ホスト材料はキャリアの輸送を担うため、キャリア輸送能を有する材料が好ましい。キャリア輸送能を表す物性としてキャリア移動度が用いられるが、有機材料のキャリア移動度は一般的に電界強度に依存性が見られる。電界強度依存性の高い材料は正孔と電子注入・輸送バランスを崩しやすいため、中間層材料、ホスト材料は移動度の電界強度依存性の少ない材料を用いることが好ましい。   In the organic EL device of the present invention, since the host material is responsible for carrier transport, a material having carrier transport capability is preferable. Carrier mobility is used as a physical property representing carrier transport ability, but the carrier mobility of an organic material generally depends on the electric field strength. Since a material having a high electric field strength dependency easily breaks the balance between injection and transport of holes and electrons, it is preferable to use a material having a low electric field strength dependency of mobility for the intermediate layer material and the host material.

また、一方では正孔や電子の注入バランスを最適に調整するためには、非発光性の中間層は後述する阻止層、即ち正孔阻止層、電子阻止層として機能することも好ましい態様として挙げられる。   On the other hand, in order to optimally adjust the injection balance of holes and electrons, it is also preferable that the non-light emitting intermediate layer functions as a blocking layer described later, that is, a hole blocking layer and an electron blocking layer. It is done.

《注入層:電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
<< Injection layer: electron injection layer, hole injection layer >>
The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, it exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. May be.

注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。   An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).

陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。   The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, copper phthalocyanine is used. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.

陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。   The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc. Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. . The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm although it depends on the material.

《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
<Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer>
The blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258, 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued by NTT, Inc. on November 30, 1998). There is a hole blocking (hole blocking) layer.

正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。   The hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is composed of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a very small ability to transport holes, and transports holes while transporting electrons. By blocking this, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.

本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。   The hole blocking layer of the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.

本発明の正孔阻止層に用いられる有機正孔阻止材料は、その三重項遷移エネルギーが2.8eV以上である。   The organic hole blocking material used for the hole blocking layer of the present invention has a triplet transition energy of 2.8 eV or more.

また本発明の正孔阻止層は、仕事関数が2.9eV以下の金属原子または金属イオンを含有してもよい。本発明に用いられる金属原子または金属イオンとしてはCs、Csイオンが好ましい。   The hole blocking layer of the present invention may contain a metal atom or metal ion having a work function of 2.9 eV or less. The metal atom or metal ion used in the present invention is preferably Cs or Cs ion.

前記金属または金属イオンを含有する場合には、発光層と上記金属または金属イオンを含有する正孔阻止層との間に、発光層ホスト化合物の三重項遷移エネルギーと同じかそれ以上の三重項遷移エネルギーを有する化合物からなる中間層を有することが好ましい。該中間層の厚さは、5nm以下であり、3nm以下であることが好ましい。該中間層を有することで素子の駆動寿命特性が向上する。   In the case of containing the metal or metal ion, a triplet transition equal to or more than the triplet transition energy of the light emitting layer host compound between the light emitting layer and the hole blocking layer containing the metal or metal ion. It is preferable to have an intermediate layer made of a compound having energy. The thickness of the intermediate layer is 5 nm or less, and preferably 3 nm or less. By having the intermediate layer, the drive life characteristics of the element are improved.

電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては好ましくは3〜100nmであり、更に好ましくは5〜30nmである。   The electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and blocks electrons while transporting holes. Thus, the probability of recombination of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed. The film thickness of the hole blocking layer and the electron transport layer according to the present invention is preferably 3 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm.

《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
《Hole transport layer》
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。   The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.

正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。   The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.

芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、更には米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。   Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N'- Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4′-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, and also two of those described in US Pat. No. 5,061,569. Having a condensed aromatic ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-3086 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 8 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.

更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。   Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.

また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような所謂、p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。   JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. A so-called p-type hole transport material described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used. In the present invention, it is preferable to use these materials because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.

正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。   The hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.

また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。   In the present invention, it is preferable to use a hole transport layer having such a high p property because a device with lower power consumption can be produced.

《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
《Electron transport layer》
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.

従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。   Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. As long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.

また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。   In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum. Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. Further, the distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as the electron transport material, and inorganic semiconductors such as n-type-Si and n-type-SiC can be used as well as the hole injection layer and the hole transport layer. It can be used as an electron transport material.

電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。   The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.

また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。   Further, an electron transport layer having a high n property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

本発明においては、このようなn性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。   In the present invention, it is preferable to use an electron transport layer having such a high n property because an element with lower power consumption can be manufactured.

本発明においては、電子輸送層に有機化合物と仕事関数が2.9eV以下の元素からなる金属または金属塩を含有することが好ましい。該金属または金属塩化合物がCsまたはCs塩化合物であることが更に好ましい。金属または金属塩化合物を含有する電子輸送層において前記有機化合物の3重項エネルギーが3eV以上であることが好ましい。   In the present invention, the electron transport layer preferably contains an organic compound and a metal or metal salt composed of an element having a work function of 2.9 eV or less. More preferably, the metal or metal salt compound is a Cs or Cs salt compound. In the electron transport layer containing a metal or metal salt compound, the triplet energy of the organic compound is preferably 3 eV or more.

本発明においては、発光層と陰極に挟まれた領域の有機化合物中に、発光層及び陰極と接しない位置に仕事関数が2.9eV以下の元素からなる金属または金属塩のみからなる厚さ5nm以下の薄層を形成するが、該層形成箇所が電子輸送層内であることが好ましい。   In the present invention, in the organic compound in the region sandwiched between the light emitting layer and the cathode, the thickness of 5 nm comprising only the metal or metal salt composed of an element having a work function of 2.9 eV or less at a position not in contact with the light emitting layer and the cathode. Although the following thin layers are formed, it is preferable that the layer forming portion is in the electron transport layer.

厚さが3nm以上になると、薄層面での光反射、光散乱など予想外の副作用が生じたり、また金属塩化合物の場合には、電圧上昇を引き起こすなど好ましくない。   When the thickness is 3 nm or more, unexpected side effects such as light reflection and light scattering on the thin layer surface occur, and in the case of a metal salt compound, an increase in voltage is undesirable.

上記金属または金属塩のみからなる薄層が陰極と接する場合には、前記陰極バッファー層と同様の態様であり、新たな効果を発現するものではない。   When the thin layer consisting only of the metal or metal salt is in contact with the cathode, it is the same mode as the cathode buffer layer and does not exhibit a new effect.

上記金属または金属塩のみからなる薄層が発光層と接する場合には、電力効率の向上には寄与するものの、駆動耐性における劣化が著しく好ましくない。   When the thin layer consisting only of the metal or metal salt is in contact with the light emitting layer, it contributes to the improvement of power efficiency, but the deterioration in driving durability is extremely undesirable.

本発明においては、金属または金属塩化合物としては、CsまたはCs塩化合物が好ましい。   In the present invention, the metal or metal salt compound is preferably Cs or a Cs salt compound.

本発明においては、前記陰極バッファー層と併用することも好ましくできる。   In the present invention, it can be preferably used in combination with the cathode buffer layer.

《支持基板》
本発明の有機EL素子に係る支持基板(以下、基体、基盤、基材、支持体等ともいう)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
《Support substrate》
There are no particular limitations on the type of glass, plastic, etc., as the support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) according to the organic EL device of the present invention. It may be. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.

樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。   Examples of the resin film include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Can be mentioned.

樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度が0.01g/m2・day・atm(1atmは、1.01325×105Paである)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更にはJIS K 7126−1992に準拠した方法で測定された酸素透過度が10-3g/m2/day以下、水蒸気透過度が10-3g/m2/day以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも10-5g/m2/day以下であることが更に好ましい。 An inorganic or organic film or a hybrid film of both may be formed on the surface of the resin film, and the water vapor permeability measured by a method in accordance with JIS K 7129-1992 is 0.01 g / m 2. The film is preferably a barrier film of day · atm (1 atm is 1.01325 × 10 5 Pa) or less, and the oxygen permeability measured by a method based on JIS K 7126-1992 is 10 −3. g / m 2 / day or less, preferably water vapor permeability is 10 -3 g / m 2 / day or less of the high barrier film, wherein the water vapor transmission rate, also oxygen permeability any 10 -5 g / More preferably, it is not more than m 2 / day.

バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。   As a material for forming the barrier film, any material may be used as long as it has a function of suppressing entry of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used. Further, in order to improve the brittleness of the film, it is more preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of organic materials. Although there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking order of an inorganic layer and an organic layer, It is preferable to laminate | stack both alternately several times.

《バリア膜の形成方法》
バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
<Method for forming barrier film>
The method for forming the barrier film is not particularly limited. For example, the vacuum deposition method, the sputtering method, the reactive sputtering method, the molecular beam epitaxy method, the cluster ion beam method, the ion plating method, the plasma polymerization method, the atmospheric pressure plasma A polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.

不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板・フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。   Examples of the opaque support substrate include metal plates / films such as aluminum and stainless steel, opaque resin substrates, ceramic substrates, and the like.

《封止》
本発明の有機EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
<Sealing>
Examples of the sealing means used for sealing the organic EL element of the present invention include a method of bonding a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive.

封止部材としては有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に限定されない。   The sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be concave or flat. Moreover, transparency and electrical insulation are not particularly limited.

具体的には、ガラス板、ポリマー板、フィルム、金属板、フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。   Specifically, a glass plate, a polymer plate, a film, a metal plate, a film, etc. are mentioned. Examples of the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz. Examples of the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone. Examples of the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.

本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更にはポリマーフィルムは酸素透過度10-3g/m2/day以下、水蒸気透過度10-3g/m2/day以下のものであることが好ましい。また、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも10-5g/m2/day以下であることが更に好ましい。 In the present invention, a polymer film and a metal film can be preferably used because the element can be thinned. Furthermore, the polymer film preferably has an oxygen permeability of 10 −3 g / m 2 / day or less and a water vapor permeability of 10 −3 g / m 2 / day or less. The water vapor permeability and oxygen permeability are more preferably 10 −5 g / m 2 / day or less.

封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。   For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used. Specific examples of the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. be able to. Moreover, heat | fever and chemical curing types (two-component mixing), such as an epoxy type, can be mentioned. Moreover, hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned. Moreover, a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.

なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。   In addition, since an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesive-hardened from room temperature to 80 degreeC is preferable. A desiccant may be dispersed in the adhesive. Application | coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print it like screen printing.

また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に、該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。   In addition, it is also preferable to coat the electrode and the organic layer on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and form an inorganic or organic layer in contact with the support substrate to form a sealing film. it can. In this case, the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can. Furthermore, in order to improve the brittleness of the film, it is preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of organic materials. The method for forming these films is not particularly limited. For example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure A plasma polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.

封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。   In the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element, it is preferable to inject an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil in the gas phase and the liquid phase. . A vacuum can also be used. Moreover, a hygroscopic compound can also be enclosed inside.

吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。   Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate). Etc.), metal halides (eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.), perchloric acids (eg perchloric acid) Barium, magnesium perchlorate, and the like), and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.

《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
《Protective film, protective plate》
In order to increase the mechanical strength of the element, a protective film or a protective plate may be provided on the outer side of the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween or on the sealing film. In particular, when the sealing is performed by the sealing film, the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate. As a material that can be used for this, the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, and the like used for the sealing can be used, but the polymer film is light and thin. Is preferably used.

《陽極》
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In23−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式製膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
"anode"
As the anode in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 and ZnO. Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used. For the anode, these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when the pattern accuracy is not required (about 100 μm or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. Or when using the substance which can be apply | coated like an organic electroconductivity compound, wet film forming methods, such as a printing system and a coating system, can also be used. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance be greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.

《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
"cathode"
On the other hand, as the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.

これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。 Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Suitable are a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the emission luminance is advantageously improved.

また、陰極に上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。   Moreover, after producing the said metal with a film thickness of 1-20 nm on a cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.

《有機EL素子の作製方法》
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
<< Method for producing organic EL element >>
As an example of the method for producing the organic EL device of the present invention, a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode will be described.

まず適当な支持基板上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層の有機化合物薄膜を形成させる。正孔阻止層、または電子輸送層中にに発光層、陰極と接触させない位置に本発明の金属または金属塩化合物の薄膜層を形成する。   First, a thin film made of a desired electrode material, for example, a material for an anode is formed on a suitable support substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm to produce an anode. . Next, an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, and an electron transport layer, which are organic EL element materials, is formed thereon. A thin film layer of the metal or metal salt compound of the present invention is formed in the hole blocking layer or the electron transport layer at a position where it does not contact the light emitting layer and the cathode.

この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法)等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が特に好ましい。更に層毎に異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度10-6〜10-2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、膜厚0.1nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。 As a method for thinning the organic compound thin film, there are a vapor deposition method and a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method) as described above, but it is easy to obtain a uniform film and a pinhole. From the point of being difficult to form, a vacuum deposition method, a spin coating method, an ink jet method, and a printing method are particularly preferable. Further, different film forming methods may be applied for each layer. When employing a vapor deposition method for film formation, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., a degree of vacuum of 10 −6 to 10 −2 Pa, and a vapor deposition rate of 0.01 to It is desirable to select appropriately within the range of 50 nm / second, substrate temperature −50 to 300 ° C., film thickness 0.1 nm to 5 μm, preferably 5 to 200 nm.

これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。この有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。   After these layers are formed, a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided. Thus, a desired organic EL element can be obtained. The organic EL element is preferably produced from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.

また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の液晶表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。   In addition, it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order. When a DC voltage is applied to the multicolor liquid crystal display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.

有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率1.6〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15〜20%程度の光しか取り出せないと一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は全反射を起こし、素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。   An organic EL element generally emits light within a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index of about 1.6 to 2.1) and can extract only about 15 to 20% of light generated in the light emitting layer. It has been said. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle θ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be extracted outside the device, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because the light is totally reflected between the light and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the direction of the element side surface.

この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(例えば、米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(例えば、特開昭63−314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(例えば、特開平1−220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(例えば、特開昭62−172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(例えば、特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)等がある。   As a method for improving the light extraction efficiency, for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate to prevent total reflection at the interface between the transparent substrate and the air (for example, US Pat. No. 4,774,435). ), A method of improving the efficiency by giving the substrate a light condensing property (for example, JP-A-63-314795), a method of forming a reflective surface on the side surface of the element (for example, JP-A-1-220394) Gazette), a method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the substrate and the light emitter (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-172691), and a substrate between the substrate and the light emitter. A method of introducing a flat layer having a lower refractive index than that (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-202827), a diffraction grating between any one of the substrate, the transparent electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside). Method of forming There is 1-283751 JP), and the like.

本発明においては、これらの方法を本発明の有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。   In the present invention, these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention. However, a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or a substrate, transparent A method of forming a diffraction grating between any layers of the electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used. In the present invention, by combining these means, it is possible to obtain an element having higher luminance or durability.

透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。   When a medium having a low refractive index is formed between the transparent electrode and the transparent substrate with a thickness longer than the wavelength of light, the light extracted from the transparent electrode has a higher extraction efficiency to the outside as the refractive index of the medium is lower.

低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5〜1.7程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましい。また更に1.35以下であることが好ましい。   Examples of the low refractive index layer include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less. Furthermore, it is preferable that it is 1.35 or less.

また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは、低屈折率媒質の厚みが光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。   The thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low-refractive index layer is reduced when the thickness of the low-refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave exuded by evanescent enters the substrate.

全反射を起こす界面またはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が1次の回折や2次の回折といった、所謂ブラッグ回折により光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光をいずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。   The method of introducing a diffraction grating into an interface or any medium that causes total reflection is characterized by a high effect of improving light extraction efficiency. This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction, such as first-order diffraction and second-order diffraction. Among them, light that cannot be emitted due to total reflection between layers, etc. is diffracted by introducing a diffraction grating into any layer or medium (in a transparent substrate or transparent electrode), and the light is emitted outside. I want to take it out.

導入する回折格子は二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは、発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な1次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。   It is desirable that the diffraction grating to be introduced has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. The light extraction efficiency does not increase so much. However, by making the refractive index distribution a two-dimensional distribution, light traveling in all directions is diffracted, and light extraction efficiency is increased.

回折格子を導入する位置としては、前述のとおりいずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。   The position where the diffraction grating is introduced may be in any one of the layers or in the medium (in the transparent substrate or the transparent electrode) as described above, but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated.

このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約1/2〜3倍程度が好ましい。回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、2次元的に配列が繰り返されることが好ましい。   At this time, the period of the diffraction grating is preferably about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium. The arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated, such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.

本発明の有機EL素子は支持基板の光取出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。   The organic EL device of the present invention is processed on the light extraction side of the support substrate to provide, for example, a structure on a microlens array, or in combination with a so-called condensing sheet, for example, with respect to a specific direction, for example, the device light emitting surface. By condensing in the front direction, the luminance in a specific direction can be increased.

マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。   As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 to 100 μm. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate | occur | produce and color, and if too large, thickness will become thick and is not preferable.

集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。   As the condensing sheet, for example, a sheet that has been put into practical use for an LED backlight of a liquid crystal display device can be used. As such a sheet, for example, a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used. As the shape of the prism sheet, for example, the base material may be formed by forming a △ -shaped stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 μm, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may be used.

また、発光素子からの光放射角を制御するために光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)等を用いることができる。   Moreover, in order to control the light emission angle from a light emitting element, you may use together a light diffusing plate and a film with a condensing sheet. For example, a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.

《用途》
本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
<Application>
The organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources. Examples of light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, and light sources for optical sensors. Although it is not limited to this, it can be effectively used particularly as a backlight of a liquid crystal liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.

カラーフィルターと組み合わせてディスプレイのバックライトとして用いる場合には、輝度を更に高めるため、前記の集光シートと組み合わせて用いるのが好ましい。   When used as a backlight of a display in combination with a color filter, it is preferably used in combination with the light collecting sheet in order to further increase the luminance.

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.

実施例1
《有機EL素子1−1の作製》
陽極として30mm×30mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、ITO(インジウムチンオキシド)を120nm成膜した支持基板にパターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
Example 1
<< Production of Organic EL Element 1-1 >>
After patterning a support substrate in which 120 nm of ITO (indium tin oxide) was formed on a glass substrate having a thickness of 30 mm × 30 mm and a thickness of 0.7 mm as an anode, the transparent support substrate to which this ITO transparent electrode was attached was isopropyl alcohol. Was subjected to ultrasonic cleaning, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes. This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.

真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を各々素子作製に最適の量充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製またはタングステン製抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。   Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an optimum amount for device fabrication. The evaporation crucible used was made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten.

次いで、真空度4×10-4Paまで減圧した後、m−MTDATAの入った前記蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し、10nmの正孔注入層を設けた。次いで、α−NPDを同様にして蒸着し30nmの正孔輸送層を設けた。次いで、以下の手順で各発光層及びその中間層を設けた。 Then, after reducing the vacuum to 4 × 10 −4 Pa, the vapor deposition crucible containing m-MTDATA was energized and heated, and deposited on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / second. A hole injection layer was provided. Next, α-NPD was deposited in the same manner to provide a 30 nm hole transport layer. Subsequently, each light emitting layer and its intermediate | middle layer were provided in the following procedures.

CBPと化合物(A−1)を、膜厚比で95:5になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、30nmの緑燐光発光層を形成した。   CBP and the compound (A-1) were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the film thickness ratio was 95: 5 to form a 30-nm green phosphorescent light-emitting layer.

次いで、BAlqを蒸着速度0.1nm/秒で5nm蒸着し、緑発光層に陰極側に隣接する正孔阻止層を形成し、次いでBCPを蒸着速度0.1nm/秒で40nm蒸着し、電子輸送層を設けた後、LiFを蒸着速度0.05nm/秒で0.5nm蒸着し、電子注入層を設けた。   Next, 5 nm of BAlq is deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer adjacent to the cathode side on the green light-emitting layer, and then 40 nm of BCP is deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to transport electrons. After providing the layer, LiF was deposited to 0.5 nm at a deposition rate of 0.05 nm / second to provide an electron injection layer.

更にアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子1−1を作製した。   Furthermore, aluminum 110nm was vapor-deposited, the cathode was formed, and the organic EL element 1-1 was produced.

Figure 2007221028
Figure 2007221028

《有機EL素子1−2の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子1−2を作製した。
<< Production of Organic EL Element 1-2 >>
An organic EL element 1-2 was produced in the same manner as the organic EL element 1-1 except that the electron transport layer was changed as follows.

BCPを蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し、次いでCsFを蒸着速度0.1nm/秒で2nm蒸着した。次いで再びBCPを蒸着速度0.1nm/秒で18nm蒸着し、全体として厚さ40nmの電子輸送層を形成した。   BCP was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 20 nm, and then CsF was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second for 2 nm. Next, BCP was again evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second to 18 nm to form an electron transport layer having a thickness of 40 nm as a whole.

《有機EL素子の封止化処理と電流効率、電力効率の評価》
有機EL素子1−1〜1−2の各々の非発光面をガラスケースで覆い(なお、ガラスカバーでの封止作業は有機EL素子を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下))で行った。次いで、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて、各有機EL素子の電力効率を評価した。評価結果を表1に示す。表1において、電力効率は、2°視野角正面輝度300cd/m2における有機EL素子1−1の電力効率を100とした相対値で示す。
<< Evaluation of sealing process, current efficiency, and power efficiency of organic EL elements >>
The non-light emitting surface of each of the organic EL elements 1-1 to 1-2 is covered with a glass case (in addition, the sealing operation with the glass cover is a glove box under a nitrogen atmosphere (purity) without bringing the organic EL element into contact with the atmosphere. 99.999% or more in a high purity nitrogen gas atmosphere)). Next, the power efficiency of each organic EL element was evaluated using a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing). The evaluation results are shown in Table 1. In Table 1, the power efficiency is shown as a relative value with the power efficiency of the organic EL element 1-1 at 2 ° viewing angle front luminance of 300 cd / m 2 as 100.

Figure 2007221028
Figure 2007221028

本発明の有機EL素子は、電流効率、電力効率において優れた性能を示した。   The organic EL device of the present invention showed excellent performance in current efficiency and power efficiency.

実施例2
《有機EL素子2−1の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、実施例1における有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子2−1を作製した。
Example 2
<< Preparation of Organic EL Element 2-1 >>
An organic EL element 2-1 was produced in the same manner as the organic EL element 1-1 in Example 1, except that the electron transport layer was changed as follows.

BCPとCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で40nm蒸着し、電子輸送層を設けた。   BCP and CsF were deposited to a thickness of 80:20 at a deposition rate of 0.1 nm / second to 40 nm to provide an electron transport layer.

《有機EL素子2−2の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子2−2を作製した。
<< Production of Organic EL Element 2-2 >>
An organic EL element 2-2 was produced in the same manner as the organic EL element 1-1 except that the electron transport layer was changed as follows.

BCPとCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し、次いでCsFを蒸着速度0.1nm/秒で2nm蒸着した。次いで再びBCPとCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で18nm蒸着し、全体として厚さ40nmの電子輸送層を形成した。   BCP and CsF were deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 20 nm so that the film thickness ratio was 80:20, and then CsF was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second for 2 nm. Next, BCP and CsF were again deposited at 18 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second so that the film thickness ratio was 80:20, and an electron transport layer having a thickness of 40 nm was formed as a whole.

《有機EL素子2−3の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子2−3を作製した。
<< Production of Organic EL Element 2-3 >>
An organic EL element 2-3 was produced in the same manner as the organic EL element 1-1 except that the electron transport layer was changed as follows.

化合物(A−2)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で40nm蒸着し、電子輸送層を設けた。   Compound (A-2) and CsF were vapor-deposited at 40 nm at a vapor deposition rate of 0.1 nm / second so that the film thickness ratio was 80:20, and an electron transport layer was provided.

《有機EL素子2−4の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子2−4を作製した。
<< Production of Organic EL Element 2-4 >>
Organic EL element 2-4 was produced in the same manner as organic EL element 1-1 except that the electron transport layer was changed as described below.

化合物(A−2)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し、次いでCsFを蒸着速度0.1nm/秒で2nm蒸着した。次いで再び化合物(A−2)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で18nm蒸着し、全体として厚さ40nmの電子輸送層を形成した。   Compound (A-2) and CsF were deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 20 nm so that the film thickness ratio was 80:20, and then CsF was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second for 2 nm. Next, the compound (A-2) and CsF were again vapor-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second for 18 nm so that the film thickness ratio was 80:20, and an electron transport layer having a thickness of 40 nm was formed as a whole.

《有機EL素子2−5の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子2−5を作製した。
<< Preparation of organic EL element 2-5 >>
An organic EL element 2-5 was produced in the same manner as the organic EL element 1-1 except that the electron transport layer was changed as follows.

化合物(A−2)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し、次いでCsFを蒸着速度0.1nm/秒で5nm蒸着した。次いで再び化合物(A−2)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で15nm蒸着し、全体として厚さ40nmの電子輸送層を形成した。   Compound (A-2) and CsF were deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 20 nm so that the film thickness ratio was 80:20, and then CsF was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second for 5 nm. Next, the compound (A-2) and CsF were again evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second by 15 nm so that the film thickness ratio was 80:20, and an electron transport layer having a thickness of 40 nm was formed as a whole.

《有機EL素子2−6の作製》
電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子1−1と全く同様にして有機EL素子2−6を作製した。
<< Preparation of organic EL element 2-6 >>
Organic EL element 2-6 was produced in the same manner as organic EL element 1-1 except that the electron transport layer was changed as described below.

化合物(A−3)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し、次いでCsFを蒸着速度0.1nm/秒で2nm蒸着した。次いで再び化合物(A−3)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で18nm蒸着し、全体として厚さ40nmの電子輸送層を形成した。   The compound (A-3) and CsF were deposited to a thickness ratio of 80:20 at a deposition rate of 0.1 nm / second to 20 nm, and then CsF was deposited to a thickness of 2 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second. Next, the compound (A-3) and CsF were again vapor-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second for 18 nm so that the film thickness ratio was 80:20, and an electron transport layer having a thickness of 40 nm was formed as a whole.

なお、本実施例で用いたBCP、化合物(A−2)、化合物(A−3)の3重項エネルギーは以下の値であった。BCP 2.6eV、化合物(A−2) 3.1eV、化合物(A−3) 3.1eV。   The triplet energy of BCP, compound (A-2), and compound (A-3) used in this example was the following value. BCP 2.6 eV, compound (A-2) 3.1 eV, compound (A-3) 3.1 eV.

Figure 2007221028
Figure 2007221028

《有機EL素子の封止化処理と電流効率、電力効率の評価》
実施例1と同様にして、有機EL素子2−1〜2−6の各々の非発光面をガラスケースで覆い(なお、ガラスカバーでの封止作業は有機EL素子を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下))で行った。次いで、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて、各有機EL素子の電力効率を評価した。評価結果を表2に示す。表1において、電力効率は、2°視野角正面輝度300cd/m2における有機EL素子2−1の電力効率を100とした相対値で示す。
<< Evaluation of sealing process, current efficiency, and power efficiency of organic EL elements >>
In the same manner as in Example 1, each non-light emitting surface of the organic EL elements 2-1 to 2-6 is covered with a glass case (in addition, the sealing operation with the glass cover is performed without bringing the organic EL element into contact with the atmosphere. This was performed in a glove box under a nitrogen atmosphere (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more). Next, the power efficiency of each organic EL element was evaluated using a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing). The evaluation results are shown in Table 2. In Table 1, the power efficiency is shown as a relative value with the power efficiency of the organic EL element 2-1 at 2 ° viewing angle front luminance of 300 cd / m 2 as 100.

Figure 2007221028
Figure 2007221028

本発明の有機EL素子2−2は、電流効率、電力効率において優れた性能を示した。   The organic EL device 2-2 of the present invention showed excellent performance in current efficiency and power efficiency.

また、電子輸送層を構成する有機化合物の3重項エネルギーが3eV以上である本発明の有機EL素子2−4及び2−6は、電子輸送層を構成する有機化合物の3重項エネルギーが3Evに満たない素子2−2と比較し、より優れた性能を示している。   Further, the organic EL elements 2-4 and 2-6 of the present invention in which the triplet energy of the organic compound constituting the electron transport layer is 3 eV or more are 3Ev in the organic compound constituting the electron transport layer. Compared with the element 2-2 which does not satisfy the above, the performance is more excellent.

実施例3
《有機EL素子3−1の作製》
正孔阻止層と電子輸送層を下記のように変更した以外は、有機EL素子2−3と全く同様にして有機EL素子3−1を作製した。
Example 3
<< Production of Organic EL Element 3-1 >>
An organic EL element 3-1 was produced in the same manner as the organic EL element 2-3 except that the hole blocking layer and the electron transport layer were changed as follows.

発光層形成後、CsFを蒸着速度0.1nm/秒で2nm蒸着し、次いでBAlqを蒸着速度0.1nm/秒で5nm蒸着した正孔阻止層を形成した。化合物(A−2)とCsFを、膜厚比で80:20になるように蒸着速度0.1nm/秒で38nm蒸着し電子輸送層を形成した。   After the formation of the light emitting layer, a hole blocking layer was formed by depositing CsF at a deposition rate of 0.1 nm / second at 2 nm and then depositing BAlq at a deposition rate of 0.1 nm / second at 5 nm. Compound (A-2) and CsF were vapor-deposited at 38 nm at a vapor deposition rate of 0.1 nm / second so as to have a film thickness ratio of 80:20 to form an electron transport layer.

《有機EL素子の封止化処理と電流効率、電力効率の評価》
実施例1と同様にして封止化処理を施した後、実施例1と同様にして電力効率を評価した。更に2°視野角正面輝度300cd/m2における連続駆動特性を評価した。
<< Evaluation of sealing process, current efficiency, and power efficiency of organic EL elements >>
After performing the sealing process in the same manner as in Example 1, the power efficiency was evaluated in the same manner as in Example 1. Furthermore, the continuous drive characteristics at a 2 ° viewing angle front luminance of 300 cd / m 2 were evaluated.

Figure 2007221028
Figure 2007221028

CsF単独蒸着層が発光層に隣接した有機EL素子3−1は、比較例2−3に対し電力効率は優れていたものの、駆動寿命は短く総合的には劣るものであった。一方、本発明の素子2−4は駆動寿命は素子2−3と同等であり、総合的に優れた性能を示した。   Although the organic EL element 3-1 in which the CsF single vapor deposition layer was adjacent to the light emitting layer was superior in power efficiency to the comparative example 2-3, the driving life was short and overall was inferior. On the other hand, the element 2-4 of the present invention had a driving life equivalent to that of the element 2-3, and showed a comprehensively excellent performance.

実施例4
《有機EL素子4−1の作製》
電子輸送層中の金属薄膜層をLi 2nmとした以外は、有機EL素子2−4の作製と全く同様にして有機EL素子4−1を作製した。
Example 4
<< Preparation of Organic EL Element 4-1 >>
An organic EL element 4-1 was produced in the same manner as the organic EL element 2-4 except that the metal thin film layer in the electron transport layer was changed to Li 2 nm.

実施例2と同様にして電力効率を求めたところ、有機EL素子の電力効率は電子輸送層中に金属薄膜層を設けない素子2−3よりは効率が高かったものの、金属塩化合物としてCsFを用いた有機EL素子2−4よりは劣っていた。   When the power efficiency was determined in the same manner as in Example 2, the power efficiency of the organic EL element was higher than that of the element 2-3 in which the metal thin film layer was not provided in the electron transport layer, but CsF was used as the metal salt compound. It was inferior to the organic EL element 2-4 used.

Claims (7)

対向する陽極と陰極の間に、有機化合物から構成される発光層と電子輸送層とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該発光層と該陰極に挟まれた領域であり、かつ該発光層にも該陰極にも接しない位置に仕事関数が2.9eV以下の元素からなる金属または金属塩のみの厚さ3nm以下の薄層が形成されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 In an organic electroluminescence device having a light emitting layer composed of an organic compound and an electron transport layer between an anode and a cathode facing each other, the region sandwiched between the light emitting layer and the cathode, and the light emitting layer An organic electroluminescence device, wherein a thin layer having a thickness of 3 nm or less of only a metal or a metal salt made of an element having a work function of 2.9 eV or less is formed at a position not in contact with the cathode. 前記電子輸送層が、前記金属または金属塩のみからなる薄層を有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence element according to claim 1, wherein the electron transport layer has a thin layer made of only the metal or metal salt. 前記電子輸送層は仕事関数が2.9eV以下の元素からなる金属または金属塩と有機化合物からなる層を有することを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. The organic electroluminescence device according to claim 2, wherein the electron transport layer has a layer made of a metal or metal salt made of an element having a work function of 2.9 eV or less and an organic compound. 前記電子輸送層に含有される有機化合物の3重項エネルギーが3〜4eVであることを特徴とする請求項2または3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence device according to claim 2 or 3, wherein the triplet energy of the organic compound contained in the electron transport layer is 3 to 4 eV. 前記金属または金属塩がCsまたはCs化合物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 The organic electroluminescence device according to any one of claims 1 to 4, wherein the metal or metal salt is Cs or a Cs compound. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする表示装置。 The organic electroluminescent element of any one of Claims 1-5 is used, The display apparatus characterized by the above-mentioned. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いることを特徴とする照明装置。 An illuminating device using the organic electroluminescent element according to claim 1.
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