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JP2011199019A - Organic light emitting element and display device having the same - Google Patents

Organic light emitting element and display device having the same Download PDF

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JP2011199019A
JP2011199019A JP2010064318A JP2010064318A JP2011199019A JP 2011199019 A JP2011199019 A JP 2011199019A JP 2010064318 A JP2010064318 A JP 2010064318A JP 2010064318 A JP2010064318 A JP 2010064318A JP 2011199019 A JP2011199019 A JP 2011199019A
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JP
Japan
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light emitting
host material
organic light
emitting element
layer
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JP2010064318A
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Japanese (ja)
Inventor
China Yamaguchi
智奈 山口
Akira Tsuboyama
明 坪山
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】 燐光発光層のホスト材料は最低励起一重項(S1)が高いため、キャリアの注入障壁が大きい。そのため、燐光発光素子は蛍光発光素子に比べて駆動電圧が高い。
【解決手段】 一対の電極と前記一対の電極の間に配置される発光層とを有し、前記発光層はゲスト材料とホスト材料とを有し、前記ゲスト材料は燐光発光材料であり、前記ホスト材料の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差が0.03eV以下であることを特徴とする有機発光素子。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a carrier injection barrier because a host material of a phosphorescent light emitting layer has a high lowest singlet (S1). Therefore, the phosphorescent light emitting element has a higher driving voltage than the fluorescent light emitting element.
A light emitting layer disposed between a pair of electrodes and the pair of electrodes, wherein the light emitting layer includes a guest material and a host material, and the guest material is a phosphorescent light emitting material, An organic light-emitting element, wherein an energy difference between a lowest excited singlet level and a lowest excited triplet level of a host material is 0.03 eV or less.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は有機発光素子およびそれを有する表示装置に関する。   The present invention relates to an organic light emitting element and a display device having the same.

有機発光素子は、一対の電極とこれら一対の電極の間に配置される発光層を有する素子である。これら電極からキャリアが供給されることで発光層内の有機化合物を励起し、この励起状態から基底状態に戻る際に発光する。   An organic light emitting element is an element having a pair of electrodes and a light emitting layer disposed between the pair of electrodes. By supplying carriers from these electrodes, the organic compound in the light emitting layer is excited and emits light when returning from the excited state to the ground state.

有機発光素子の発光には最低励起一重項(S1)から発光する蛍光、最低励起三重項(T1)から発光する燐光が知られている。また、同一化合物のS1とT1とを比較するとS1の準位が高いことが知られている。   Fluorescence emitted from the lowest excited singlet (S1) and phosphorescence emitted from the lowest excited triplet (T1) are known for light emission of the organic light emitting device. Moreover, it is known that the S1 level is high when S1 and T1 of the same compound are compared.

燐光発光素子において、発光層の主成分であるホスト材料のT1は、副成分であるゲスト材料のT1よりも準位が高い。これはエネルギーをホスト材料のT1からゲスト材料のT1へ移動させるためである。一方で蛍光発光素子の場合、エネルギーはホスト材料のS1からゲスト材料のS1へ移動する。同じ色を発光する燐光発光素子と蛍光発光素子がある場合、燐光発光素子のゲスト材料のT1と蛍光発光素子のゲスト材料のS1は同じ準位である。それぞれの素子のホスト材料に注目すると蛍光発光素子のホスト材料のS1よりも燐光発光素子のホスト材料のS1は高準位であることが一般であり、蛍光発光素子のS1より低いS1の燐光発光素子は見つかっていない。   In the phosphorescent light-emitting element, T1 of the host material that is the main component of the light-emitting layer has a higher level than T1 of the guest material that is the subcomponent. This is because energy is transferred from T1 of the host material to T1 of the guest material. On the other hand, in the case of a fluorescent light emitting element, energy is transferred from S1 of the host material to S1 of the guest material. When there is a phosphorescent light emitting element and a fluorescent light emitting element that emit the same color, the guest material T1 of the phosphorescent light emitting element and the guest material S1 of the fluorescent light emitting element are at the same level. When attention is paid to the host material of each element, S1 of the host material of the phosphorescent light emitting element is generally higher than S1 of the host material of the fluorescent light emitting element, and phosphorescence emission of S1 lower than S1 of the fluorescent light emitting element. The element has not been found.

S1の準位が高いということはバンドギャップ即ち、HOMO−LUMOエネルギーギャップも大きい。発光層に隣接する隣接層として用いることができる材料は選択の幅が限られるため、発光層のエネルギーギャップに合わせて隣接層のエネルギーギャップを大きくすることは難しい。従って、燐光発光素子では、発光層と発光層と隣接する隣接層とのHOMO同士の障壁あるいはLUMO同士の障壁が大きくなり、エネルギー障壁が大きい傾向がある。このことから燐光発光素子は駆動電圧が高いといえる。   The high level of S1 means that the band gap, that is, the HOMO-LUMO energy gap is also large. Since the range of selection of materials that can be used as the adjacent layer adjacent to the light emitting layer is limited, it is difficult to increase the energy gap of the adjacent layer in accordance with the energy gap of the light emitting layer. Therefore, in the phosphorescent light-emitting device, the barrier between HOMOs or the barrier between LUMOs between the light-emitting layer and the adjacent layer adjacent to the light-emitting layer increases, and the energy barrier tends to be large. From this, it can be said that the phosphorescent light emitting element has a high driving voltage.

一方、駆動電圧を下げても発光効率が低下しては素子としての性能は低いので、駆動電圧が下がっても発光効率は維持または向上させることが求められる。   On the other hand, even if the driving voltage is lowered, the luminous efficiency is lowered and the performance as an element is low. Therefore, it is required to maintain or improve the luminous efficiency even when the driving voltage is lowered.

特開2009−267255号公報JP 2009-267255 A

上述したように一般的に燐光発光素子は駆動電圧が高く、一例として特許文献1に記載の燐光発光素子は駆動電圧が8.1Vと高い。これはホスト材料のS1が高いため、ホスト材料へのホールおよび電子の注入障壁が大きくなるためである。   As described above, the phosphorescent light emitting element generally has a high driving voltage. For example, the phosphorescent light emitting element described in Patent Document 1 has a high driving voltage of 8.1V. This is because the S1 of the host material is high and the hole and electron injection barrier to the host material becomes large.

本発明は駆動電圧の低い燐光発光素子を提供することを目的とする。より具体的には有機化合物層がホール輸送層、発光層、電子輸送層の三層構成である有機発光素子において、5.0V以下の駆動電圧で、かつ13cd/A以上の発光効率を有する燐光発光素子を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a phosphorescent light emitting device having a low driving voltage. More specifically, in an organic light emitting device in which the organic compound layer has a three-layer structure of a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, phosphorescence having a driving voltage of 5.0 V or less and a light emission efficiency of 13 cd / A or more. An object is to provide a light-emitting element.

よって本発明は、一対の電極と前記一対の電極の間に配置される発光層とを有し、前記発光層はゲスト材料とホスト材料とを有し、前記ゲスト材料は燐光発光材料であり、前記ホスト材料の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差が0.03eV以下であることを特徴とする有機発光素子を提供する。   Therefore, the present invention includes a pair of electrodes and a light emitting layer disposed between the pair of electrodes, the light emitting layer includes a guest material and a host material, and the guest material is a phosphorescent material. Provided is an organic light-emitting element, wherein an energy difference between the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the host material is 0.03 eV or less.

本発明によれば、発光層のホスト材料のS1が低いので、ホスト材料へのキャリア注入障壁が小さく、駆動電圧が低い燐光発光素子を提供できる。   According to the present invention, since the S1 of the host material of the light emitting layer is low, a phosphorescent light emitting device having a low carrier injection barrier to the host material and a low driving voltage can be provided.

最低励起一重項と最低励起三重項とを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the lowest excitation singlet and the lowest excitation triplet. 有機発光素子と有機発光素子と接続するスイッチング素子とを示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an organic light emitting element and the switching element connected to an organic light emitting element.

本発明は、一対の電極と前記一対の電極の間に配置される発光層とを有し、前記発光層はゲスト材料とホスト材料とを有し、前記ゲスト材料は燐光発光材料であり、前記ホスト材料の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差が0.03eV以下であることを特徴とする有機発光素子である。   The present invention includes a pair of electrodes and a light emitting layer disposed between the pair of electrodes, the light emitting layer includes a guest material and a host material, the guest material is a phosphorescent material, The organic light-emitting element is characterized in that the energy difference between the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the host material is 0.03 eV or less.

本発明者は、燐光発光素子において、ホスト材料のT1の高さを維持したまま、ホスト材料のS1を低くすれば駆動電圧を低くできることに着想した。そのためには、ホスト材料のS1とホスト材料のT1とのエネルギー差が小さければ、小さいほど良い。あるいは、素子の発光効率を高めるために、ホスト材料の逆項間交差を利用することもできる。そのためには0.03eV以下とすると好ましいことを見出した。   The present inventor has conceived that, in the phosphorescent light emitting device, the driving voltage can be lowered by reducing the S1 of the host material while maintaining the T1 height of the host material. For that purpose, the smaller the energy difference between S1 of the host material and T1 of the host material, the better. Alternatively, reverse intersystem crossing of the host material can be used to increase the light emission efficiency of the device. For that purpose, it was found that 0.03 eV or less is preferable.

この値を下回れば発光色を問わず、燐光発光素子は駆動電圧5.0V以下かつ発光効率13cd/A以上という目標を達成できる。なお、0.03eVとは実験から経験的に得られる値であり、測定条件上小数点第2位までが信頼に足りる値である。   Below this value, the phosphorescent light emitting element can achieve the target of a driving voltage of 5.0 V or lower and a luminous efficiency of 13 cd / A or higher regardless of the emission color. Note that 0.03 eV is a value empirically obtained from experiments, and is reliable enough up to the second decimal place in the measurement conditions.

この0.03eVという値は室温において、エネルギーがホスト材料のT1からホスト材料のS1に逆項間交差しうるほど小さいエネルギー差であることを意味する。ホスト材料のT1からホスト材料のS1に逆項間交差することはホスト材料のT1から熱失活するはずだったエネルギーを再度発光しうるエネルギーにできる経路なので発光効率の向上に寄与することが考えられる。   This value of 0.03 eV means that at room temperature, the energy difference is so small that the reverse term can cross from T1 of the host material to S1 of the host material. Since the reverse term crossing from T1 of the host material to S1 of the host material can contribute to the improvement of the light emission efficiency since the energy that should have been heat-inactivated from the T1 of the host material can be converted into energy that can be emitted again. It is done.

ここで、ホスト材料とは発光層中の最も重量比の大きい化合物であり、ゲスト材料とは発光層中のホスト材料よりも重量比が小さく、具体的にはホスト材料に対して0.1wt%以上30wt%以下のもので主たる発光をする化合物である。   Here, the host material is a compound having the largest weight ratio in the light emitting layer, and the guest material has a weight ratio smaller than that of the host material in the light emitting layer, specifically 0.1 wt% with respect to the host material. It is a compound that mainly emits light with a content of 30 wt% or less.

ここで燐光とはT1からの発光であり、発光寿命が蛍光に比べて長いことが特徴である。通常の蛍光発光は、S1からの発光のためナノ秒レベルの発光寿命であるのに対して、T1からの発光であるため、発光寿命がマイクロ秒レベルである。   Here, phosphorescence is emission from T1, and is characterized by a longer emission lifetime than fluorescence. Ordinary fluorescent light emission has a light emission lifetime at the nanosecond level due to light emission from S1, whereas light emission life from the T1 has a light emission lifetime of the microsecond level.

燐光は、温度の上昇と共に無輻射失活速度が大きくなるため、温度上昇と共に発光強度は低下する。   Phosphorescence increases in the non-radiation deactivation rate with increasing temperature, so that the emission intensity decreases with increasing temperature.

燐光発光素子において、ホスト材料のT1とゲスト材料のT1との差はホスト材料のS1を高くしないために小さいものを選択することが好ましい。   In the phosphorescent light emitting device, it is preferable to select a small difference between T1 of the host material and T1 of the guest material so as not to increase S1 of the host material.

本発明について図1を用いて説明する。図1は各準位のエネルギーの高さを示すエネルギーダイヤグラムである。   The present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an energy diagram showing the energy level of each level.

図1の符号2はゲスト材料のT1であり、符号3は燐光発光が有するエネルギーであり、符号4は基底状態のエネルギーであり、0eVである。3のエネルギーが燐光の発光波長を決める。符号1のホスト材料のT1は符号2のゲスト材料のT1よりも高いことが燐光発光の必須条件である。符号1のホスト材料のT1と符号5のホスト材料のS1とが符号6の項間交差でエネルギーの移動を行う。符号5のホスト材料のS1にエネルギーを供給するために必要なエネルギーの大きさが符号8で表され、結果として発光素子の駆動電圧に影響を与える。   Reference numeral 2 in FIG. 1 is T1 of the guest material, reference numeral 3 is energy of phosphorescence, and reference numeral 4 is ground state energy, which is 0 eV. The energy of 3 determines the emission wavelength of phosphorescence. It is an essential condition for phosphorescence emission that T1 of the host material of reference numeral 1 is higher than T1 of the guest material of reference numeral 2. T1 of the host material of the reference numeral 1 and S1 of the host material of the reference numeral 5 perform energy transfer at the intersection of the reference numeral 6. The magnitude of energy required to supply energy to S1 of the host material with reference numeral 5 is represented by reference numeral 8, and as a result, it affects the driving voltage of the light emitting element.

これは、エネルギー8、即ちS1が高いとホスト材料へのキャリア注入障壁が大きくなるため、駆動電圧が大きくなることを意味する。   This means that when the energy 8, that is, S1 is high, the carrier injection barrier to the host material increases, and thus the drive voltage increases.

ここで、符号7に参考としての燐光発光素子のホスト材料のS1とこのS1にエネルギーを供給するために必要なエネルギー9とを示す。参考例としてのホスト材料のS1と比較して符号5で示す本発明に係るホスト材料のS1は低い。   Here, reference numeral 7 indicates S1 of the host material of the phosphorescent light emitting element as a reference, and energy 9 necessary for supplying energy to S1. Compared with S1 of the host material as a reference example, S1 of the host material according to the present invention indicated by reference numeral 5 is low.

ホスト材料のS1とホスト材料のT1との差は小さいほど好ましい。なぜならば、この差が小さいほど結果的にホスト材料のS1を低くすることができ、駆動電圧を低くできると考えられるからである。   The smaller the difference between S1 of the host material and T1 of the host material, the better. This is because it can be considered that the smaller this difference, the lower the S1 of the host material, and the lower the drive voltage.

本発明に係る燐光発光素子はホスト材料のS1が低いので駆動電圧を低くすることができる。具体的にはS1とT1との差が0.03eV以下なので駆動電圧5.0V以下でかつ発光効率13cd/Aの燐光発光素子を提供することができる。   Since the phosphorescent light emitting device according to the present invention has a low S1 of the host material, the driving voltage can be lowered. Specifically, since the difference between S1 and T1 is 0.03 eV or less, a phosphorescent light-emitting element having a driving voltage of 5.0 V or less and a light emission efficiency of 13 cd / A can be provided.

本発明に係るホスト材料は0.03eV以下という条件を満たすものであれば、どのような化合物でもよいと考えられるが、遷移金属錯体が好ましい。   The host material according to the present invention may be any compound as long as it satisfies the condition of 0.03 eV or less, but a transition metal complex is preferable.

遷移金属錯体の中でも銅や白金が好ましく、化合物内の遷移金属は一種類である方が安定に存在することができる。   Among the transition metal complexes, copper and platinum are preferable, and the transition metal in the compound can exist stably if it is one kind.

以下に本実施形態に係るホスト材料の具体例を示す。   Specific examples of the host material according to this embodiment are shown below.

Figure 2011199019
Figure 2011199019

例示化合物H1乃至H3は一般式[1]で表され、H4乃至H6は一般式[2]で表される。   Exemplary compounds H1 to H3 are represented by the general formula [1], and H4 to H6 are represented by the general formula [2].

一般式[1]   General formula [1]

Figure 2011199019
Figure 2011199019

(Xはいずれもハロゲン原子を示す。) (X represents a halogen atom.)

一般式[2]   General formula [2]

Figure 2011199019
Figure 2011199019

(R乃至Rはそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、アルキル基から選ばれる。
このアルキル基は例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基をあげることができる。)
(R 1 to R 4 are each independently selected from a hydrogen atom, a fluorine atom, and an alkyl group.
Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, and a tert-butyl group. )

H5およびH6はH4の化合物が置換基を有した化合物と見ることができる。H5はフッ素原子を置換基として有し、H6はメチル基を置換基として有する。置換基の位置を問わず効果は変わらないと考えられる。   H5 and H6 can be regarded as compounds in which the compound of H4 has a substituent. H5 has a fluorine atom as a substituent, and H6 has a methyl group as a substituent. The effect is considered to be the same regardless of the position of the substituent.

表1は、本実施形態のホスト材料と参考例のホスト材料とのS1およびT1の実測である。   Table 1 shows actual measurements of S1 and T1 of the host material of the present embodiment and the host material of the reference example.

なお、S1は、10−5M程度のモル濃度に調製したトルエン溶液中の吸収スペクトルの吸収端波長を測定し以下の式1を用いて算出した。 In addition, S1 measured the absorption edge wavelength of the absorption spectrum in the toluene solution prepared to about 10 <-5 > M molar concentration, and computed it using the following formula | equation 1. FIG.

T1は化合物の粉末状態での発光スペクトルを測定し、その高エネルギー側の発光端(スペクトルの立ち上がり)波長を測定し以下の式1から算出した。   T1 was obtained by measuring the emission spectrum of the compound in the powder state, measuring the emission edge (rising edge of the spectrum) wavelength on the high energy side, and calculating from the following formula 1.

Figure 2011199019
Figure 2011199019

Eはエネルギーであり、hはプランク定数、cは光速、eは素電荷、λは測定した波長である。   E is energy, h is Planck's constant, c is the speed of light, e is elementary charge, and λ is the measured wavelength.

Figure 2011199019
Figure 2011199019

Figure 2011199019
Figure 2011199019

Figure 2011199019
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Figure 2011199019
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参考例であるRH−1は青燐光素子、RH−2は緑及び赤燐光素子、RH−3は赤燐光素子のホストとして用いられる化合物である。これらのS1の値に対して本実施形態の化合物のS1の値はいずれも非常に小さい値である。本実施形態のこれらホスト材料は、青・緑・赤の各色燐光発光材料に対してS1が小さい、すなわち、HOMOとLUMOとのエネルギーギャップが小さい材料である。従って、陽極・陰極に用いる電極の仕事関数と本実施形態のホスト材料とのエネルギー差が小さくなり、ホールの注入障壁、電子の注入障壁が小さくなるため、素子の低電圧駆動が実現できる。   Reference example RH-1 is a blue phosphorescent element, RH-2 is a green and red phosphorescent element, and RH-3 is a compound used as a host of the red phosphorescent element. The S1 value of the compound of the present embodiment is a very small value with respect to these S1 values. These host materials of the present embodiment are materials having a small S1 with respect to blue, green, and red phosphorescent light emitting materials, that is, a small energy gap between HOMO and LUMO. Therefore, the energy difference between the work function of the electrodes used for the anode and the cathode and the host material of this embodiment is reduced, and the hole injection barrier and the electron injection barrier are reduced, so that the device can be driven at a low voltage.

本実施形態に係る有機発光素子は、対向する一対の電極としての陽極と陰極と、これらの電極の間に配置される発光層を有する素子である。この有機発光素子はホスト材料とゲスト材料とを有する発光層を有しており、ホスト材料のS1とホスト材料のT1とのエネルギー差が0.03eV以下である。このため、この有機発光素子は有機化合物層がホール輸送層、発光層、電子輸送層の3層構成の場合、駆動電圧5.0V以下、発光効率13cd/A以上を満たす。実施例では駆動電圧4.9Vが達成されているので、
この駆動電圧を下げる効果は有機化合物層が3層構成の有機発光素子に限られず、何層構成であっても同様に駆動電圧が低下し、高い発光効率を得られると発明者は考える。
The organic light-emitting device according to this embodiment is a device having an anode and a cathode as a pair of opposed electrodes, and a light-emitting layer disposed between these electrodes. This organic light emitting element has a light emitting layer having a host material and a guest material, and the energy difference between S1 of the host material and T1 of the host material is 0.03 eV or less. Therefore, when the organic compound layer has a three-layer structure of a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, this organic light emitting device satisfies a drive voltage of 5.0 V or less and a light emission efficiency of 13 cd / A or more. In the embodiment, the drive voltage is 4.9 V, so
The inventor thinks that the effect of lowering the driving voltage is not limited to the organic light emitting device having the organic compound layer having a three-layer structure, and the driving voltage is similarly lowered and high luminous efficiency can be obtained regardless of the number of layers.

この有機発光素子は上記3層構成以外にも複数層を有してよい。複数層とは、ホール注入層、ホールブロッキング層、エキシトンブロッキング層、電子注入層等が挙げられ、これらの層を適宜組み合わせて用いることができる。   This organic light emitting device may have a plurality of layers in addition to the above three-layer structure. Examples of the multiple layers include a hole injection layer, a hole blocking layer, an exciton blocking layer, and an electron injection layer, and these layers can be used in appropriate combination.

陽極材料には、仕事関数が大きなものが用いられる。例えば、Au、Pt、Ag、Cu、Ni、Pd、Co、Se、V、W等の金属単体あるいはこれらの合金、ITO、IZO等の金属酸化物等が挙げられるがこれらに限定されない。また、陽極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。   As the anode material, a material having a large work function is used. Examples thereof include, but are not limited to, single metals such as Au, Pt, Ag, Cu, Ni, Pd, Co, Se, V, and W, alloys thereof, and metal oxides such as ITO and IZO. Further, the anode may have a single layer structure or a multilayer structure.

発光層と陽極との間に設けられるホール輸送層あるいはホール注入層を構成する化合物は、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、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、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ(ビニルカルバゾール)、ポリ(シリレン)、ポリ(チオフェン)、その他導電性高分子が挙げられるが、これらに限定されない。   The compounds constituting the hole transport layer or hole injection layer provided between the light emitting layer and the anode are triarylamine derivatives, phenylenediamine derivatives, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, oxazoles. Examples include, but are not limited to, derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, poly (vinyl carbazole), poly (silylene), poly (thiophene), and other conductive polymers.

本実施形態に係る発光層はホスト材料とゲスト材料を有し、ゲスト材料には公知の燐光発光材料を用いることができる。この発光層はアシスト材料をさらに有してもよい。アシスト材料とは重量比がホスト材料よりも小さく、主たる発光に寄与せずゲスト材料を助ける材料である。   The light emitting layer according to this embodiment includes a host material and a guest material, and a known phosphorescent material can be used as the guest material. The light emitting layer may further include an assist material. The assist material is a material having a weight ratio smaller than that of the host material and assisting the guest material without contributing to main light emission.

発光層と陰極との間に設けられる電子注入層あるいは電子輸送層を構成する化合物は、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられるが、これらに限定されない。   The compounds constituting the electron injection layer or electron transport layer provided between the light emitting layer and the cathode are oxadiazole derivatives, oxazole derivatives, pyrazine derivatives, triazole derivatives, triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, phenanthroline derivatives, organic Although aluminum complex etc. are mentioned, it is not limited to these.

陰極材料には、仕事関数の小さなものが用いられる。例えば、Li等のアルカリ金属、Ca等のアルカリ土類金属、Al、Ti、Mn、Ag、Pb、Cr等の金属単体あるいはこれら金属単体の合金、ITO等の金属酸化物等が挙げられるがこれらに限定されない。   A cathode material having a small work function is used. Examples thereof include alkali metals such as Li, alkaline earth metals such as Ca, simple metals such as Al, Ti, Mn, Ag, Pb and Cr, alloys of these simple metals, and metal oxides such as ITO. It is not limited to.

本発明に係る有機発光素子において、有機化合物層は、例えば次に示す方法により形成することができる。   In the organic light emitting device according to the present invention, the organic compound layer can be formed by, for example, the following method.

真空蒸着あるいは適当な溶媒に溶解させて所定の位置に塗布しその後溶媒を乾燥する溶液塗布法により層を形成することができる。   The layer can be formed by vacuum deposition or a solution coating method in which it is dissolved in an appropriate solvent and applied at a predetermined position, and then the solvent is dried.

以下本発明に係る有機発光素子の用途について説明する。   Hereinafter, the use of the organic light emitting device according to the present invention will be described.

本発明に係る有機発光素子は、表示装置や照明装置に用いることができる。他にも電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライトなどがある。   The organic light emitting device according to the present invention can be used in a display device or a lighting device. In addition, there are an exposure light source of an electrophotographic image forming apparatus and a backlight of a liquid crystal display device.

表示装置は本発明に係る有機発光素子を表示部に有する。この表示部とは複数の画素を有しており、この画素は本発明に係る有機発光素子とTFT素子とを有し、この有機発光素子の陽極または陰極とTFT素子のドレイン電極またはソース電極とが接続されている。表示装置はPC等の画像表示装置として用いることができる。
表示装置は画像入力部をさらに有する画像入力装置でもよい。
The display device includes the organic light emitting element according to the present invention in a display portion. The display unit includes a plurality of pixels. The pixel includes the organic light emitting device and the TFT device according to the present invention. The anode or cathode of the organic light emitting device, the drain electrode or the source electrode of the TFT device, Is connected. The display device can be used as an image display device such as a PC.
The display device may be an image input device further including an image input unit.

画像入力装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの情報を入力する画像入力部と、入力された情報を表示する表示部とを有する。これに撮像光学系をさらに有すればデジタルカメラ等の撮像装置となる。また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部として、外部から入力された画像情報に基づいて画像を表示する画像出力機能と操作パネルとして画像への加工情報を入力する入力機能との両方を有していてもよい。また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。   The image input device includes an image input unit that inputs information from an area CCD, a linear CCD, a memory card, and the like, and a display unit that displays the input information. If an image pickup optical system is further provided, an image pickup apparatus such as a digital camera is obtained. In addition, the display unit of the imaging apparatus or the inkjet printer has both an image output function for displaying an image based on image information input from the outside and an input function for inputting processing information to the image as an operation panel. It may be. The display device may be used for a display unit of a multifunction printer.

次に、本発明に係る有機発光素子を使用した表示装置について説明する。   Next, a display device using the organic light emitting device according to the present invention will be described.

図2は、本発明に係る有機発光素子と有機発光素子の発光非発光をスイッチングするスイッチング素子の1例であるTFT素子とを有する表示装置の断面模式図である。本図では有機発光素子とTFT素子との組が2組図示されている。不図示ではあるが発光輝度を制御するトランジスタをさらに有してよい。表示装置は、情報に応じてスイッチング素子を駆動することで、有機発光素子を点灯あるいは消灯することによって表示を行い、情報を伝える。構造の詳細を以下に説明する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a display device having an organic light emitting element according to the present invention and a TFT element which is an example of a switching element for switching light emission / non-light emission of the organic light emitting element. In this figure, two sets of organic light emitting elements and TFT elements are shown. Although not shown, a transistor for controlling light emission luminance may be further included. The display device displays the information by turning on or off the organic light emitting element by driving the switching element according to the information, and transmits the information. Details of the structure will be described below.

図2の表示装置は、ガラス等の基板10とその上部にTFT素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜11が設けられている。また符号12は金属のゲート電極12である。符号13はゲート絶縁膜13であり、符号14は半導体層14である。   In the display device of FIG. 2, a substrate 10 such as glass and a moisture-proof film 11 for protecting the TFT element or the organic compound layer are provided on the substrate 10. Reference numeral 12 denotes a metal gate electrode 12. Reference numeral 13 denotes a gate insulating film 13, and reference numeral 14 denotes a semiconductor layer 14.

TFT素子17は半導体層14とドレイン電極15とソース電極16とを有している。TFT素子17の上部には絶縁膜18が設けられている。コンタクトホール19を介して有機発光素子の陽極20とソース電極16とが接続されている。表示装置はこの構成に限られず、陽極または陰極のうちいずれか一方とTFT素子のソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが接続されていればよい。   The TFT element 17 has a semiconductor layer 14, a drain electrode 15, and a source electrode 16. An insulating film 18 is provided on the TFT element 17. The anode 20 and the source electrode 16 of the organic light emitting element are connected via the contact hole 19. The display device is not limited to this configuration, and any one of the anode and the cathode may be connected to either the source electrode or the drain electrode of the TFT element.

有機化合物層21は本図では多層の有機化合物層を1つの層の如き図示をしている。陰極22の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層23や第二の保護層24が設けられている。   In this figure, the organic compound layer 21 is illustrated as a single layer of multiple organic compound layers. A first protective layer 23 and a second protective layer 24 are provided on the cathode 22 to suppress deterioration of the organic light emitting device.

本実施形態の有機発光素子を有する表示装置は長時間表示でも安定な表示ができる。   The display device having the organic light emitting element of this embodiment can perform stable display even for a long time display.

以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

[実施例1]
以下に示す構成の有機発光素子を作製した。
ITO/PF01(40nm)/H1(ホスト)+D1(ドーパント)(20nm)/Bphen(50nm)/KF(1nm)/Al(100nm)
厚さ1.1mmの無アルカリガラス基板にITO膜(120nm)をスパッタ法にて形成し、陽極側透明電極として用いた。この上に、PF01を、ホール輸送層として真空度3.0×10−5Paの条件下で真空蒸着法にて40nmの層厚で形成した。次に発光層として、化合物H1をホスト材料、下記に示すD1をドーパント材料とした。ホスト材料に対するドーパント材料の濃度を5vol%として、真空度3.0×10−5Paの条件下で共蒸着法にて発光層を20nm層厚で形成した。
[Example 1]
An organic light emitting device having the following configuration was produced.
ITO / PF01 (40 nm) / H1 (host) + D1 (dopant) (20 nm) / Bphen (50 nm) / KF (1 nm) / Al (100 nm)
An ITO film (120 nm) was formed on a non-alkali glass substrate having a thickness of 1.1 mm by sputtering, and used as an anode-side transparent electrode. On top of this, PF01 was formed as a hole transport layer with a layer thickness of 40 nm by vacuum deposition under the condition of a degree of vacuum of 3.0 × 10 −5 Pa. Next, as a light emitting layer, compound H1 was used as a host material, and D1 shown below was used as a dopant material. The concentration of the dopant material with respect to the host material was set to 5 vol%, and a light emitting layer was formed to a thickness of 20 nm by a co-evaporation method under a vacuum degree of 3.0 × 10 −5 Pa.

次に電子輸送層としてBphen(バソフェナントロリン)を真空度3.0×10−5Paの条件下で真空蒸着法にて50nmの層厚で形成した。次に電子注入層としてフッ化カリウム(KF)を真空度2.0×10−4Paの条件下で真空蒸着法にて1nm形成した。最後に陰極材料としてAlを真空度2.0×10−4Paの条件下で真空蒸着法にて100nm形成して、有機発光素子を得た。 Next, Bphen (vasophenanthroline) was formed as an electron transport layer with a layer thickness of 50 nm by a vacuum deposition method under a vacuum degree of 3.0 × 10 −5 Pa. Next, 1 nm of potassium fluoride (KF) was formed as an electron injection layer by a vacuum deposition method under a vacuum degree of 2.0 × 10 −4 Pa. Finally, Al was formed as a cathode material to a thickness of 100 nm by vacuum deposition under a vacuum degree of 2.0 × 10 −4 Pa to obtain an organic light emitting device.

Figure 2011199019
Figure 2011199019

Figure 2011199019
Figure 2011199019

Figure 2011199019
Figure 2011199019

有機発光素子は、以下の方法で評価を行った。駆動電源は、直流定電流電源(エーディーシー社製、商品名:R6243)を用いた。輝度は輝度計(トプコン社製、商品名:BM−7FAST)を用いた。本例で作製した有機発光素子の評価は、輝度100cd/mにおける、駆動電圧及び発光効率の値から評価を行った。 The organic light emitting device was evaluated by the following method. A DC constant current power supply (manufactured by ADC Corporation, trade name: R6243) was used as the drive power supply. The luminance was a luminance meter (trade name: BM-7FAST, manufactured by Topcon Corporation). The evaluation of the organic light emitting device manufactured in this example was performed from the values of driving voltage and light emission efficiency at a luminance of 100 cd / m 2 .

本例で作製した有機発光素子は、発光のピーク波長が550nmの発光を示した。輝度100cd/mにおける駆動電圧は4.5Vであり、発光効率は20cd/Aであった。 The organic light emitting device manufactured in this example showed light emission with a peak wavelength of light emission of 550 nm. The driving voltage at a luminance of 100 cd / m 2 was 4.5 V, and the light emission efficiency was 20 cd / A.

[実施例2]
実施例1におけるホスト材料をH4に、ドーパント材料をD2に変更した以外は実施例1と同様の方法により有機発光素子を作製した。
[Example 2]
An organic light emitting device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the host material in Example 1 was changed to H4 and the dopant material was changed to D2.

Figure 2011199019
Figure 2011199019

本例で作製した有機発光素子は、発光のピーク波長が620nmの発光を示した。輝度100cd/mにおける駆動電圧は4.3Vであり、発光効率は13cd/Aであった。 The organic light emitting device manufactured in this example showed light emission with a peak light emission wavelength of 620 nm. The driving voltage at a luminance of 100 cd / m 2 was 4.3 V, and the light emission efficiency was 13 cd / A.

[実施例3]
実施例1におけるホスト材料をH6に、ドーパント材料をD3に変更した以外は実施例1と同様の方法により有機発光素子を作製した。
[Example 3]
An organic light emitting device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the host material in Example 1 was changed to H6 and the dopant material was changed to D3.

Figure 2011199019
Figure 2011199019

本例で作製した有機発光素子は、発光のピーク波長が510nmの発光を示した。輝度100cd/mにおける駆動電圧は4.9Vであり、発光効率は21cd/Aであった。 The organic light emitting device manufactured in this example emitted light having a peak light emission wavelength of 510 nm. The driving voltage at a luminance of 100 cd / m 2 was 4.9 V, and the light emission efficiency was 21 cd / A.

[比較例1]
実施例1におけるホスト材料をRH−2に変更した以外は、実施例1と同様の方法により有機発光素子を作製した。本例で作製した有機発光素子は、発光のピーク波長が550nmの発光を示した。輝度100cd/mにおける駆動電圧は5.4Vであり、発光効率は13cd/Aであった。
[Comparative Example 1]
An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that the host material in Example 1 was changed to RH-2. The organic light emitting device manufactured in this example showed light emission with a peak wavelength of light emission of 550 nm. The driving voltage at a luminance of 100 cd / m 2 was 5.4 V, and the light emission efficiency was 13 cd / A.

[比較例2]
実施例2におけるホスト材料をRH−2に変更した以外は、実施例2と同様の方法により有機発光素子を作製した。本例で作製した有機発光素子は、発光のピーク波長が620nmの発光を示した。輝度100cd/mにおける駆動電圧は4.7Vであり、発光効率は11cd/Aであった。
[Comparative Example 2]
An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 2 except that the host material in Example 2 was changed to RH-2. The organic light emitting device manufactured in this example showed light emission with a peak light emission wavelength of 620 nm. The driving voltage at a luminance of 100 cd / m 2 was 4.7 V, and the light emission efficiency was 11 cd / A.

[比較例3]
実施例3におけるホスト材料をRH−2に変更した以外は、実施例3と同様の方法により有機発光素子を作製した。本例で作製した有機発光素子は、発光のピーク波長が510nmの発光を示した。輝度100cd/mにおける駆動電圧は6.5Vであり、発光効率は16cd/Aであった。
[Comparative Example 3]
An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 3 except that the host material in Example 3 was changed to RH-2. The organic light emitting device manufactured in this example emitted light having a peak light emission wavelength of 510 nm. The driving voltage at a luminance of 100 cd / m 2 was 6.5 V, and the light emission efficiency was 16 cd / A.

1 ホスト材料の最低励起三重項準位
2 ゲスト材料の最低励起三重項準位
1 Lowest excited triplet level of host material 2 Lowest excited triplet level of guest material

Claims (4)

一対の電極と前記一対の電極の間に配置される発光層とを有し、前記発光層はゲスト材料とホスト材料とを有し、前記ゲスト材料は燐光発光材料であり、前記ホスト材料の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差が0.03eV以下であることを特徴とする有機発光素子。   A light emitting layer disposed between the pair of electrodes, the light emitting layer includes a guest material and a host material, the guest material is a phosphorescent light emitting material, and the minimum of the host material An organic light-emitting element, wherein an energy difference between an excited singlet level and a lowest excited triplet level is 0.03 eV or less. 前記ホスト材料は下記の一般式[1]または一般式[2]または構造式[3]で示されることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子。
一般式[1]
Figure 2011199019

(Xはいずれもハロゲン原子を示す。)
一般式[2]
Figure 2011199019

(R乃至Rはそれぞれ独立に水素原子、フッ素原子、アルキル基から選ばれる。)
構造式[3]
Figure 2011199019
The organic light emitting device according to claim 1, wherein the host material is represented by the following general formula [1], general formula [2], or structural formula [3].
General formula [1]
Figure 2011199019

(X represents a halogen atom.)
General formula [2]
Figure 2011199019

(R 1 to R 4 are each independently selected from a hydrogen atom, a fluorine atom, and an alkyl group.)
Structural formula [3]
Figure 2011199019
複数の画素を有し、前記画素は請求項1または2に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有することを特徴とする表示装置。   A display device comprising a plurality of pixels, wherein the pixels include the organic light-emitting element according to claim 1 or 2 and a switching element connected to the organic light-emitting element. 画像を読み取るための画像入力部と画像を出力するための表示部とを有し、前記表示部は複数の画素を有し、前記画素は請求項1または2に記載の有機発光素子と前記有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有することを特徴とする画像入力装置。   An image input unit for reading an image and a display unit for outputting an image, wherein the display unit includes a plurality of pixels, and the pixels include the organic light-emitting element according to claim 1 or 2 and the organic An image input device comprising: a switching element connected to the light emitting element.
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