JP5051125B2 - ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, METHOD FOR STABILIZING ELECTROMAGNETIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, LIGHTING DEVICE AND ELECTRONIC DISPLAY DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光色度安定化方法、照明装置及び電子ディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element, a method for stabilizing luminescence chromaticity of an organic electroluminescence element, an illumination device, and an electronic display device.
従来、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。無機エレクトロルミネッセンス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。 Conventionally, there is an electroluminescence display (ELD) as a light-emitting electronic display device. Examples of the constituent elements of ELD include inorganic electroluminescent elements and organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic EL elements). Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
一方、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。 On the other hand, an organic EL element has a configuration in which a light emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode, and injects electrons and holes into the light emitting layer to recombine excitons. This is an element that emits light by utilizing the emission of light (fluorescence / phosphorescence) when this exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of several volts to several tens of volts. Therefore, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type completely solid element, it has attracted attention from the viewpoints of space saving and portability.
今後の実用化に向けた有機EL素子の開発としては、更に低消費電力で、効率よく高輝度に発光する有機EL素子が望まれているわけであり、例えば、特許第3093796号公報には、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体またはトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成する技術が開示され、特開昭63−264692号公報には、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子が開示されており、特開平3−255190号公報には、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子等が知られている。 As the development of organic EL elements for practical use in the future, there is a demand for organic EL elements that emit light efficiently and with high luminance with lower power consumption. For example, in Japanese Patent No. 3093796, JP-A 63-264692 discloses a technique for doping a stilbene derivative, distyrylarylene derivative or tristyrylarylene derivative with a small amount of phosphor to improve emission luminance and extend the lifetime of the device. And 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound, and a device having an organic light emitting layer doped with a small amount of phosphor is disclosed. Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-255190 discloses an 8-hydroxyquinoline aluminum complex. As a host compound, an element having an organic light emitting layer doped with a quinacridone dye is known.
上記特許文献に開示されている技術では、励起一重項からの発光を用いる場合、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%であることと、光の取り出し効率が約20%であるため、外部取り出し量子効率(ηext)の限界は5%とされている。 In the technique disclosed in the above-mentioned patent document, when the emission from the excited singlet is used, the generation ratio of the singlet exciton and the triplet exciton is 1: 3, so the generation probability of the luminescent excited species is 25%. Since the light extraction efficiency is about 20%, the limit of the external extraction quantum efficiency (ηext) is set to 5%.
ところが、M.A.Baldo et al.,nature、395巻、151〜154ページ(1998年)により、プリンストン大より、励起三重項からのリン光発光を用いる有機EL素子の報告がされて以来、M.A.Baldo et al.,nature、403巻、17号、750〜753ページ(2000年)、米国特許第6,097,147号明細書により、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている。 However, M.M. A. Baldo et al. , Nature, 395, 151-154 (1998), since Princeton University reported on an organic EL device using phosphorescence emission from an excited triplet. A. Baldo et al. , Nature, 403, 17, 750-753 (2000), and US Pat. No. 6,097,147, research on materials that exhibit phosphorescence at room temperature has become active.
更に、最近発見されたリン光発光を利用する有機EL素子では、以前の蛍光発光を利用する素子に比べ原理的に約4倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。例えば、S.Lamansky et al.,J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304ページ(2001年)には、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討がなされている。 In addition, recently discovered organic EL devices that use phosphorescence can realize a luminous efficiency that is approximately four times that of previous devices that use fluorescence. Research and development of light-emitting element layer configurations and electrodes are performed all over the world. For example, S.M. Lamansky et al. , J .; Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001), a number of compounds are being studied for synthesis centering on heavy metal complexes such as iridium complexes.
また、有機EL素子は、電極と電極の間を厚さわずか0.1μm程度の有機材料の膜で構成するオールソリッド素子であり、なおかつその発光が2V〜20V程度の比較的低い電圧で達成できることから、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。 In addition, the organic EL element is an all-solid element composed of an organic material film having a thickness of only about 0.1 μm between the electrodes, and the light emission can be achieved with a relatively low voltage of about 2V to 20V. Therefore, it is a technology that is expected as a next-generation flat display and illumination.
しかしながら、有機EL素子は、その発光機構が有機材料の励起状態から基底状態への失活を利用した発光現象をもとにするものであることから、青色や青緑色等の波長が短い領域を発光させるには、バンドギャップを大きくする必要があり、従ってその大きなギャップを励起させるために高い電圧が必要になる。 However, since the organic EL element is based on a light emission phenomenon utilizing deactivation from an excited state of an organic material to a ground state, an organic EL element has a short wavelength region such as blue or blue-green. In order to emit light, it is necessary to increase the band gap, and thus a high voltage is required to excite the large gap.
更に、励起状態自体が高いレベルに位置することから基底状態に戻る際のダメージが大きく、緑色や赤色の発光に比べ寿命が短くなる傾向にあり、特に三重項励起状態からの発光を利用するリン光発光ではその傾向が顕著となる。 Further, since the excited state itself is located at a high level, the damage upon returning to the ground state is large, and the lifetime tends to be shorter than that of green or red light emission. In particular, phosphorous that uses light emission from the triplet excited state is used. The tendency becomes remarkable in light emission.
上記のような問題点を解決する手段としては、種々の技術があるが、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子の構成層を製膜した後に、高分子量化するという技術があり、分子内にビニル基を2つ有する2官能性のトリフェニルアミン誘導体が記載されており、その化合物を製膜した後に紫外線照射により3次元架橋されたポリマーを形成する(例えば、特許文献1参照。)、2つ以上のビニル基を有する材料を複数の層に添加する技術が開示され、重合反応は、陰極を積層する前の有機層製膜時点で紫外線や熱の照射で行う方法(例えば、特許文献2参照。)、リン光ドーパントの末端にビニル基を有する材料と同様にビニル基を有するコモノマーの混合物にラジカル発生剤であるAIBN(アゾイソブチロニトリル)を添加して製膜時に重合反応を進行させる製造方法(例えば、特許文献3参照。)、同一層内の2分子間でディールスアルダー反応を起こさせて架橋させる製造方法(例えば、特許文献4参照。)等が挙げられる。 There are various techniques as means for solving the above-mentioned problems. For example, there is a technique of increasing the molecular weight after forming a constituent layer of an organic electroluminescence element. A bifunctional triphenylamine derivative having two is described. After the compound is formed into a film, a three-dimensionally crosslinked polymer is formed by ultraviolet irradiation (see, for example, Patent Document 1). A technique of adding a material having a vinyl group to a plurality of layers is disclosed, and a polymerization reaction is performed by irradiation with ultraviolet rays or heat at the time of forming an organic layer before the cathode is laminated (for example, see Patent Document 2). Film formation by adding AIBN (azoisobutyronitrile), which is a radical generator, to a mixture of comonomer having vinyl group in the same manner as the material having vinyl group at the end of phosphorescent dopant And a production method in which a polymerization reaction is allowed to proceed (for example, see Patent Document 3), a production method in which a Diels-Alder reaction is caused between two molecules in the same layer (for example, see Patent Document 4), and the like. .
上記の技術は、いずれも製膜時または製膜直後(陰極を付ける前)に重合反応を完結させる方法であるが、有機EL素子の耐久性向上という実用上の観点からは、まだ、不十分であり、更なる素子の耐久性向上技術が求められている。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、発光色度の変動が少なく、且つ、素子の使用により堅牢性が向上する有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を用いる表示装置及び照明装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element that has less variation in light emission chromaticity and whose robustness is improved by the use of the element, and a display using the element An apparatus and a lighting device are provided.
本発明の上記目的は、下記構成により達成された。 The above object of the present invention has been achieved by the following constitution.
1.支持基板上に少なくとも陽極、陰極を有し、該陽極と該陰極間に少なくとも1層の発光層を含む有機化合物層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機化合物層の少なくとも1層が、通電により発光スペクトルが短波長側にシフトする発光材料Aを含有す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 at least an anode and a cathode on a support substrate, and an organic compound layer including at least one light emitting layer between the anode and the cathode,
At least one layer of the organic compound layer contains a light emitting material A whose emission spectrum shifts to a short wavelength side when energized.
2.前記発光材料Aと、該発光材料Aの発光初期の発光波長よりも短波長の発光スペクトルを示す発光材料Bを少なくとも1種以上含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 electroluminescence device according to 1, wherein the light-emitting material A contains at least one light-emitting material B having a light emission spectrum having a wavelength shorter than the light emission wavelength of the light-emitting material A at the initial light emission.
3.前記発光材料Aと該有機化合物層中で反応することが可能な材料Cとを、前記発光材料Aと同一層に含有することを特徴とする前記1または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 electroluminescent element according to 1 or 2 above, wherein the light emitting material A and the material C capable of reacting in the organic compound layer are contained in the same layer as the light emitting material A.
4.前記発光材料Aが、分子中に、下記で表される部分構造のいずれかひとつを含む化合物であることを特徴とする前記1〜3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。 4). 4. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 3, wherein the light emitting material A is a compound containing any one of the following partial structures in the molecule.
5.前記有機化合物層中で反応することが可能な材料Cが、分子中に下記で表される部分構造のいずれかひとつを含む化合物であることを特徴とする前記3または4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 as described in 3 or 4 above, wherein the material C capable of reacting in the organic compound layer is a compound containing any one of the following partial structures in the molecule: element.
6.前記発光材料Aの通電後の発光スペクトルの極大ピークのうち最も短波長側に存在する極大ピークの波長が480nm以下であることを特徴とする前記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。 6). 6. The organic electro of any one of 1 to 5 above, wherein the wavelength of the maximum peak existing on the shortest wavelength side of the maximum peak of the emission spectrum after the energization of the luminescent material A is 480 nm or less. Luminescence element.
7.前記発光材料Aが、リン光ドーパントであることを特徴とする前記1〜6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。 7). 7. The organic electroluminescent element according to any one of 1 to 6, wherein the light emitting material A is a phosphorescent dopant.
8.前記1〜7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発光させるに当たり、10cd/m2〜10,000cd/m2の輝度で発光させることにより、発光経時の色度変化を抑制す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の発光色度安定化方法。8). When the organic electroluminescence device according to any one of 1 to 7 is caused to emit light, light emission at a luminance of 10 cd / m 2 to 10,000 cd / m 2 is used to suppress a change in chromaticity over time of light emission. A method for stabilizing light emission chromaticity of an organic electroluminescence device, comprising:
9.前記1〜7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具備したことを特徴とする照明装置。 9. 8. An illuminating device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 7 above.
10.前記1〜7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具備したことを特徴とする電子ディスプレイ装置。 10. 8. An electronic display device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 7 above.
本発明により、発光色度の変動が少なく、且つ、素子の使用により堅牢性が向上する有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光色度安定化方法、該素子を用いる表示装置及び照明装置を提供する事ができた。 According to the present invention, there is provided an organic electroluminescence element in which variation in emission chromaticity is small and fastness is improved by use of the element, a method for stabilizing emission chromaticity of the organic electroluminescence element, a display device and an illumination device using the element I was able to provide.
101 有機EL素子
102 ガラスカバー
105 陰極
106 有機EL層
107 透明電極付きガラス基板
108 窒素ガス
109 捕水剤DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Organic EL element 102 Glass cover 105 Cathode 106 Organic EL layer 107 Glass substrate with a transparent electrode 108 Nitrogen gas 109 Water catching agent
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子ともいう)においては、請求の範囲第1項〜請求の範囲第7項のいずれか1項に記載の構成を有することにより、発光色度の変動が少なく、且つ、素子の使用により堅牢性が向上する有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を得ることが出来た。 In the organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) of the present invention, variation in emission chromaticity is caused by having the configuration according to any one of claims 1 to 7. There were few organic electroluminescent elements (organic EL elements) whose robustness was improved by use of the elements.
また、前記有機EL素子を特定の輝度条件下で発光させることにより、発光経時の色度変化を実用的に十分なレベルで抑制できる発光色度安定化方法の確立に成功した。更には、該素子を用いることにより、高輝度の表示装置、照明装置を得ることにも併せて成功した。 In addition, the present inventors have succeeded in establishing a light emission chromaticity stabilization method capable of suppressing a change in chromaticity over light emission at a practically sufficient level by causing the organic EL element to emit light under a specific luminance condition. Furthermore, by using the element, a high-luminance display device and lighting device have been successfully obtained.
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素子は電界により励起された発光材料が基底状態に戻る際の発光現象を利用したものであり、原理的に短波な光を発光させるためには、高い電圧が必要となる。 An organic EL element utilizes a light emission phenomenon when a light emitting material excited by an electric field returns to a ground state, and a high voltage is required in order to emit short-wave light in principle.
またより短波な発光を得るには、より高い励起状態にする必要があるため、原理上、発光波長が短波なほど発光寿命は短くなることがわかっている。 Further, in order to obtain shorter wavelength light emission, a higher excited state is required. Therefore, in principle, it has been found that the shorter the emission wavelength, the shorter the emission lifetime.
本発明者等が本発明に至った経緯は、上記の従来公知の有機EL素子の問題点を種々検討している中で、有機EL素子の使用開始直後に比べ、電流を流して発光させているうちに、発光スペクトルが次第に短波化する素子が実現できることを発見したことに端を発したものであり、具体的には、有機EL素子を実際に使用(必要な輝度で発光)させているうちに、次第に発光波長が短波長化する発光材料を見出し、また、該発光材料に基づく発光スペクトルの短波長化を促進し、且つ、素子の堅牢性を増強する併用材料を用いて発光経時で減衰する発光色を効果的に補償する技術を完成させたものである。 The reason why the present inventors arrived at the present invention is that various problems of the above-mentioned conventionally known organic EL elements are being studied. In the meantime, it was discovered that an element having an emission spectrum that gradually becomes shorter can be realized. Specifically, an organic EL element is actually used (emits light emission at a necessary luminance). Among them, a light-emitting material whose emission wavelength is gradually shortened is found, and the light emission over time is increased by using a combination material that promotes the shortening of the emission spectrum based on the light-emitting material and enhances the robustness of the element. This is a technology that effectively compensates for the decaying emission color.
この現象を利用すると、例えば、青と緑の領域に発光を有する発光素子の場合、通常では青成分の経時劣化が大きく、使用中に発光色度が次第に緑色側(CIE色度図状ではx値、y値ともに増大する方向)にシフトするが、例えば、使用中に発光色が緑色から青色に変化する発光材料を含み、更に、青色の発光材料を含む素子では、通電(使用)により相対的に早く輝度が低下する青色発光を効果的に補償(発光色補償ともいう)することが可能になり、発光色変化の少ない(発光色度変化が少ないともいう)素子が実現出来る。 When this phenomenon is utilized, for example, in the case of a light emitting device having light emission in the blue and green regions, the blue component usually has a large deterioration with time, and the emission chromaticity gradually becomes green side (xIE in the CIE chromaticity diagram) during use. Value and y value increase direction). For example, a light emitting material whose emission color changes from green to blue during use is included, and an element including a blue light emitting material is relatively Therefore, it is possible to effectively compensate for blue light emission whose luminance decreases quickly (also referred to as light emission color compensation), and to realize an element with little change in light emission color (also referred to as light emission chromaticity change is small).
また、前記発光色変化が重合反応を伴うものである場合は、通電により新たに発生するより短波長側の発光材料は、熱的安定性の高い鎖状のポリマーや、高次のネットワークポリマーに変化させることが可能であるため、使用初期の状態よりも通電継続を行うことにより、従来公知の有機EL素子では、経時により、発光の色度変化という大きな問題点を抱えているが、本発明の有機EL素子では、通電により発光を継続させることにより、更に堅牢性が次第に増強されるという、今までにない全く新規なコンセプトに基づく革新的な有機EL素子の実現に成功した。 Further, when the emission color change is accompanied by a polymerization reaction, the light emitting material on the shorter wavelength side newly generated by energization may be a chain polymer having a high thermal stability or a higher-order network polymer. Since it can be changed, the conventional known organic EL element has a big problem of chromaticity change of light emission over time by continuing energization from the initial use state. In this organic EL element, we have succeeded in realizing an innovative organic EL element based on a completely new concept that has been further enhanced in robustness by continuing to emit light by energization.
《発光材料A》
本発明の有機EL素子の構成層(有機化合物層)の少なくとも1層に含まれ、素子の通電により発光スペクトルが短波長側にシフト(移動)する発光材料Aについて説明する。<< Luminescent Material A >>
The luminescent material A that is contained in at least one of the constituent layers (organic compound layers) of the organic EL element of the present invention and whose emission spectrum is shifted (moved) to the short wavelength side when the element is energized will be described.
本発明に係る発光材料Aに用いられる化合物の部分構造(この部分構造には素子の通電により発光する機能部位が含まれていてもよい)としては、後述する、本発明の有機EL素子の構成層で説明する、正孔輸送層、正孔注入層、電子注入層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子阻止層等に用いられる化合物等が記載されている、各種公知の特許文献、参考文献等に記載の化合物に含まれる部分構造を用いることが出来る。 As the partial structure of the compound used for the light-emitting material A according to the present invention (this partial structure may include a functional site that emits light when the element is energized), the structure of the organic EL element of the present invention to be described later Various known patents that describe compounds used in hole transport layers, hole injection layers, electron injection layers, light emitting layers, hole blocking layers, electron transport layers, electron blocking layers, etc. Partial structures contained in the compounds described in literatures, references, etc. can be used.
中でも、本発明に係る発光材料Aは、本発明の有機EL素子の発光層に含有されることが好ましく、また、該発光層中においては、後述する、ホスト化合物でも、ドーパント(発光ドーパントともいう)または、ドーピングを必要としない発光材料でもよいが、ドーパント(発光ドーパント、ここで、発光ドーパントとしては、リン光ドーパント、蛍光ドーパントがあげられる。)であることが好ましく、特に好ましくは、リン光ドーパントである。 Among them, the light emitting material A according to the present invention is preferably contained in the light emitting layer of the organic EL device of the present invention. In the light emitting layer, a host compound described later or a dopant (also referred to as a light emitting dopant) is used. Or a light emitting material that does not require doping, but is preferably a dopant (a light emitting dopant, where the light emitting dopant includes a phosphorescent dopant and a fluorescent dopant), and particularly preferably phosphorescent. It is a dopant.
ここで、リン光ドーパント、蛍光ドーパントについては、後述する、有機EL素子の構成層のところで詳細に説明する。 Here, the phosphorescent dopant and the fluorescent dopant will be described in detail in the constituent layers of the organic EL element described later.
ここで、本発明の有機EL素子に係る発光材料Aとしての機能を示す、即ち、上記のような発光色補償を行う機能を有する為には、本発明の有機EL素子を発光させている際に素子内部で発生する活性種(活性ラジカル等が挙げられる)、光(発光により生じるフォトン)、またはジュール熱を活用することが重要であり、なおかつ、その活性種の作用、光の作用、またはジュール熱による化学変化で発光材料Aの発光波長(通電開始直後で、発光材料Aが、上記の活性種、光、またはジュール熱等により分子構造上の変化が起きていない状態での発光波長である)を短波長側にシフトさせることが好ましい。そのためには、発光材料の分子内に、素子内で起こる反応や作用により発光材料の発光波長が短波化させる置換基が付与されていることが好ましい。 Here, in order to show the function as the light emitting material A related to the organic EL element of the present invention, that is, to have the function of performing the above-described light emission color compensation, the organic EL element of the present invention is made to emit light. It is important to utilize active species (such as active radicals) generated within the device, light (photons generated by light emission), or Joule heat, and the action of the active species, the action of light, or The emission wavelength of the luminescent material A due to chemical change due to Joule heat (the emission wavelength when the luminescent material A is not changed in molecular structure due to the active species, light, Joule heat, etc. immediately after the start of energization) Is preferably shifted to the short wavelength side. For this purpose, it is preferable that a substituent that shortens the emission wavelength of the light emitting material is provided in the molecule of the light emitting material by a reaction or action that occurs in the device.
《置換基》
本発明の有機EL素子への通電により、有機EL素子内部で起こる反応(化学反応の場合もあり、単に異性体(構造異性体、回転異性体等)等への変換等もここの反応の範囲に入る)により発光材料の発光波長を短波化させる置換基としては、該置換基を導入することにより発光材料の発光波長を長波化する置換基を発光材料に導入し、それが素子内部で発生する活性種等の作用で変化し、導入以前の発光波長またはそれに近い発光波長になるような設計が必要である。<< Substituent >>
The range of the reaction here also includes conversion to a reaction that occurs inside the organic EL device (in some cases, a chemical reaction or simply an isomer (structural isomer, rotational isomer, etc.)) by energizing the organic EL device of the present invention. As a substituent that shortens the emission wavelength of the light emitting material by introducing the substituent, a substituent that lengthens the emission wavelength of the light emitting material by introducing the substituent is introduced into the light emitting material, which is generated inside the device. Therefore, it is necessary to design such that the emission wavelength is changed by the action of the active species, etc.
発光材料Aの発光波長を長波化するには、共役系を拡張してLUMO(最低空軌道)のエネルギーレベルを下げるか、HOMO(最高被占軌道)のエネルギーレベルを上げる、もしくは、電子的効果によりLUMO(最低空軌道)のエネルギーレベルを下げるか、または、HOMO(最高被占軌道)のエネルギーレベルを上げる、のどちらか、またはその両方を使うことが一般的である。 In order to increase the emission wavelength of the luminescent material A, the conjugate system is expanded to lower the LUMO (lowest orbital orbital) energy level, to increase the HOMO (highest occupied orbital) energy level, or to an electronic effect. It is common to use either lowering the LUMO (lowest orbital) energy level or increasing the HOMO (highest occupied orbit) energy level, or both.
更に、そのような置換基が、素子内部で発生する活性種(活性ラジカル等)、光、またはジュール熱で化学変化を起こし、もとの状態よりも発光波長が短波化するには、下記に示される置換基を発光材料が有していることが好ましい。 Furthermore, in order to shorten the emission wavelength compared to the original state, such substituents cause chemical changes due to active species (active radicals, etc.) generated inside the device, light, or Joule heat. It is preferable that the luminescent material has the substituent shown.
有機ELの発光層は、層を構成する材料全てが発光材料であってもいいし、発光ドーパントと発光ホストが共存するものであってもいい。また、発光ドーパントは複数種存在してもよく、発光層が積層された多色発光素子であってもいい。 In the organic EL light-emitting layer, all the materials constituting the layer may be a light-emitting material, or a light-emitting dopant and a light-emitting host may coexist. Moreover, multiple types of light emission dopants may exist, and the multicolor light emitting element by which the light emitting layer was laminated | stacked may be sufficient.
発光層が発光ドーパントと発光ホストとで構成される素子の場合、前記発光材料の化学変化は、発光ホストとの間での反応を利用してもよく、その場合、縮合や付加重合などの化学反応が起こっても良い。 In the case of an element in which the light emitting layer is composed of a light emitting dopant and a light emitting host, the chemical change of the light emitting material may utilize a reaction with the light emitting host. A reaction may occur.
従って、発光ホストとの化学反応を利用する場合、発光材料(すなわち発光ドーパント)に置換している上記反応性基と反応を起こしうる置換基を発光ホストに導入することが好ましい。 Therefore, when utilizing a chemical reaction with a luminescent host, it is preferable to introduce into the luminescent host a substituent capable of reacting with the reactive group substituted on the luminescent material (ie, luminescent dopant).
例えば、発光材料に水酸基(−OH)が置換している場合、発光ホストにはイソシアナート基(−NCO)や、イソチオシアナート基(−NCS)を導入した材料を選択する とか、発光材料にビニル基(−=)が置換している場合、それとラジカル重合可能なビニル基(−=)を導入した発光ホストを選択する等の方法を講ずる必要がある。 For example, when a hydroxyl group (—OH) is substituted in the light emitting material, a material having an isocyanate group (—NCO) or an isothiocyanate group (—NCS) introduced is selected as the light emitting host, or When the vinyl group (-=) is substituted, it is necessary to take a method such as selecting a light emitting host into which a radically polymerizable vinyl group (-=) is introduced.
通常、リン光性の発光を利用する、いわゆる「リン光素子」では、リン光ドーパントを発光ホストに対し質量比で1%〜20%程度混合することが発光効率の観点から有効であるとされており、本発明においてリン光性発光を利用する場合には、発光ホストを併用することが好ましく、該発光ホスト材料は反応性を持つリン光発光材料(リン光ドーパント)と化学反応可能な置換基を有していることが好ましい。 Usually, in a so-called “phosphorescent device” that utilizes phosphorescent light emission, it is considered effective to mix a phosphorescent dopant with a light emitting host in a mass ratio of about 1% to 20% in terms of light emission efficiency. When phosphorescent light emission is used in the present invention, it is preferable to use a light emitting host together, and the light emitting host material is a substitution capable of chemically reacting with a reactive phosphorescent light emitting material (phosphorescent dopant). It preferably has a group.
本発明において最も好ましい形態は、発光ドーパントおよび発光ホストの両方にビニル基が置換した材料を少なくとも1種ずつ、同一層に共存させ、その発光素子に通電することにより、発光層内で発生するアニオンラジカルまたはカチオンラジカルを重合開始剤として利用し、鎖状または網目状のポリマーを形成させることである。 The most preferred form of the present invention is that an anion generated in the light-emitting layer is obtained by allowing at least one material substituted with a vinyl group to both the light-emitting dopant and the light-emitting host to coexist in the same layer and energizing the light-emitting element. A radical or cation radical is used as a polymerization initiator to form a chain or network polymer.
それにより発光素子は、最初の状態よりもより堅牢性が増強されたものとなり、使ううちに次第に耐久性が増す理想的な発光素子を実現することが可能になる。 As a result, the light-emitting element is more robust than the initial state, and an ideal light-emitting element that gradually increases in durability as it is used can be realized.
以下、本発明に係る発光材料Aの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, although the specific example of the luminescent material A which concerns on this invention is shown, this invention is not limited to these.
上記の化合物の中で、P−1〜P−48は、リン光ドーパントとして用いられる化合物であり、F−1、F−2は、蛍光ドーパントとして用いられる化合物である。 Among the above compounds, P-1 to P-48 are compounds used as phosphorescent dopants, and F-1 and F-2 are compounds used as fluorescent dopants.
《発光材料B》
本発明に係る発光材料Bについて説明する。<< Luminescent Material B >>
The luminescent material B according to the present invention will be described.
本発明に係る発光材料Bは、上記の発光材料Aの発光初期の発光波長よりも短波長の発光スペクトルを示す材料(化合物)であるが、具体的には、有機EL素子に含まれる発光材料Aから、前記反応性の置換基を取り除いたものが好適な例として挙げられる。 The light-emitting material B according to the present invention is a material (compound) that exhibits an emission spectrum having a wavelength shorter than the light emission wavelength of the light-emitting material A in the initial stage of light emission. Specifically, the light-emitting material B is included in an organic EL element. A preferable example is one obtained by removing the reactive substituent from A.
また、本発明に係る発光材料Aとは、別途に単に、発光材料Aの発光初期の発光波長よりも短波長の発光波長を有する化合物(材料ともいう)でもよい。 In addition, the light emitting material A according to the present invention may be simply a compound (also referred to as a material) having a light emission wavelength shorter than the light emission wavelength of the light emitting material A at the initial light emission.
即ち、発光材料Bの発光波長域は、発光材料Aが通電により化学構造的に変性したことにより、新たに発現する発光波長域と近いものであることが好ましい。 That is, it is preferable that the light emission wavelength region of the light emitting material B is close to the light emission wavelength region that is newly developed when the light emitting material A is chemically structurally modified by energization.
Bが存在する層はAと同一層であっても、異なる層であってもよい。 The layer in which B is present may be the same layer as A or a different layer.
Bは1種類である必要はなく、何種類共存していても構わない。 B need not be one type, and any number of types B may coexist.
また、AおよびBの他に発光材料があってもよく、その発光材料にもAのような反応性の置換基が置換していてもよい。 In addition to A and B, there may be a light emitting material, and the light emitting material may be substituted with a reactive substituent such as A.
ここで、化学構造的に変性とは、発光材料Aが素子の通電により発光材料A自体が化学反応する場合(例えば、上記の置換基を有する、発光材料Aは、通電により活性ラジカル種が発生し、自己重合または共重合反応を開始することにより、ポリマーが生成されるし、化合物Aの反応性基と縮合できる置換基を持つ化合物と化合物Aとが、発生するジュール熱で縮合することであたらな化合物が生成される。また、構造異性体等への異性化を発端とする膜物性が変化する場合)等も一例として挙げることができる。 Here, the chemical structural modification means that when the luminescent material A undergoes a chemical reaction when the element is energized (for example, the luminescent material A having the above-described substituent generates an active radical species by energization). Then, by starting self-polymerization or copolymerization reaction, a polymer is formed, and the compound A having a substituent capable of condensing with the reactive group of compound A and the compound A are condensed by the generated Joule heat. A new compound is produced, and the case where the film physical properties starting from isomerization to a structural isomer or the like changes) is also an example.
更に、本発明では、後述する、有機EL素子の構成層において、発光層に用いられる、従来公知の、リン光ドーパント、蛍光ドーパント等も、本発明に係る発光材料Bとして使用可能である。 Furthermore, in this invention, conventionally well-known phosphorescence dopant, a fluorescent dopant, etc. which are used for a light emitting layer in the structure layer of an organic EL element mentioned later can also be used as the light emitting material B which concerns on this invention.
《有機化合物層中で反応することが可能な材料C》
発光材料Aと、有機化合物層中で反応することが可能な材料Cについて説明する。<< Material C capable of reacting in organic compound layer >>
The light emitting material A and the material C capable of reacting in the organic compound layer will be described.
本発明に係る、有機化合物層中で反応することが可能な材料としては、本願請求の範囲第5項に記載のように、上記の置換基を有していることが好ましく、例えば、素子の通電により、生成する発光材料Aの活性種と、共重合反応や、重縮合可能な材料である。 The material capable of reacting in the organic compound layer according to the present invention preferably has the above substituent as described in claim 5 of the present application. It is a material that can be copolymerized or polycondensed with the active species of the luminescent material A to be generated by energization.
以下、本発明に係る材料Cの具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。 Hereinafter, although the specific example of the material C which concerns on this invention is given, this invention is not limited to these.
尚、上記材料Cの具体例は、いずれも発光ホスト化合物としての機能を有する化合物である。もちろんCは発光材料Aと同一層に存在することが好ましいが、発光層以外、例えば、電子輸送層や正孔輸送層、中間層など任意の層に存在していてもよい。 Note that specific examples of the material C are all compounds having a function as a light-emitting host compound. Of course, C is preferably present in the same layer as the light-emitting material A, but may be present in any layer other than the light-emitting layer, such as an electron transport layer, a hole transport layer, and an intermediate layer.
《発光色度安定化方法》
本発明の有機EL素子は、使用(必要な輝度で発光)しているうちに、次第に発光波長が短波長化する発光材料を含有しており、該発光材料に基づく発光スペクトルが短波長化することによって、発光経時で減衰する発光色を効果的に補償する技術を完成させたものである。<Method for stabilizing emission chromaticity>
The organic EL device of the present invention contains a light emitting material whose emission wavelength is gradually shortened during use (light emission at a necessary luminance), and the emission spectrum based on the light emitting material is shortened. This completes a technique for effectively compensating for the emission color that decays over time.
本発明の有機EL素子の発光を、通電の継続によって、より短波な発光スペクトル(発光波長がより短波な発光とも、発光ピークが短波化する等ともいう)に変化させるための通電方法としては、連続的に電流を流し続ける、いわゆるDC駆動でも、間欠的に電流を流す、いわゆるパルス駆動でも、また、さらには交流駆動でもよく、その時の電流密度に特に制限はない。 As an energization method for changing the light emission of the organic EL element of the present invention to a shorter wave emission spectrum (also referred to as light emission having a shorter emission wavelength or emission peak shorter) by continuing energization, A so-called DC drive in which a current is continuously passed, a so-called pulse drive in which a current is intermittently passed, or an alternating current drive may be used, and the current density at that time is not particularly limited.
但し、使用中に次第に発光スペクトルが変化し(発光素子中の発光材料の少なくとも1つの発光スペクトル形状が変化すること)、実質的に発光色を補償するという観点からは、実際の使用する輝度付近で発光させ、適度な活性種、フォトン、または熱を素子内部に発生させることが好ましく、具体的には、電流密度にして0.01mA/cm2〜1000mA/cm2の範囲で通電するのが好適である。However, the emission spectrum gradually changes during use (at least one emission spectrum shape of the light emitting material in the light emitting element changes), and from the viewpoint of substantially compensating the emission color, near the actual luminance to be used. It is preferable to emit light at a suitable level and generate appropriate active species, photons, or heat inside the device. Specifically, the current density is 0.01 mA / cm 2 to 1000 mA / cm 2. Is preferred.
《有機EL素子の構成層》
本発明の有機EL素子の構成層について説明する。本発明において、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。<< Constituent layers of organic EL elements >>
The constituent layers of the organic EL element of the present invention will be described. In this invention, although the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below, this invention is not limited to these.
(i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/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/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
本発明の有機EL素子においては、青色発光層の発光極大波長は430nm〜480nmにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が510nm〜550nm、赤色発光層は発光極大波長が600nm〜640nmの範囲にある単色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機EL素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。(I) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (iv) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode In the organic EL device of the present invention, the blue light emitting layer preferably has a light emission maximum wavelength of 430 nm to 480 nm, and the green light emitting layer has a light emission maximum wavelength of 510 nm to 550 nm, The red light emitting layer is preferably a monochromatic light emitting layer having a light emission maximum wavelength in the range of 600 nm to 640 nm, and is preferably a display device using these. Alternatively, a white light emitting layer may be formed by laminating at least three light emitting layers. Further, a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers. The organic EL element of the present invention is preferably a white light emitting layer, and is preferably a lighting device using these.
本発明の有機EL素子を構成する各層について説明する。 Each layer which comprises the organic EL element of this invention is demonstrated.
《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.
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2nm〜5μmの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは2nm〜200nmの範囲に調整され、特に好ましくは、10nm〜100nmの範囲である。 The total film thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the uniformity of the film, preventing unnecessary application of high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the drive current. It is preferable to adjust in the range of 2 nm to 5 μm, more preferably in the range of 2 nm to 200 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 100 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.
本発明の有機EL素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント(リン光ドーパント(リン光発光性ドーパントともいう)や蛍光ドーパント等)の少なくとも1種類とを含有することが好ましい。 The light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains a light emitting host compound and at least one kind of light emitting dopant (such as a phosphorescent dopant (also referred to as a phosphorescent dopant) or a fluorescent dopant).
(ホスト化合物(発光ホスト等ともいう))
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。(Host compound (also called luminescent host))
The host compound used in the present invention will be described.
ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が20%以上であり、且つ室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が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。 Here, the host compound in the present invention is a phosphorescent quantum yield of phosphorescence emission at a room temperature (25 ° C.) having a mass ratio of 20% or more in the compound contained in the light emitting layer. Is defined as a compound of less than 0.1. The phosphorescence quantum yield is preferably 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.
また、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)でもよく、前記材料Cのような化合物を1種または複数種用いても良い。 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 (deposition polymerization property). A light emitting host), or one or more compounds such as the material C may be used.
併用してもよい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。 As a known host compound that may be used in combination, 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.
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。 Specific examples of known host compounds include compounds described in the following documents.
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。 JP-A-2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579, 2002-105445 gazette, 2002-343568 gazette, 2002-141173 gazette, 2002-352957 gazette, 2002-203683 gazette, 2002-363227 gazette, 2002-231453 gazette, No. 003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060, No. 2002. -302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
(発光ドーパント)
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。(Luminescent dopant)
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、蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう)、リン光ドーパント(リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう)を用いることができるが、より発光効率の高い有機EL素子を得る観点からは、本発明の有機EL素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント(単に、発光材料ということもある)としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光ドーパントを含有することが好ましい。 As the light-emitting dopant according to the present invention, a fluorescent dopant (also referred to as a fluorescent compound) or a phosphorescent dopant (also referred to as a phosphorescent emitter, a phosphorescent compound, a phosphorescent compound, or the like) can be used. From the viewpoint of obtaining an organic EL device with high luminous efficiency, the light emitting dopant used in the light emitting layer or the light emitting unit of the organic EL device of the present invention (sometimes simply referred to as a light emitting material) contains the above host compound. At the same time, it is preferable to contain a phosphorescent dopant.
(リン光ドーパント)
本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。(Phosphorescent dopant)
The phosphorescent dopant according to the present invention will be described.
本発明に係るリン光ドーパントは、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℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は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, the phosphorescent dopant is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.) and has a phosphorescence quantum yield of 25. Although it is defined as a compound of 0.01 or more at ° C., a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
上記リン光量子収率は、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。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。 The phosphorescence 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 dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.
リン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、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン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、もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン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、リン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 phosphorescent dopants 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. The energy transfer type that obtains light emission from the phosphorescent dopant, and the other is that the phosphorescent dopant becomes a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent dopant, and light emission from the phosphorescent 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.
リン光ドーパントは、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 dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
本発明に係るリン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、さら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、リン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。尚、上記の発光材料Aの好ましい態様は、リン光ドーパントして用いられる場合である。 Although the specific example of the compound used as a phosphorescence 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. In addition, the preferable aspect of said luminescent material A is a case where it is used as a phosphorescence dopant.
(蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう))
蛍光ドーパント(蛍光性化合物)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、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。(Fluorescent dopant (also called fluorescent compound))
Fluorescent dopants (fluorescent compounds) include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes Examples thereof include dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
次に、本発明の有機EL素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。 Next, an injection layer, a blocking layer, an electron transport layer and the like used as the constituent layers of the organic EL element of the present invention will be described.
《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、本発明に係わ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 made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking. 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.
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。 The hole blocking layer preferably contains the azacarbazole derivative mentioned as the host compound.
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の50質量%以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが0.3eV以上大きいことが好ましい。 In the present invention, when a plurality of light emitting layers having different light emission colors are provided, the light emitting layer having the shortest wavelength of light emission is preferably closest to the anode among all the light emitting layers. In this case, it is preferable to additionally provide a hole blocking layer between the shortest wave layer and the light emitting layer next to the anode next to the anode. Furthermore, it is preferable that 50% by mass or more of the compound contained in the hole blocking layer provided at the position has an ionization potential of 0.3 eV or more larger than the host compound of the shortest wave emitting layer.
イオン化ポテンシャルは化合物のHOMO(最高被占分子軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。 The ionization potential is defined by the energy required to emit an electron at the HOMO (highest occupied molecular orbital) level of the compound to the vacuum level, and can be obtained by the following method, for example.
(1)米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98、Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用い、キーワードとしてB3LYP/6−31G*を用いて構造最適化を行うことにより算出した値(eV単位換算値)の小数点第2位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。 (1) Using Gaussian 98 (Gaussian 98, Revision A.11.4, MJ Frisch, et al, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2002.), a molecular orbital calculation software manufactured by Gaussian, USA The ionization potential can be obtained as a value obtained by rounding off the second decimal place of the value (eV unit converted value) calculated by performing structural optimization using B3LYP / 6-31G *. This calculation value is effective because the correlation between the calculation value obtained by this method and the experimental value is high.
(2)イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Model AC−1」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。 (2) The ionization potential can also be obtained by a method of directly measuring by photoelectron spectroscopy. For example, a method known as ultraviolet photoelectron spectroscopy can be suitably used by using a low energy electron spectrometer “Model AC-1” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.
一方、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3nm〜100nmであり、更に好ましくは5nm〜30nmである。 On the other hand, 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 transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability 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 nm to 100 nm, and more preferably 5 nm 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 as described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used. In the present invention, these materials are preferably used 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5nm〜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 nm-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号公報の各公報、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. Pat. 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。 Also, 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), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Cu , Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as an 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. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor such as n-type-Si, n-type-SiC, etc. as in the case of the hole injection layer and the hole transport layer. Can also be used as an electron transporting 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5nm〜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 nm-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.
《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(In2O3−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成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10nm〜1000nm、好ましくは10nm〜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 substances 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 pattern accuracy is not so high (about 100 μm or more) A pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material. 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 nm to 1000 nm, preferably 10 nm 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(Al2O3)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。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(Al2O3)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50nm〜200nmの範囲で選ばれる。尚、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。"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. 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, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. 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 a 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 nm 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 light emission luminance is improved, which is convenient.
また、陰極に上記金属を1nm〜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 by the film thickness of 1 nm-20 nm to a cathode, the 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.
《支持基板》
本発明の有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等とも言う)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》
As a support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention, there is no particular limitation on the type of glass, plastic, etc., and it is transparent. May be opaque. 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(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m2・24h)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 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、10−3ml/(m2・24h・MPa)以下、水蒸気透過度が、10−5g/(m2・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。On the surface of the resin film, an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both may be formed. Water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992. , Relative humidity (90 ± 2)% RH) is preferably 0.01 g / (m 2 · 24 h) or less, and further, oxygen measured by a method according to JIS K 7126-1987. A high barrier film having a permeability of 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · MPa) or less and a water vapor permeability of 10 −5 g / (m 2 · 24 h) or less is preferable.
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 organic material layers. 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。 The method for forming the barrier film is not particularly limited. For example, the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma weight A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, and 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 such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, and ceramic substrates.
本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。 The external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more. Here, the external extraction quantum efficiency (%) = the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element × 100.
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。 In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
《封止》
本発明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>
As a sealing means used for this invention, the method of adhere | attaching a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive agent can be mentioned, for example.
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、電気絶縁性は特に問わない。 As a sealing member, it should just be arrange | positioned so that the display area | region of an organic EL element may be covered, and concave plate shape or flat plate shape may be sufficient. Further, 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。 Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film. 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、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・MPa)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。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 has a oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · MPa) or less, and a method according to JIS K 7129-1992. It is preferable that the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured in (1) is 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) 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。 For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.
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。 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 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 that the electrode and the organic layer are coated on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate to form a sealing film. . 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. Further, 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 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.
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, an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase. preferable. A vacuum is also possible. 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.
《光取り出し》
有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から20%程度の光しか取り出せないことが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。《Light extraction》
The organic EL element emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index is about 1.7 to 2.1) and can extract only about 15% to 20% of the light generated in the light emitting layer. It is generally 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, 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(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(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(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(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(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 (US Pat. No. 4,774,435), A method of improving efficiency by providing a light collecting property to a substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 63-314795), a method of forming a reflective surface on a side surface of an element (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220394), and light emission from a substrate A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the bodies (Japanese Patent Laid-Open No. 62-172691), a flat having a lower refractive index between the substrate and the light emitter than the substrate A method of introducing a layer (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-202827), a method of forming a diffraction grating between any one of a substrate, a transparent electrode layer and a light emitting layer (including between the substrate and the outside) (Japanese Patent Laid-Open No. 11-283951) Gazette).
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。 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.
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, 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. Further, it is preferably 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 diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave that has exuded by evanescent enters the substrate.
全反射を起こす界面もしく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. Light that cannot be emitted due to total internal reflection between layers is diffracted by introducing a diffraction grating in any layer or medium (in a transparent substrate or transparent electrode), and the light is removed. 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。 The introduced diffraction grating desirably 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. Therefore, 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通り、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。 As described above, the position where the diffraction grating is introduced may be in any of the layers or in the medium (in the transparent substrate or in the transparent electrode), 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。 At this time, the period of the diffraction grating is preferably about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium.
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。 The arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated, such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.
《集光シート》
本発明の有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状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。<Condenser sheet>
The organic EL device of the present invention is processed on the light extraction side of the substrate so as to provide, for example, a microlens array structure, or combined 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10μm〜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 μm 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 is put into practical use in 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.
《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/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法を説明する。<< 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 / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
まず適当な基体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10nm〜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。 First, a desired electrode material, for example, a thin film made of an anode material is formed on a suitable substrate so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 nm to 200 nm, to form an anode.
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、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。 Next, an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer, which are organic EL element materials, is formed thereon.
これら各層の形成方法としては、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、本発明においてはスピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。 As a method for forming each of these layers, there are a vapor deposition method, a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method) and the like as described above, but it is easy to obtain a homogeneous film and it is difficult to generate pinholes. In view of the above, film formation by a coating method such as a spin coating method, an ink jet method, or a printing method is preferable in the present invention.
本発明に係る有機EL材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。 Examples of the liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL material according to the present invention include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene. Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane, and organic solvents such as DMF and DMSO can be used. Moreover, as a dispersion method, it can disperse | distribute by dispersion methods, such as an ultrasonic wave, high shear force dispersion | distribution, and media dispersion | distribution.
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、50nm〜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。 After these layers are formed, a thin film made of a cathode material is formed thereon by 1 μm or less, preferably by a method such as vapor deposition or sputtering so that the film thickness is in the range of 50 nm to 200 nm. By providing, a desired organic EL element can be obtained.
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 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.
《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、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、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. For example, lighting devices (home lighting, interior lighting), clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light Although the light source of a sensor etc. are mentioned, It is not limited to this, Especially, it can use effectively for the use as a backlight of a liquid crystal display device, and a light source for illumination.
本発明の有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。 In the organic EL element of the present invention, patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned. In the fabrication of the element, a conventionally known method is used. Can do.
本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。 The light emission color of the organic EL device of the present invention and the compound according to the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured with the total CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
また、本発明の有機EL素子が白色素子の場合には、白色とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000Cd/m2でのCIE1931表色系における色度がX=0.33±0.07、Y=0.33±0.1の領域内にあることを言う。Further, when the organic EL element of the present invention is a white element, white means that the chromaticity in the CIE1931 color system at 1000 Cd / m 2 is X when the 2-degree viewing angle front luminance is measured by the above method. = 0.33 ± 0.07 and Y = 0.33 ± 0.1.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these.
また、以下の実施例において用いられる化合物の構造を下記に示す。 The structures of the compounds used in the following examples are shown below.
実施例1
《有機EL素子OLED−1の作製》
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を150nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設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分間行なった。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、一方モリブデン製抵抗加熱ボートにα−NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに蛍光ドーパントとしてF−1を300mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。Example 1
<< Preparation of organic EL element OLED-1 >>
Transparent support provided with this ITO transparent electrode after patterning on a substrate (NH45 manufactured by NH Techno Glass) made of ITO (indium tin oxide) with a thickness of 150 nm on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode The substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. This transparent support substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, while 200 mg of α-NPD is put in a molybdenum resistance heating boat, and 300 mg of F-1 as a fluorescent dopant is put in another molybdenum resistance heating boat. 200 mg of Alq 3 was placed in a molybdenum resistance heating boat and attached to a vacuum deposition apparatus.
次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、α−NPDの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚30nmの正孔輸送層を設けた。更に、F−1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.2nm/秒で前記正孔輸送層上に蒸着して、膜厚30nmの発光層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。Next, after the pressure in the vacuum chamber was reduced to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec. The hole transport layer was provided. Furthermore, the heating boat containing F-1 was energized and heated, and deposited on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / second to provide a light emitting layer having a thickness of 30 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
更にAlq3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層の上に蒸着して更に膜厚30nmの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。引き続き、フッ化リチウム0.5nm及びアルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、図1に記載の構成層を有する有機EL素子OLED−1を作製した。Further, the heating boat containing Alq 3 was energized and heated, and deposited on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to further provide an electron transport layer having a thickness of 30 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Then, 0.5 nm of lithium fluoride and 100 nm of aluminum were vapor-deposited, the cathode was formed, and the organic EL element OLED-1 which has a structure layer of FIG. 1 was produced.
図7、図8に示すような照明装置を形成して評価した。 A lighting device as shown in FIGS. 7 and 8 was formed and evaluated.
図7は、照明装置の概略図を示し、有機EL素子101は、ステンレス製封止缶102で覆われている(尚、ステンレス製封止缶での封止作業は、有機EL素子101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)で行ない、ステンレス製封止缶102と紫外線硬化性接着剤を用いてはりあわせた。)。図8は、照明装置の断面図を示し、図6において、105は陰極、106は有機EL層、107は透明電極付きガラス基板を示す。尚、ステンレス製封止缶102内には窒素ガス108が充填され、捕水剤109(酸化バリウムを脱水剤として用いた)が設けられている。 FIG. 7 shows a schematic diagram of the lighting device, and the organic EL element 101 is covered with a stainless steel sealing can 102 (in addition, the sealing operation with the stainless steel sealing can is performed by placing the organic EL element 101 in the atmosphere. (This was carried out in a glove box under a nitrogen atmosphere without contact with (in an atmosphere of high purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more) and bonded using a stainless steel sealing can 102 and an ultraviolet curable adhesive.) . FIG. 8 is a cross-sectional view of the lighting device. In FIG. 6, reference numeral 105 denotes a cathode, 106 denotes an organic EL layer, and 107 denotes a glass substrate with a transparent electrode. The stainless steel sealing can 102 is filled with nitrogen gas 108 and provided with a water catching agent 109 (using barium oxide as a dehydrating agent).
このようにして作製した有機EL素子OLED−1を定法に従い発光特性を評価した。直流電流をOLED−1に通電したところ、約4Vから発光し始め、発光色は青緑色だった。次に、2000cd/m2になるように電圧を調整し、その時の電流密度を維持したまま定電流駆動させたところ、約250時間後に発光色は青に変化した。これは、発光材料F−1のビニル基が通電によりラジカル重合しF−1のネットワークポリマーが形成され、それに伴ってビニル基の共役性がなくなり発光色が青緑から青に変化したのもと考えられる。The organic EL element OLED-1 thus produced was evaluated for light emission characteristics according to a conventional method. When a direct current was applied to OLED-1, light emission started from about 4 V and the emission color was blue-green. Next, the voltage was adjusted to 2000 cd / m 2, and the device was driven at a constant current while maintaining the current density at that time, and after about 250 hours, the emission color changed to blue. This is because the vinyl group of the light emitting material F-1 is radically polymerized by energization to form the F-1 network polymer, and the conjugation of the vinyl group is lost and the emission color is changed from blue-green to blue. Conceivable.
実施例2
《有機EL素子OLED−2の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、図2に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−2を作製した。Example 2
<< Preparation of organic EL element OLED-2 >>
In the production of the organic EL element OLED-1 of Example 1, an organic EL element OLED-2 was produced in the same manner except that vapor deposition was performed by a conventional method so as to obtain the element configuration shown in FIG.
得られた有機EL素子OLED−2に直流電圧を印加したところ、約4Vで発光し始め、その時の発光色は黄色だった。 When a direct current voltage was applied to the obtained organic EL element OLED-2, light emission started at about 4 V, and the emission color at that time was yellow.
この素子を2000cd/m2になるように電圧を調整し、その時の電流密度を保ったまま定電流駆動させたところ、発光色は次第に変化し、約100時間で黄緑色に、さらに約200時間後には発光色は緑色に変化した。その後の色変化は殆どなかった。When the voltage was adjusted to 2000 cd / m 2 and the device was driven at a constant current while maintaining the current density, the emission color gradually changed to yellow-green in about 100 hours, and further about 200 hours. Later, the emission color changed to green. There was almost no color change after that.
なお、発光ホストをH−1からm−CPに変更した素子(OLED−2−2)では、発光開始時の発光色は同様に黄色だったが、初期輝度2000cd/m2で300時間発光させた後の発光色は黄緑色でその後徐々に緑色に近づいて行ったが、H−1を用いた素子(OLED−2)のように完全な緑色にはならなかった。In addition, in the element (OLED-2-2) in which the light emission host is changed from H-1 to m-CP, the light emission color at the start of light emission was similarly yellow, but the light was emitted for 300 hours at an initial luminance of 2000 cd / m 2. After that, the emission color was yellowish green and then gradually approached green, but did not become completely green like the element using H-1 (OLED-2).
このことは、リン光ドーパントを含有する発光素子においても、通電中に重合反応が進行するが、反応性基の存在密度が低いと反応の進行が遅いことが示唆され、同時に発光ドーパントP−5と発光ホストH−1との間で共重合が起こったことも示唆される。 This suggests that, even in a light-emitting device containing a phosphorescent dopant, the polymerization reaction proceeds during energization, but it is suggested that the reaction proceeds slowly when the density of reactive groups is low, and at the same time, the light-emitting dopant P-5. It is also suggested that copolymerization occurred between the luminescent host H-1 and the luminescent host H-1.
実施例3
《有機EL素子OLED−3の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、素子の構成を図3に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−3を作製した。Example 3
<< Preparation of organic EL element OLED-3 >>
In the production of the organic EL element OLED-1 of Example 1, the organic EL element OLED-3 was produced in the same manner except that the element configuration was formed by vapor deposition so as to have the element configuration shown in FIG. did.
得られた有機EL素子OLED−3に直流電圧を印加したところ、約4Vで発光し始め、その時の発光色はオレンジだった。 When a direct current voltage was applied to the obtained organic EL element OLED-3, light emission started at about 4 V, and the light emission color at that time was orange.
この素子を2000cd/m2になるように電圧を調整し、その時の電流密度を保ったまま定電流駆動させたところ、約100時間で発光色は黄色に変化した。さらに約100時間後発光色は緑色となった。さらに100時間後には青緑色となり、その後次第に青色に近づいた。When the voltage of the device was adjusted to 2000 cd / m 2 and the device was driven at a constant current while maintaining the current density at that time, the emission color changed to yellow in about 100 hours. Further, after about 100 hours, the emission color became green. Further, after 100 hours, the color turned blue-green, and gradually became closer to blue.
このことは、3官能性ドーパントであるP−3の3つのビニル基が、通電に伴い重合し、次第にビニル基の存在濃度が減少し、最終的には殆ど重合したことを示唆する。従って、多官能性の化合物を含有させることによりネットワークポリマーが形成することがわかった。 This suggests that the three vinyl groups of P-3, which is a trifunctional dopant, were polymerized with energization, the vinyl group concentration was gradually decreased, and finally polymerized almost. Therefore, it was found that a network polymer was formed by including a polyfunctional compound.
実施例4
《有機EL素子OLED−4の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、素子の構成を図4に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−4を作製した。Example 4
<< Preparation of organic EL element OLED-4 >>
In the production of the organic EL element OLED-1 of Example 1, the organic EL element OLED-4 was produced in the same manner except that the element structure was vapor-deposited by a conventional method so as to have the element structure shown in FIG. did.
構成層において、第2層は赤・緑色発光層、第3層は中間層、第4層は通電により発光色を緑から青に変化させるための発光色補償層、第5層は中間層、第6層は青色発光層である。 In the constituent layers, the second layer is a red / green light emitting layer, the third layer is an intermediate layer, the fourth layer is an emission color compensation layer for changing the emission color from green to blue by energization, the fifth layer is an intermediate layer, The sixth layer is a blue light emitting layer.
得られた有機EL素子OLED−4に直流電圧を印加したところ、約5Vで発光し始め、その時の発光色は白色だった。また、5000cd/m2になるように電圧を調整し、その時の電流密度を保ったまま定電流駆動させたところ、約300時間経過しても発光色に殆ど変化はなかった(CIE色度座標では発光直後が(x=0.38、y=0.41)300時間経過後(x=0.39、y=0.43)と大きな変化はなかった)。When a DC voltage was applied to the obtained organic EL element OLED-4, light emission started at about 5 V, and the emission color at that time was white. Further, when the voltage was adjusted to 5000 cd / m 2 and driving at constant current while maintaining the current density at that time, the emission color hardly changed even after about 300 hours (CIE chromaticity coordinates). Then, immediately after light emission (x = 0.38, y = 0.41), after 300 hours (x = 0.39, y = 0.43), there was no significant change).
比較の素子として作製した、発光色補償層(第4層)とその上の中間層(第5層)がない有機EL素子OLED−4−2では、有機EL素子OLED−4と同様に初期輝度5000cd/m2で定電流駆動させたところ約100時間後にすでに発光色が黄色っぽく変化した。In the organic EL element OLED-4-2 having no emission color compensation layer (fourth layer) and an intermediate layer (fifth layer) formed as a comparative element, the initial luminance is the same as that of the organic EL element OLED-4. When driven at a constant current of 5000 cd / m 2 , the emission color already changed to yellowish after about 100 hours.
発光直後のCIE色度座標が(x=0.37、y=0.38)だったのに対し、発光100時間経過後には(x=0.44、y=0.51)と大きく変化した。 The CIE chromaticity coordinates immediately after light emission were (x = 0.37, y = 0.38), but after 100 hours of light emission, it changed greatly (x = 0.44, y = 0.51). .
以上の結果から、発光色補償層を付与した、有機EL素子OLED−4は、発光経時による発光色変化が極めて少ない良好な素子であることがわかった。 From the above results, it was found that the organic EL element OLED-4 provided with the emission color compensation layer was a good element with very little change in emission color over time with emission.
また、更に比較として、上記有機EL素子OLED−4の反応性発光ホストH−1をm−Cpに換えた、有機EL素子OLED−4−3を作製し、発光寿命を、有機EL素子OLED−4−2、有機EL素子OLED−4と比較した。 Further, as a comparison, an organic EL element OLED-4-3 in which the reactive light-emitting host H-1 of the organic EL element OLED-4 is replaced with m-Cp is produced, and the light emission lifetime is reduced to the organic EL element OLED-. 4-2, compared with organic EL element OLED-4.
初期輝度5000cd/m2で300時間、定電流駆動させた後の発光輝度は、有機EL素子OLED−4が3180cd/m2、有機EL素子OLED−4−2が1720cd/m2、OLED−4−3が2110cd/m2だった。An initial luminance 5000 cd / m 2 300 hours, the light emission luminance after being constant current drive, the organic EL element OLED-4 is 3180cd / m 2, the organic EL element OLED-4-2 is 1720cd / m 2, OLED-4 -3 was 2110 cd / m 2 .
このことから、有機EL素子OLED−4の発光色補償層で通電中に生成したと考えられる青色に発光するポリマーは、もともと存在していた低分子ドーパントよりも堅牢性が高く長寿命であることが示唆された。 From this, the polymer that emits blue light, which is considered to be generated during the energization in the emission color compensation layer of the organic EL element OLED-4, is more robust and has a longer lifetime than the low molecular dopant that originally existed. Was suggested.
また、同じドーパント構成で発光ホストに反応性基を持たないm−Cpを使った、有機EL素子OLED−4−3では、OLED−4のような顕著な発光寿命の改善効果が認められないことから、発光寿命を改善するためには、反応性ドーパントと反応可能な発光ホストを共存させ、共重合体を形成させることが有効であることが示唆された。 In addition, in the organic EL element OLED-4-3 using m-Cp having the same dopant structure and having no reactive group in the light emitting host, the remarkable light emission lifetime improving effect as in OLED-4 is not recognized. From these results, it was suggested that it is effective to form a copolymer by coexisting a luminescent host capable of reacting with a reactive dopant in order to improve the luminescence lifetime.
実施例5
《有機EL素子OLED−5の作製》
実施例1の有機EL素子OLED−1の作製において、図5に示した素子構成になるように定法にて蒸着製膜した以外は同様にして、有機EL素子OLED−5を作製した。Example 5
<< Preparation of organic EL element OLED-5 >>
In the production of the organic EL element OLED-1 of Example 1, an organic EL element OLED-5 was produced in the same manner except that vapor deposition was performed by a conventional method so as to obtain the element configuration shown in FIG.
構成層において、第2層は赤色発光層、第3層は中間層、第4層は通電により発光色オレンジ色から緑さらに青に変化させるための発光色補償層、第5層は中間層、第6層は青色発光層である。 In the constituent layers, the second layer is a red light emitting layer, the third layer is an intermediate layer, the fourth layer is a light emitting color compensation layer for changing the light emitting color from orange to green to blue by energization, the fifth layer is an intermediate layer, The sixth layer is a blue light emitting layer.
得られた有機EL素子OLED−5に直流電圧を印加したところ、約5Vで発光し始め、その時の発光色は白色だった。尚、有機EL素子OLED−5には、実施例3の有機EL素子OLED−3において、発光色がオレンジから通電により青色まで変化することを確認したP−3を発光色補償層に使用した。さらに発光ホストには、2官能性のH−2を使用した。 When a direct current voltage was applied to the obtained organic EL element OLED-5, light emission started at about 5 V, and the emission color at that time was white. In addition, P-3 which confirmed that the luminescent color changed from orange to blue by electricity supply in the organic EL element OLED-3 of Example 3 was used for the organic EL element OLED-5 in the luminescent color compensation layer. Further, bifunctional H-2 was used as the light emitting host.
また、5000cd/m2になるように電圧を調整し、その時の電流密度を保ったまま定電流駆動させたところ、約300時間経過しても発光色に殆ど変化はなかった(CIE色度座標では発光直後が(x=0.37、y=0.39)、300時間経過後(x=0.38、y=0.42)と大きな変化はなかった)。Further, when the voltage was adjusted to 5000 cd / m 2 and driving at constant current while maintaining the current density at that time, the emission color hardly changed even after about 300 hours (CIE chromaticity coordinates). Then, immediately after light emission (x = 0.37, y = 0.39) and after 300 hours (x = 0.38, y = 0.42), there was no significant change).
発光寿命に関しては、実施例4の有機EL素子OLED−4よりもさらに良好であり、初期輝度5000cd/m2で300時間定駆動させた後の発光輝度は、3450cd/m2であった。The light emission life was further better than that of the organic EL element OLED-4 of Example 4, and the light emission luminance after being driven at a constant initial brightness of 5000 cd / m 2 for 300 hours was 3450 cd / m 2 .
実施例6
《有機EL素子OLED−6の作製》
ガラス基板ITO上にPEDOT/PSSをスピンコーターで40nmの膜厚になるように塗設し、大気下200℃で1時間乾燥後、図6の第2層の成分比になるように調整したH−2(第2層の84.7質量%を占める)を主成分とし、3種のドーパント(P−9、P−10、P−11)が含有された、全固形分濃度0.2質量%のジクロロエタン溶液をスピンコーターで50nmの膜厚になるように塗設した。得られた第2層は、発光層兼発光色補償の機能を有する。Example 6
<< Preparation of organic EL element OLED-6 >>
A glass substrate ITO was coated with PEDOT / PSS to a thickness of 40 nm with a spin coater, dried at 200 ° C. for 1 hour in the atmosphere, and then adjusted to have the component ratio of the second layer in FIG. -2 (occupying 84.7% by mass of the second layer) as a main component and containing three kinds of dopants (P-9, P-10, P-11), the total solid content concentration is 0.2 mass. % Dichloroethane solution was coated with a spin coater to a thickness of 50 nm. The obtained second layer has a function of light emitting layer / light emitting color compensation.
これを真空蒸着機に入れ、真空下、基板を約80℃で1時間乾燥した後に、第3層のBAlq(30nm)と第4層のLiF(0.5nm)、最後にAl(100nm)を蒸着成膜し、実施例1の有機EL素子OLED−1と同様な封止処理を行い、有機EL素子OLED−6を作製した。 This was put in a vacuum vapor deposition machine, and after drying the substrate at about 80 ° C. for 1 hour under vacuum, the third layer BAlq (30 nm), the fourth layer LiF (0.5 nm), and finally Al (100 nm) were added. Vapor deposition was performed, and sealing treatment similar to that of the organic EL element OLED-1 of Example 1 was performed to prepare an organic EL element OLED-6.
得られた有機EL素子OLED−6の発光色は黄色みがかった白色で、初期輝度2000cd/m2の定電流駆動で300時間発光させたが発光色に変化はなかった。The organic EL element OLED-6 thus obtained was yellowish white and emitted light for 300 hours under constant current drive with an initial luminance of 2000 cd / m 2 , but the emission color did not change.
(CIE色度座標では発光直後が(x=0.37、y=0.45)、300時間経過後(x=0.38、y=0.46)と大きな変化はなかった)
発光色度補償層を塗布方式で成膜しても蒸着方式で成膜した、実施例4で得られた有機EL素子OLED−4や、実施例5で得られた有機EL素子OLED−5と同様に、通電に伴い反応が進行し、発光色補償効果が得られることを確認した。(In CIE chromaticity coordinates, there was no significant change immediately after light emission (x = 0.37, y = 0.45) and after 300 hours (x = 0.38, y = 0.46)).
The organic EL element OLED-4 obtained in Example 4 and the organic EL element OLED-5 obtained in Example 5 in which the emission chromaticity compensation layer is formed by the vapor deposition method even if the light emission chromaticity compensation layer is formed. Similarly, it was confirmed that the reaction proceeded with energization, and that an emission color compensation effect was obtained.
また、有機EL素子OLED−6の発光層兼発光色補償層の発光ホストをH−2からH−6に、発光ドーパント(発光色が変化するドーパント)をP−9からP−7に変更した素子(OLED−6−2)でも同様の発光色補償効果が確認された。 In addition, the light emitting host of the light emitting layer and light emitting color compensation layer of the organic EL element OLED-6 was changed from H-2 to H-6, and the light emitting dopant (dopant whose emission color changes) was changed from P-9 to P-7. A similar light emission color compensation effect was confirmed for the element (OLED-6-2).
さらに、発光ホスト:H−7と発光ドーパント:P−6の組合せでも発光ホスト:H−4と発光ドーパント:P−3との組合せでも効果(発光色補償効果)が確認された。 Furthermore, the effect (emission color compensation effect) was confirmed both in the combination of the luminescent host: H-7 and the luminescent dopant: P-6 and in the combination of the luminescent host: H-4 and the luminescent dopant: P-3.
Claims (10)
該有機化合物層の少なくとも1層が、通電により発光スペクトルが短波長側にシフトする発光材料Aを含有す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 at least an anode and a cathode on a support substrate, and an organic compound layer including at least one light emitting layer between the anode and the cathode,
At least one layer of the organic compound layer contains a light emitting material A whose emission spectrum shifts to a short wavelength side when energized.
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