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WO2007069740A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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WO2007069740A1
WO2007069740A1 PCT/JP2006/325098 JP2006325098W WO2007069740A1 WO 2007069740 A1 WO2007069740 A1 WO 2007069740A1 JP 2006325098 W JP2006325098 W JP 2006325098W WO 2007069740 A1 WO2007069740 A1 WO 2007069740A1
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WO
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layer
light emitting
organic
light
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Ceased
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PCT/JP2006/325098
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French (fr)
Inventor
Taishi Tsuji
Shin Kawami
Hideki Sato
Masayoshi Yabe
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Mitsubishi Chemical Corp
Pioneer Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Pioneer Corp
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Publication date
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    • Y10S428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/917—Electroluminescent

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence comprising a light emitting layer in which a covering material is formed in a layer form by using electro-luminescence (hereinafter also referred to as EL) of an organic compound that emits light by current injection.
  • EL electro-luminescence
  • the present invention relates to an element (hereinafter also referred to as an organic EL element).
  • each organic EL element constituting a display panel using an organic material has an anode as a transparent electrode, a plurality of organic material layers including a light emitting layer, and a metal electrode force on a glass substrate as a display surface.
  • the cathode is sequentially laminated as a thin film.
  • the organic material layer includes, in addition to the light emitting layer, a layer provided on the anode side of a light emitting layer made of a material having a hole transport ability such as a hole injection layer and a hole transport layer, an electron transport layer, An organic EL device having a structure in which these layers are provided in various combinations is proposed, including a layer provided on the cathode side of a light-emitting layer that has a material force such as an electron injection layer and has a material force.
  • an organic EL device having an organic material layer composed of a laminate of a light emitting layer, an electron transport layer, and a hole transport layer, holes are generated from the anode and electrons are transmitted from the cathode. Injected.
  • the organic EL element utilizes the light emitted when the electrons and holes recombine in the light emitting layer to form excitons and return to the ground state.
  • a light-emitting dye is sometimes doped as a guest material in the light-emitting layer.
  • a phosphorescent material in addition to the fluorescent material for the light emitting layer. From the viewpoint of quantum physics, it is statistically considered that the generation probability of singlet and triplet excitons after recombination of electrons and holes in the light-emitting layer of the organic EL device is 1: 3. For this reason, compared to the fluorescence emitted by returning from the singlet state directly to the ground state, the phosphorescence emitted by returning from the triplet state to the ground state is utilized, which is greater than the emission mode of fluorescence emission. It is expected to achieve 4 times the luminous efficiency. Examples of phosphorescent materials include heavy metal complexes such as platinum and iridium, which enable phosphorescence emission at room temperature due to the heavy element effect. It has been proposed.
  • Such organic-electric-mouth luminescence elements are expected as full-color displays, illumination light sources, and the like, and are now in practical use. On the other hand, various improvements have been made to organic-electric luminescence elements to meet the demands for longer drive life and lower power consumption!
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-313178
  • the present invention has been made in view of the above problems, and its main object is to provide an organic electroluminescent element having a longer driving life. Means for solving the problem
  • the invention according to claim 1 is provided between the pair of electrodes of the cathode and the anode, the light emitting layer, the hole transport layer provided on the anode side of the light emitting layer, and the cathode side of the light emitting layer.
  • an electron transport layer wherein the light emitting layer is composed of a light emitting dye and a host material having a nitrogen-containing aromatic heterocyclic ring, and the positive electrode adjacent to the light emitting layer.
  • the emission intensity derived from the hole transport layer is the emission intensity derived from the luminescent dye.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an organic EL element in an embodiment for explaining the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an organic EL element in Example 1.
  • FIG. 3 is a diagram showing standardized EL spectra of device samples 1 and 2.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the EL spectrum shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing normalized EL spectra of device samples 3 to 9.
  • FIG. 66 is an enlarged view of the EL spectrum shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing normalized EL spectra of device samples 10 to 12.
  • FIG. 8 is an enlarged view of the EL spectrum shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an organic EL element in Example 3.
  • the present inventors provide a light emitting layer, a hole transport layer provided on the cathode side of the light emitting layer, and an electron transport layer provided on the cathode side of the light emitting layer, between the pair of electrodes of the cathode and the anode. And the light emitting layer improves the driving life of the organic electoluminescence device comprising a luminescent dye, a host material having a nitrogen-containing aromatic heterocycle, and a catalyst.
  • Deterioration and hole transport material Deterioration due to the reduction of, it is possible to suppress degradation by acid I spoon or reduction of the host material, and found that it is possible to longer driving lifetime of the organic EL element.
  • the inventors of the present invention have a light emission intensity derived from the hole transport layer adjacent to the light-emitting layer, which is configured to have the above-described effect, to 100% of the light emission intensity derived from the light-emitting dye.
  • a hole injection layer containing an electron accepting material is laminated between the anode and the hole transport layer, and (2) the content of the luminescent dye in the light emitting layer is 6% by weight or less.
  • a hole injection layer containing an electron-accepting substance is laminated between the anode and the hole transport layer; and (2) The content of the luminescent dye in the light emitting layer is 6 wt% or more and less than 100 wt%. About some cases
  • the organic EL element 100 of the present embodiment is configured, for example, by laminating at least an anode 14, an organic material layer 16, and a cathode 18 on a transparent substrate 10 such as glass.
  • the organic material layer 16 is obtained by laminating a hole transport layer 164 made of an organic compound, a light emitting layer 166 made of an organic compound, and an electron transport layer 168 made of an organic compound.
  • the light emitting layer 166 is a layer that emits light by recombining the transported holes and the transported electrons.
  • the light emitting layer 166 has a thickness of 5 nm to 3000 nm and contains a light emitting dye and a host material.
  • the content of the luminescent dye in the light emitting layer 166 is 6% by weight or more and less than 100% by weight, and more preferably 6% by weight or more and 20% by weight or less.
  • the luminescent dye and the host material have a first reduction potential of the luminescent dye in which the first acid potential (ED +) of the luminescent dye is smaller than the first oxidation potential (EH +) of the host material ( If the ED) is smaller than the first reduction potential (EH) of the host material, it is selected appropriately so that it satisfies the desired properties.
  • the luminescent dye is preferably an organometallic complex represented by the following general formula (Chemical Formula 1), for example, Ir (ppy) (Chemical Formula 2). [0019] [Chemical 1]
  • M represents a metal
  • m + n represents a valence of the metal.
  • the metal include ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold.
  • m is an integer greater than or equal to
  • n is an integer greater than or equal to 1.
  • L represents a monovalent bidentate ligand. Ring a and ring b represent an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
  • the first acid potential (ED +) of the luminescent dye is smaller than the first acid potential (EH +) of the host material.
  • the first reduction potential (ED—) of the luminescent dye is less than that of the host material.
  • the host material does not need to accumulate a positive charge on the host molecule unnecessarily, and can carry electrons on an empty molecular orbital at an energy level lower than that of the luminescent dye. As a result, inferiority due to reduction of the luminescent dye. And deterioration of the host material due to acid or reduction.
  • a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound such as a pyridine compound is employed.
  • a force rubazole compound may be employed.
  • the host material is a compound having a powerful rubazolyl group and a pyridine ring in the same molecule as represented by the following general formulas (Chemical Formula 3 to Chemical Formula 5).
  • (Z represents a direct bond or an arbitrary linking group capable of conjugating nitrogen atoms of a force rubazole ring.
  • Q represents a direct bond leading to G.
  • B is a six-membered aromatic heterocycle having n N atoms as heteroatoms.
  • n is an integer of 1 to 3.
  • G binds to the C atom in the ortho and para positions of the N atom of ring B.
  • G When G is connected to Q, it represents a direct bond or any linking group connected to Q. When G does not lead to Q, it represents an aromatic hydrocarbon group.
  • a plurality of G present in one molecule may be the same or different.
  • Ring B may have a substituent other than G.
  • Zl, Z2 and ring A may have a substituent.
  • Z1 and Z2 may be the same or different.
  • Q represents a direct bond leading to G.
  • B is a six-membered aromatic heterocycle having n N atoms as heteroatoms.
  • G binds to the C atom in the ortho and para positions of the N atom of ring B.
  • G When G is connected to Q, it represents a direct bond or any linking group connected to Q.
  • n is an integer of 3-5.
  • a plurality of G present in one molecule may be the same or different.
  • Ring B may have a substituent other than G.
  • Z1 and Z2 represent a direct bond or an arbitrary linking group. Z1 and Z2 may be the same or different.
  • Ring Bl and ring B2 are pyridine rings.
  • Zl, Z2, ring Bl and ring B2 may each have a substituent. Specific examples include the following compounds.
  • the cathode 18 also has a metal force with a small work function, such as aluminum, magnesium, indium, silver, or an alloy thereof, and has a thickness of about ⁇ ! It is not limited to the force that can be used in the range of ⁇ 500nm.
  • the anode 14 is made of a conductive material having a large work function such as indium tin oxide (hereinafter referred to as ITO) and has a thickness of about 10 nm to 500 nm, or gold with a thickness of 10 nm to 150 nm.
  • ITO indium tin oxide
  • the present invention is not limited to this, and a material may be appropriately selected and used.
  • gold is used as the electrode material, the electrode is translucent in the thin film.
  • about the cathode 18 and the anode 14 at least one should just be transparent or semi-transparent.
  • the hole transport layer 164 is provided between the anode 14 (a hole injection layer when a hole injection layer is provided) and the light emitting layer 166, and is a layer that promotes hole transport. It functions to properly transport the holes to the light emitting layer 166.
  • the film thickness of the hole transport layer 164 is 5 nm to 3000 nm, and is not limited to a single layer, and may be composed of a plurality of different material covers. In the case of being composed of a plurality of layers, the hole transporting layer adjacent to the light-emitting layer is the first hole transporting layer, and the first hole transporting layer is more than the constituent layers of the other hole transporting layers.
  • the hole transporting material is a wide band gap having a low first reduction potential, the binding of excitons generated in the light emitting layer 166 to the light emitting layer 166 is further promoted, and the efficiency may be improved.
  • the material of the hole transport layer 164 preferably includes a triarylamine compound.
  • NPB Chemical Formula 12
  • the electron transport layer 168 is provided between the cathode 18 (or an electron injection layer when an electron injection layer is provided) and the light emitting layer 166, and is a layer that promotes electron transport. To transport properly.
  • the thickness of the electron transport layer 168 is 5 nm to 3000 nm, and is not limited to a single layer, and may be composed of a plurality of different material covers.
  • the electron transport layer adjacent to the light-emitting layer 166 is used as the first electron transport layer, and the first electron transport layer is composed of the first acid transport layer than the other constituent layers of the electron transport layer.
  • the material of the electron transport layer 168 preferably contains an organic aluminum complex compound.
  • Chemical formula 1 4 First acid potential of the luminescent dye (ED +), First acid potential of the host material (EH +), First reduction potential of the luminescent dye (ED—), First of the host material
  • the reduction potential (EH-) and the acid-reduction potential of the electron transport layer material can be determined by electrochemical measurement.
  • a method of electrochemical measurement will be described.
  • the supporting electrolyte tetrabutyl ammonium perchlorate, tetrabutyl ammonium hexafluorophosphate, etc. 0.ImolZl Glass-carbon electrode, platinum electrode as counter electrode, silver electrode as reference electrode,
  • the oxidation-reduction potential of the measurement target substance is calculated by oxidation-reduction of the measurement target substance at the working electrode and comparing the potential with the oxidation-reduction potential of a reference substance such as Huaisen.
  • the organic material layer 16 is a force exemplifying the structure of the hole transport layer 164 / light emitting layer 166Z electron transport layer 168, but is not limited to this. At least the hole transport layer 164 Z light emitting layer 166Z electron transport If it contains layer 168 ,.
  • an electron injection layer having an alkali metal compound such as LiF may be formed between the electron transport layer 168 and the cathode 18.
  • a hole injection layer such as a volphyrin compound such as copper phthalocyanine (CuPc) or a triarylamine compound may be laminated as a thin film between the anode 14 and the hole transport layer 164.
  • the hole injection layer preferably contains an electron-accepting compound, and its film thickness is 5 ⁇ ! It is suitable that it is ⁇ 3000 nm.
  • An electron-accepting compound is preferably a compound that has an oxidizing power and has the ability to accept one electron from a hole-transporting compound such as a triarylamine compound.
  • a hole-transporting compound such as a triarylamine compound.
  • Compounds with a force of 4 eV or more are preferred.
  • Compounds with a force of 5 eV or more are more preferred.
  • an organic salt-substituted onium salt and a high-valent inorganic compound are preferable in terms of having strong acid scents, and are soluble in various solvents and applicable to wet coating.
  • an organic salt-substituted onium salt, a cyan compound, and an aromatic boron compound are preferable.
  • the hole transport layer 164 is provided between the anode 14 (a hole injection layer when a hole injection layer is provided) and the light emitting layer 1 66, and is a layer that promotes hole transport, and emits holes. It works to transport properly to layer 166.
  • the film thickness dH of the hole transport layer 164 is 5 nm to 3000 nm, and it is necessary to determine that the relationship with the film thickness dE of the electron transport layer 168 is dH ⁇ dE.
  • the film thickness dH of the hole transport layer 164 and / or the film thickness dE of the electron transport layer 168 are preferably 5 nm to 500 nm.
  • the light-emitting layer 166 is a layer that recombines transported holes and transported electrons to emit fluorescence and emit Z or phosphorescence.
  • the light emitting layer 166 has a thickness dM of 5 ⁇ ! ⁇ 3000nm, containing luminescent dye and host material.
  • the electron transport layer 168 is provided between the cathode 18 (or an electron injection layer when an electron injection layer is provided) and the light emitting layer 166, and is a layer that promotes electron transport. To transport properly.
  • the thickness dE of the electron transport layer 168 is 5 nm to 3000 nm, and the relationship with the thickness dH of the hole transport layer 164 is determined so that dH ⁇ dE.
  • the hole injection layer in which a hole injection layer may be laminated between the anode and the hole transport layer may contain an electron-accepting substance.
  • the thickness of the hole injection layer is preferably 5 nm to 3000 nm.
  • 2% by weight of an aromatic diamine-containing polyether represented by the chemical formula 15 (weight average molecular weight 26, 900) and 0.4% by weight of the electron accepting material represented by the chemical formula 16 are added to the ethyl benzoate.
  • the hole injection layer 162 was formed by dropping a coating solution dissolved at a concentration of 1% onto the ITO anode 14 and spin-coating it under the condition of a rotational speed of 1500 rpm-30 seconds.
  • the film thickness after baking at 200 ° C for 15 minutes was 30 nm.
  • NPB was formed by vacuum deposition to form a hole transport layer 164 having a film thickness of 40 nm.
  • Ir (ppy) 3 of chemical formula 2 as the luminescent dye and a compound of chemical formula 8 as the host material were used, and a 40 nm light emitting layer was formed by co-vacuum deposition.
  • the content of Ir (ppy) 3 which is a luminescent dye in the light emitting layer 166 is 5%. Adjusted to 5 wt%.
  • LiF was deposited on the electron transport layer 168 as an electron injection layer 170 with a film thickness of lnm, and further, aluminum (A1) was deposited thereon as a cathode 18 with a film thickness of lOOnm, as shown in FIG.
  • Organic EL device sample 1 was prepared.
  • an organic EL device sample 2 was prepared in the same manner as in Example 1 except that copper phthalocyanine (CuPc) was formed by vacuum deposition to form a hole injection layer 162 having a thickness of 25 nm. Was made.
  • CuPc copper phthalocyanine
  • the peak intensity ratio of light emission derived from NPB which is layer 164 was determined. [0049] After that, the above-mentioned element sample was continuously driven at a current density of 7 mAZcm 2 , and the time during which the luminance decreased by 50% immediately after the start of measurement was measured.
  • the light emission derived from NPB is suppressed and the drive life is improved compared to the device sample 2 as a comparative example.
  • the hole injection layer 166 since the aromatic diamine-containing polyether containing an electron-accepting substance is used as the hole injection layer, the density of holes in the hole injection layer increases, and more The hole is easily supplied to the light emitting layer. As a result, in the light-emitting layer 166, the hole force mainly carried by the host material is trapped by the light-emitting dye in an electrically neutral state to generate a cationic light-emitting dye, and then the host material is transmitted. It is possible to reliably create a state where the electrons to be carried are supplied. Therefore, it is considered that deterioration due to reduction of the luminescent dye and deterioration due to oxidation or reduction of the host material can be suppressed, and a long driving life can be achieved.
  • the deposition rate of Ir (ppy), which is a luminescent dye, is changed, and the Ir (ppy) light-emitting layer 166 is changed.
  • the deposition rate of Ir (ppy), which is a luminescent dye, is changed, and the Ir (ppy) light-emitting layer 166 is changed.
  • the above element samples 3 to 9 were driven at a current density of 2.5 mAZcm 2 and the EL spectrum was measured.
  • a spectral radiance meter CS-1000A (Co-Power Minolta) was used for the measurement of the EL spectrum.
  • the measured EL spectra are shown in Figs. By this measurement, hole transport adjacent to the light-emitting layer 166 for light emission derived from Ir (ppy), which is a luminescent dye, is performed.
  • the peak intensity ratio of light emission derived from NPB which is layer 164 was determined.
  • the hole transport layer By making the content of Ir (ppy) in the optical layer 6% by weight or more, the hole transport layer
  • the hole force mainly carried by the host material is trapped by the light emitting dye in an electrically neutral state to form a cationic light emitting dye, and then the host material is formed. It is possible to reliably create a state in which electrons propagating are supplied. Therefore, luminescence It can be considered that the deterioration due to the reduction of the dye and the deterioration of the host material due to the oxidation or reduction of the host material can be suppressed, and a long driving life can be achieved.
  • Patent Document 1 driving is further reduced by reducing the content of Ir (ppy) to 0.5% by weight.
  • the light emitting layer host material of the example of Patent Document 1 is CBP.
  • CBP When CBP is used as a host material for the light emitting layer, CBP has a high hole transporting property.
  • a hole blocking layer is provided on the cathode side adjacent to the light emitting layer. It is essential to enter.
  • the hole blocking layer is generally composed of a material force that has a large first acid potential and an extremely high electron transporting property. The presence of holes cannot be tolerated, and if holes enter, the material itself will deteriorate.
  • organometallic complexes such as Ir (ppy) are positive as described above.
  • an organic electoluminescence (EL) element having a long driving life can be obtained.
  • Copper phthalocyanine (CuPc) (each 25 nm thick) is used for the hole injection layer 162
  • NPB is used for the hole transport layer 164
  • Ir p py
  • 5.5% by weight of the host material using the compound of formula 8,
  • the film thicknesses of the light emitting layer 166 and the electron transport layer 168 were variously changed as shown in Table 4.
  • the device sample 10 and the device sample 11 are examples of the present invention, and the device sample 12 is a comparative example.
  • LiF was deposited on each electron transport layer 168 as an electron injection layer 170 with a film thickness of lnm, and further, aluminum (A1) was deposited thereon with a film thickness of lOOnm as a cathode to produce an organic EL element 200. did.
  • the device sample was continuously driven at a current density of 7 mAZcm2, and the time during which the brightness decreased by 50% immediately after the start of measurement was measured.
  • the hole movement distance can be further shortened.
  • Many light holes are easily supplied to the light emitting layer.
  • the light emitting layer 166 after the holes transported mainly by the host material are captured by the light emitting dye in an electrically neutral state and the light emitting dye in the cationic state is generated, It is possible to reliably create a state in which propagating electrons are supplied. Therefore, it is considered that deterioration due to reduction of the luminescent dye and deterioration due to oxidation or reduction of the host material can be suppressed, and a long driving life can be achieved.
  • an organic electoluminescence (EL) element having a long driving life can be obtained.

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Abstract

　より長駆動寿命化した有機エレクトロルミネッセンス素子の提供を提供する。 　陰極と陽極の一対の電極間について、発光層と、前記発光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子輸送層と、を含む有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記発光層が、発光性色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、から成り、前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光が、前記発光性色素に由来する発光の１００分の１未満であることを特徴とする。

Description

明 細 書
有機エレクト口ルミネッセンス素子
技術分野
[0001] 本発明は、電流の注入によって発光する有機化合物のエレクト口ルミネッセンス（以 下、 ELともいう）を利用して、カゝかる物質を層状に形成した発光層を備えた有機エレ タトロルミネッセンス素子（以下、有機 EL素子ともいう）に関する。
背景技術
[0002] 一般に、有機材料を用いたディスプレイパネルを構成する各有機 EL素子は、表示 面としてのガラス基板上に、透明電極としての陽極、発光層を含む複数の有機材料 層、金属電極力もなる陰極を、順次、薄膜として積層した構造を有している。
[0003] 有機材料層には、発光層の他に、正孔注入層、正孔輸送層などの正孔輸送能を 持つ材料からなる発光層の陽極側に備えられる層や、電子輸送層、電子注入層など の電子輸送能を持つ材料力 なる発光層の陰極側に備えられる層などが含まれ、こ れらの層が様々に組み合わせて設けられた構成の有機 EL素子が提案されて 、る。
[0004] 発光層並びに電子輸送層、正孔輸送層などの積層体からなる有機材料層を有す る有機 EL素子に電界が印加されると、陽極からは正孔が、陰極からは電子が注入さ れる。有機 EL素子は、この電子と正孔が発光層において再結合し、励起子が形成さ れ、それが基底状態に戻るときに放出される発光を利用したものである。発光の高効 率化や素子を安定駆動させるために、発光層に発光性色素をゲスト材料としてドー プすることちある。
[0005] 近年、発光層に蛍光材料の他に、りん光材料を利用することも提案されている。量 子物理化学からは統計的に有機 EL素子の発光層において、電子と正孔の再結合 後の一重項励起子と三重項励起子の発生確率が 1 : 3と考えられている。このため、 一重項状態から直接基底状態に戻ることで発光する蛍光と比較し、三重項状態から 基底状態に戻ることで発光するりん光を利用することで蛍光発光の発光態様よりも、 最大で 4倍の発光効率の達成が期待される。りん光材料としては、白金やイリジウム などの重金属錯体が挙げられ、重元素効果により、室温でのりん光発光を可能とする ことが提案されている。
[0006] このような有機エレクト口ルミネッセンス素子は、フルカラーディスプレイや照明光源 などとして期待されており、現在、実用化が始まりつつある。また、一方では、長駆動 寿命化や低消費電力化等の要求に答えるため、有機エレクト口ルミネッセンス素子に 関して様々な改良がなされて!/、る。
[0007] 例えば、下記特許文献 1では、発光層に発光性色素としてイリジウム錯体を、ホスト 材料として 4, 4' -N, N，—ジカルバゾール—ビフエ-ル（略称 CBP)を用い、長駆 動寿命化したとされる有機エレクト口ルミネッセンス素子にっ 、て報告されて 、る。 特許文献 1 :特開 2001— 313178号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] し力しながら、有機エレクト口ルミネッセンス素子の長駆動寿命化は、大きな課題で あり、さらなる長駆動寿命化が望まれている。
[0009] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、より長駆動寿命化した有機エレ タトロルミネッセンス素子の提供をその主な目的とする。 課題を解決するための手段
[0010] 請求項 1に記載の発明は、陰極と陽極の一対の電極間について、発光層と前記発 光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子 輸送層と、を含む有機エレクト口ルミネッセンス素子であって、前記発光層が、発光性 色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、力 成り、前記発光層に隣接し た前記正孔輸送層に由来する発光強度が、前記発光性色素に由来する発光強度の
100分の 1未満であることを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明を説明するための実施の形態における有機 EL素子の断面図である。
[図 2]実施例 1における有機 EL素子の断面図である。
[図 3]素子サンプル 1および 2の規格ィ匕した ELスペクトルを示す図である。
[図 4]図 3に示した ELスペクトルの拡大図である。
O
[図 5]素子サンプル 3〜9の規格化した ELスペクトルを示す図である。
1—
[図 66]図 5に示した ELスペクトルの拡大図である。
[図 7]素子サンプル 10〜 12の規格化した ELスペクトルを示す図である
[図 8]図 7に示した ELスペクトルの拡大図である。
[図 9]実施例 3における有機 EL素子の断面図である。
符号の説明
14 · · '陽極
16 · · '有機材料層
18 · · ，陰極
100、 200· · ·有機 EL素子
162' · ·正孔注入層
164' · ·正孔輸送層
166 ' · ·発光層
168 ' • ·電ナ J达眉
170' · ·電子注入層
発明を実施するための最良の形態
013] 本発明者らは、陰極と陽極の一対の電極間について、発光層と、前記発光層の陽 極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側に備えられる電子輸送層と、 を含む有機エレクト口ルミネッセンス素子であって、前記発光層が、発光性色素と、含 窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、カゝら成る有機エレクト口ルミネッセンス素子 の駆動寿命を改善する目的で、前記発光性色素に由来する発光強度と、前記発光 層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光強度との関係につ!、て鋭意検討した 結果、前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光を、前記発光性色素 に由来する発光の 100分の 1未満とすることにより、より多くの正孔を発光層に確実に 供給できるため、発光性色素の還元による劣化、及び、正孔輸送材料の還元による 劣化、ホスト材料の酸ィ匕あるいは還元による劣化を抑制することができ、有機 EL素子 の駆動寿命をより長くすることができることを見出した。 [0014] 本発明者らは、上述の効果を有するための構成である前記発光層に隣接した前記 正孔輸送層に由来する発光強度を、前記発光性色素に由来する発光強度の 100分 の 1未満とする方法として、 (1)陽極及び正孔輸送層間に電子受容性物質を含む正 孔注入層を積層すること、 (2)発光性色素の発光層中における含有量が 6重量％以 上、 100重量％未満であること、（3)正孔輸送層の膜厚 (膜厚 = dH)と電子輸送層の 膜厚 (膜厚 = dE)との関係を dH≤dEとすること、の 3つの方法があることを見いだした
[0015] 以下、これら 3つの方法についての実施の形態を図面に基づいて説明する。
(1)陽極及び正孔輸送層間に電子受容性物質を含む正孔注入層を積層すること、 及び（2)発光性色素の発光層中における含有量が 6重量％以上、 100重量％未満 である場合について
まず、本発明の特徴部分である発光層 166を含む有機 EL素子 100の構成につい て説明する。
[0016] 本実施形態の有機 EL素子 100は、図 1に示すように、例えば、ガラスなどの透明基 板 10上にて、少なくとも陽極 14、有機材料層 16、陰極 18が積層されて構成されて おり、有機材料層 16は、有機化合物からなる正孔輸送層 164、有機化合物からなる 発光層 166、有機化合物からなる電子輸送層 168が積層されて得られる。
次に、有機 EL素子 100のうち本発明の特徴部分である発光層 166について詳細に 説明する。
[0017] 発光層 166は、輸送された正孔と同じく輸送された電子とを再結合させ、発光させる 層である。発光層 166は、その膜厚が 5nm〜3000nmであり、発光性色素とホスト材 料を含有している。発光性色素の発光層 166中における含有量は、 6重量％以上、 1 00重量％未満であり、 6重量％以上、 20重量％以下がより好適である。
[0018] 発光性色素とホスト材料は、発光性色素の第一酸ィ匕電位 (ED + )がホスト材料の第 一酸化電位 (EH + )よりも小さぐ発光性色素の第一還元電位 (ED )がホスト材料 の第一還元電位 (EH )より小さいものが好ましぐその性質を満たすものになるよう に適宜選択すればょ 、。発光性色素は下記一般式 (化学式 1)で表される有機金属 錯体が好適であり、例えば Ir (ppy) (化学式 2)などが採用できる。 [0019] [化 1]
Figure imgf000007_0001
化学式 1 式中、 Mは金属、 m+nは該金属の価数を表す。金属としては、ルテニウム、ロジゥ ム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金などが挙げられる。 mは 0以上の整数、 nは 1以上の整数である。 Lは 1価の二座配位子を表す。環 a及び 環 bは、置換基を有してよい芳香族炭化水素基を表す。
[0020] [化 2]
化学式 2
Figure imgf000007_0002
発光性色素の第一酸ィ匕電位 (ED + )がホスト材料の第一酸ィ匕電位 (EH + )よりも 小さぐ前記発光性色素の第一還元電位 (ED—）が前記ホスト材料の第一還元電位 (EH— )よりも小さくすることにより、発光層 166内において、主としてホスト材料が運 搬する正孔が、電気的に中性の状態にある前記発光性色素にスムーズに捕捉され て、カチオン状態の発光性色素が効率よく生成する。そこへホスト材料が伝搬する電 子が供給される状況ができる。即ち、発光性色素は、中性状態では電気的な還元を 受けないため、ァ-オン状態にはならない。また、ホスト材料は、無駄に正電荷をホス ト分子上にため込む必要がなくなる上、発光性色素よりも低いエネルギー準位にある 空の分子軌道上で電子を運ぶことができる。これにより、発光性色素の還元による劣 ィ匕、及び、ホスト材料の酸ィ匕あるいは還元による劣化を抑制することができる。
[0021] ホスト材料には、ピリジン化合物等の含窒素芳香族複素環化合物が採用される。ま た、該含窒素芳香族複素環化合物に加えて、力ルバゾール化合物を採用してもよい 。また、ホスト材料が、下記一般式 (化学式 3〜化学式 5)に示すような同一分子内に力 ルバゾリル基及びピリジン環を有する化合物であるのがより好適である。
[0022] [化 3]
Figure imgf000008_0001
化学式 3
(Zは、直接結合、あるいは、力ルバゾール環の窒素原子同士を共役可能とする任意 の連結基を表す。
Qは、 Gにつながる直接結合を表す。
Bは、ヘテロ原子として N原子を n個有する六員環の芳香族複素環である。
nは、 1〜3の整数である。
Gは、環 Bの N原子のオルト位及びパラ位にある C原子に結合する。
Gは、 Qにつながる場合は、 Qにつながる直接結合または任意の連結基を表す。 Gは、 Qにつながらない場合は、芳香族炭化水素基を表す。
一分子中に存在する複数個の Gは、同一であっても異なって 、てもよ 、。
環 Bは、 G以外にも置換基を有していてもよい。 )
[0023] [化 4]
Figure imgf000009_0001
化学式 4
(Zl及び Z2は、直接結合または任意の連結基を表す。
Zl、 Z2及び環 Aは、置換基を有していてもよい。
Z1及び Z2は、同一であっても異なっていてもよい。
Qは、 Gにつながる直接結合を表す。
Bは、ヘテロ原子として N原子を n個有する六員環の芳香族複素環である。
Gは、環 Bの N原子のオルト位及びパラ位にある C原子に結合する。
Gは、 Qにつながる場合は、 Qにつながる直接結合または任意の連結基を表す。
Gは、 Qにつながらない場合は、芳香族炭化水素基を表す。
mは、 3〜5の整数である。
一分子中に存在する複数個の Gは、同一であっても異なって 、てもよ 、。
環 Bは、 G以外にも置換基を有していてもよい。 )
[化 5]
Figure imgf000009_0002
化学式 5
(Z1及び Z2は、直接結合又は任意の連結基を表す。 Z1及び Z2は同一であっても 異なっていても良い。 環 Bl及び環 B2は、ピリジン環である。
Zl、 Z2、環 Bl及び環 B2は、それぞれ置換基を有していても良い。 ) 具体例としては、下記のような化合物が挙げられる。
[0025] [化 6]
Figure imgf000010_0001
[0028] [ィ匕 9]
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000011_0003
化学式 i i 次に、有機 EL素子 100のうち発光層 166以外の構成にっ 、て説明する。
[0031] 陰極 18には、例えば、アルミニウム、マグネシウム、インジウム、銀又は各々の合金 等の仕事関数が小さな金属力もなり厚さが約 ΙΟηπ！〜 500nm程度のものが用い得る 力 れに限られることなく適宜材料を選択して用いればよ!、。
[0032] 陽極 14には、インジウムすず酸化物（以下、 ITOと 、う）等の仕事関数の大きな導 電性材料からなり厚さが 10nm〜500nm程度で、又は金で厚さが 10nm〜150nm 程度のものが用い得るがこれに限られることなく適宜材料を選択して用いればよい。 なお、金を電極材料として用いた場合には、薄膜では電極は半透明の状態となる。 陰極 18及び陽極 14について、少なくとも一方が透明又は半透明であればよい。
[0033] 正孔輸送層 164は、陽極 14 (正孔注入層を設けた場合は正孔注入層）と発光層 1 66の間に設けられ、正孔の輸送を促進させる層であり、正孔を発光層 166まで適切 に輸送する働きを持つ。正孔輸送層 164の膜厚は 5nm〜3000nmであり、単層に 限られず、複数の異なる材料カゝら構成されていてもよい。複数の層から構成される場 合において、発光層と隣接する正孔輸送層を第一の正孔輸送層とし、それ以外の正 孔輸送層の構成層よりも第一の正孔輸送層を第一還元電位の小さいワイドバンドギ ヤップの正孔輸送性材料から構成すると、発光層 166内で生成した励起子の発光層 166内への束縛がより促進され、効率が向上する場合がある。
[0034] 正孔輸送層 164の材質にっ 、ては、トリアリールアミンィ匕合物が含まれて 、ると好 適である。材質については、例えば、 NPB (化学式 12)などが採用できる。
[0035] [化 12]
Figure imgf000012_0001
化学式 1 2 電子輸送層 168は、陰極 18 (電子注入層を設けた場合には電子注入層）と発光層 166の間に設けられ、電子の輸送を促進させる層であり、電子を発光層 166まで適 切に輸送する働きを持つ。電子輸送層 168の膜厚は 5nm〜3000nmであり、単層 に限られず、複数の異なる材料カゝら構成されていてもよい。複数の層から構成される 場合において、発光層 166と隣接する電子輸送層を第一の電子輸送層とし、それ以 外の電子輸送層の構成層よりも第一の電子輸送層を第一酸ィ匕電位の大きいワイドバ ンドギャップの電子輸送性材料から構成すると、発光層 166内で生成した励起子の 発光層内への束縛がより促進され、効率が向上する場合がある。
[0036] 電子輸送層 168の材質については、有機アルミ錯体ィ匕合物が含まれていると好適 である。例えば、 Alq (ィ匕学式 13)、 BAlq (化学式 14)が採用できる力 これに限定さ
3
れない。
[0037] [化 13]
化学式 1 3
[0038] [化 14]
Figure imgf000013_0001
化学式 1 4 発光性色素の第一酸ィ匕電位 (ED + )、ホスト材料の第一酸ィ匕電位 (EH + )、発光 性色素の第一還元電位 (ED—）、ホスト材料の第一還元電位 (EH—）、電子輸送層 の材料などについての酸ィ匕還元電位は電気化学的測定によって求めることができる
[0039] 電気化学的測定の方法につ!、て説明する。支持電解質として過塩素酸テトラプチ ルアンモ -ゥムやへキサフルォロリン酸テトラプチルアンモ-ゥム等 0. ImolZl程度 含有させた有機溶媒に、測定対象物質を 0. l〜2mM程度溶解させ、作用電極とし てグラッシ一カーボン電極、対電極として白金電極、参照電極として銀電極を用い、 作用電極にて測定対象物質を酸化還元し、それらの電位をフエ口セン等の基準物質 の酸化還元電位と比較することにより、該測定対象物質の酸化還元電位を算出する
[0040] 一例として、上記の方法で測定した Ir(ppy) 、化学式 6〜： L 1の化合物、 Alq、 BA1
3 3 q及び CBPの酸ィ匕還元電位を表 1にまとめる。
[0041] [表 1]
各化合物の酸化還元電位
Figure imgf000014_0001
なお本実施形態では、有機材料層 16は、正孔輸送層 164/発光層 166Z電子輸 送層 168という構造を例示した力 これに限られることなく少なくとも正孔輸送層 164 Z発光層 166Z電子輸送層 168とを含むものであればょ 、。例えば電子輸送層 168 及び陰極 18間に LiFなどのアルカリ金属化合物等力もなる電子注入層を形成しても よい。また陽極 14及び正孔輸送層 164間に、銅フタロシアニン（CuPc)などのボルフ ィリン化合物、または、トリアリールアミンィ匕合物などの正孔注入層を薄膜として積層、 成膜してもよい。正孔注入層は、電子受容性ィ匕合物を含んでいることが好ましく、そ の膜厚は、 5ηπ！〜 3000nmであると好適である。
電子受容性ィ匕合物とは、酸化力を有し、トリアリールアミンィ匕合物などの正孔輸送性 化合物から一電子受容する能力を有する化合物が好ましぐ具体的には、電子親和 力が 4eV以上である化合物が好ましぐ 5eV以上の化合物である化合物がさらに好 ましい。
[0042] 例としては、 4 イソプロピル 4'ーメチルジフエ-ルョードニゥムテトラキス（ペンタ フルオロフヱ-ル)ボラート等の有機基の置換したォ -ゥム塩、塩ィ匕鉄 (III) (特開平 1 1— 251067号）、ペルォキソ二硫酸アンモ-ゥム等の高原子価の無機化合物、テト ラシァノエチレン等のシァノ化合物、トリス（ペンタフルォロフエ-ル）ボラン（特開 200 3— 31365号公報)等の芳香族ホウ素化合物、フラーレン誘導体、ヨウ素等が挙げら れる。
上述の化合物のうち、強い酸ィ匕カを有する点で有機基の置換したォ -ゥム塩、高 原子価の無機化合物が好ましぐ種々の溶媒に可溶で湿式塗布に適用可能である 点で有機基の置換したォ -ゥム塩、シァノ化合物、芳香族ホウ素化合物が好ましい。 以上、上述するような構成をとることによって、より長駆動寿命化した有機エレクトロル ミネッセンス素子の提供を提供することができる。
(3)正孔輸送層の膜厚 (膜厚 = dH)と電子輸送層の膜厚 (膜厚 = dE)との関係を dH ≤dEとする場合について
以下、本発明の特徴部分について詳細に説明するが、（1)及び (2)の説明と同様 の部分は省略する。
発光層 166の膜厚（dM)が、 5nm〜3000nmであること、電子輸送層の膜厚 (膜厚 =dE； 5nm〜3000nm)と正孔輸送層の膜厚（膜厚 = dH; 5nm〜3000nm)との関 係が dH≤dEであることを特徴とするものである。
正孔輸送層 164は、陽極 14 (正孔注入層を設けた場合は正孔注入層）と発光層 1 66の間に設けられ、正孔の輸送を促進させる層であり、正孔を発光層 166まで適切 に輸送する働きを持つ。正孔輸送層 164の膜厚 dHは 5nm〜3000nmであり、電子 輸送層 168の膜厚 dEとの関係が dH≤dEであるように決定することが必要である。好 適には正孔輸送層 164の膜厚 dHおよび/または電子輸送層 168の膜厚 dEは 5nm 〜500nmであることが好適である。
[0043] 正孔輸送層 164の膜厚 dHと発光層 166の膜厚 dMとの関係力 dH≤dMであるよ うに膜厚を決定すると好適である。 発光層 166は、輸送された正孔と同じく輸送された電子とを再結合させ、蛍光発光、 および Zまたは、りん光発光させる層である。発光層 166は、その膜厚 dMが 5ηπ！〜 3000nmであり、発光性色素とホスト材料を含有して 、る。
[0044] 電子輸送層 168は、陰極 18 (電子注入層を設けた場合には電子注入層）と発光層 166の間に設けられ、電子の輸送を促進させる層であり、電子を発光層 166まで適 切に輸送する働きを持つ。電子輸送層 168の膜厚 dEは 5nm〜3000nmであり、正 孔輸送層 164の膜厚 dHとの関係が dH≤ dEであるように決定する。
陽極と正孔輸送層との間に正孔注入層を積層してもよぐ正孔注入層は電子受容性 物質を含んでいてもよい。正孔注入層の膜厚は、 5nm〜3000nmであると好適であ る。
以上、上述するような構成をとることによって、より長駆動寿命化した有機エレクトロル ミネッセンス素子の提供を提供することができる。
実施例
[0045] (1)陽極及び正孔輸送層間に電子受容性物質を含む正孔注入層を積層すること、 及び（2)発光性色素の発光層中における含有量が 6重量％以上、 100重量％未満 であることについての実施例
(実施例 1)
具体的に、サンプルの有機 EL素子を複数作成して、その駆動寿命を評価した。 サンプルでは、図 2に示すようにそれぞれガラス基板 10上の ITO (膜厚 1 lOnm)陽 極 14上に材料を順次成膜し、下記構成の有機 EL素子を作製した。
[0046] 安息香酸ェチルに化学式 15に示される芳香族ジァミン含有ポリエーテル (重量平 均分子量 26, 900)を 2重量％及びィ匕学式 16に示される電子受容性物質を 0. 4重 量％の濃度で溶解させた塗布液を ITO陽極 14上に滴下し、回転数 1500rpm— 30 秒間の条件でスピンコートすることによって正孔注入層 162を形成した。 200°Cで 15 分間焼成した後の膜厚は 30nmであった。次に、真空蒸着により NPBを成膜し、膜 厚 40nmの正孔輸送層 164を形成した。さらに、発光性色素として化学式 2の Ir (ppy ) 3とホスト材料として化学式 8の化合物を用い、共真空蒸着により 40nmの発光層を 形成した。このとき、発光性色素である Ir (ppy) 3の発光層 166中における含有量を 5 . 5重量％に調整した。さらに、電子輸送層 168上に電子注入層 170として LiFを膜 厚 lnmで蒸着し、さら〖こ、その上に陰極 18としてアルミニウム (A1)を膜厚 lOOnm積 層し、図 2に示すように有機 EL素子サンプル 1を作製した。
[化 15]
Figure imgf000017_0001
化学式 1 5 [化 16]
Figure imgf000017_0002
(比較例 1)
芳香族ジァミン含有ポリエーテルに代えて、銅フタロシアニン (CuPc)を真空蒸着よ り成膜し、膜厚 25nmの正孔注入層 162とした以外は、実施例 1と同様に有機 EL素 子サンプル 2を作製した。
(サンプル 1、 2の比較実験及びその結果）
上記の素子サンプル 1及び 2を、電流密度 2. 5mAZcm2で駆動し、 ELスペクトル の測定を行った。 ELスペクトルの測定には、分光放射輝度計 CS— 1000A (コ -カミ ノルタ)を用いた。測定した ELスペクトルを図 3及び図 4に示す。この測定により、発光 性色素である Ir (ppy) に由来する発光に対する、発光層 166に隣接した正孔輸送
3
層 164である NPBに由来する発光のピーク強度比を求めた。 [0049] この後、上記の素子サンプルを、電流密度 7mAZcm2で連続駆動し、その輝度が 測定開始直後から 50%減少する時間を測定した。
これらの測定結果を表 2にまとめる。
[0050] [表 2] 素子サンプルの発光ピーク強度比測定及び連続駆動試験結果
Figure imgf000018_0001
表 2からわ力るように、実施例である素子サンプル 1では、比較例である素子サンプ ル 2に対して、 NPBに由来する発光が抑制され、駆動寿命が改善されている。
素子サンプル 1では、正孔注入層として、電子受容性物質を含む芳香族ジァミン含 有ポリエーテルが用いられていることから、正孔注入層中の正孔の密度が増加し、よ り多くの正孔が発光層に供給され易い状態ができている。これにより、発光層 166内 において、主としてホスト材料が運搬する正孔力 電気的に中性の状態にある発光 性色素に捕捉されて、カチオン状態の発光性色素が生成した後に、ホスト材料が伝 搬する電子が供給される状態を確実に作ることができる。よって、発光性色素の還元 による劣化、及び、ホスト材料の酸ィ匕あるいは還元による劣化を抑制することができ、 長駆動寿命化を達成できると考えられる。
[0051] (実施例 2)
発光性色素である Ir (ppy) の蒸着速度を変化させ、 Ir(ppy) の発光層 166中にお
3 3
ける含有量を 6重量％ (素子サンプル 3)、 7. 5重量％ (素子サンプル 4)、 9重量％ ( 素子サンプル 5)、 10. 5重量％(素子サンプル 6)及び 12重量％(素子サンプル 7)と した以外は、実施例 1と同様に有機 EL素子サンプルを作製した。
(比較例 2)
発光性色素である Ir (ppy) の蒸着速度を変化させ、 Ir(ppy) の発光層 166中にお
3 3
ける含有量を 3重量％ (素子サンプル 8)及び 4. 5重量％ (素子サンプル 9)とした以 外は、実施例 1と同様に有機 EL素子サンプルを作製した。
(サンプル 3〜9の比較実験及びその結果）
上記の素子サンプル 3〜9を、電流密度 2. 5mAZcm2で駆動し、 ELスペクトルの 測定を行った。 ELスペクトルの測定には、分光放射輝度計 CS— 1000A (コ-力ミノ ルタ)を用いた。測定した ELスペクトルを図 5及び図 6に示す。この測定により、発光 性色素である Ir (ppy) に由来する発光に対する、発光層 166に隣接した正孔輸送
3
層 164である NPBに由来する発光のピーク強度比を求めた。
[0052] この後、上記の素子サンプルを、電流密度 lOmAZcm2で連続駆動し、その輝度 が測定開始直後から 50%減少する時間を測定した。
これらの測定結果を表 3にまとめる。
[0053] [表 3]
素子サンプルの I r ( p p y ) s含有量と発光ピーク強度比測定及ぴ連続駆動試験結果
Figure imgf000019_0001
表 3からわ力るように、実施例である素子サンプル 3〜7では、比較例である素子サ ンプル 8及び 9に対して、 NPBに由来する発光が抑制され、駆動寿命が改善されて いる。 Ir (ppy) に代表される有機金属錯体は、正孔輸送性を有していることから、発
3
光層中における Ir (ppy) の含有量を 6重量％以上とすることによって、正孔輸送層
3
から発光層により多くの正孔がさらに供給され易い状態ができている。これにより、発 光層 166内において、主としてホスト材料が運搬する正孔力 電気的に中性の状態 にある発光性色素に捕捉されて、カチオン状態の発光性色素が生成した後に、ホス ト材料が伝搬する電子が供給される状態を確実に作ることができる。よって、発光性 色素の還元による劣化、及び、ホスト材料の酸ィ匕あるいは還元による劣化を抑制する ことができ、長駆動寿命化を達成できると考えられる。
[0054] 特許文献 1には、 Ir(ppy) の含有量を 0. 5重量％と薄くすることによって、より駆動
3
寿命が改善されることが示されている。特許文献 1の実施例の発光層ホスト材料は C BPである。 CBPを発光層ホスト材料に用いた場合、 CBPは高い正孔輸送性を有す るため、素子の高効率ィ匕のためには、発光層に隣接して陰極側に正孔阻止層を揷 入することが不可欠である。正孔阻止層は、第一酸ィ匕電位が大きぐかつ、電子輸送 性が極めて高い材料力 構成されるのが一般的である力 電子輸送性が高いが故に 、正孔阻止層中での正孔の存在を許容できず、正孔が侵入した場合は材料自体の 劣化がおこると考えられる。一方、 Ir (ppy) のような有機金属錯体は、上述のように正
3
孔輸送性を有することから、長駆動寿命化のためには、正孔輸送層から発光層中へ 過剰な正孔が供給されな 、状態を作ることが望ま 、と考えられる。
[0055] このように、本発明に開示した素子構成と特許文献 1に開示の素子構成とでは、駆 動に対する素子の劣化機構が異なることから、駆動寿命に対する、発光層中におけ る有機金属錯体含有量の効果が異なってくる。
[0056] 以上力 本実施例によると、長駆動寿命化した有機エレクト口ルミネッセンス (EL) 素子を得ることができる。
(3)正孔輸送層の膜厚 (膜厚 = dH)と電子輸送層の膜厚 (膜厚 = dE)との関係を dH ≤dEとすることについての実施例
(実施例 3及び比較例 3)
具体的に、サンプルの有機 EL素子を複数作製して、その駆動寿命を評価した。 サンプルでは、それぞれ基板上の ITO (膜厚 l lOnm)陽極 14上に、以下図 7に示す ように材料を順次成膜し、下記構成の有機 EL素子 200を作製した。
[0057] 正孔注入層 162に銅フタロシアニン（CuPc) (それぞれ膜厚 25nm)を用い、正孔 輸送層 164に NPBを用い、発光層 166に発光性色素として化学式 2で示される Ir (p py) を 5. 5重量％添加したホスト材料の化学式 8の化合物を用い、電子輸送層 168
3
に Alqを用い、有機材料層を図 7に示すように積層した。このとき、正孔輸送層 164
3
、発光層 166、電子輸送層 168の各々の膜厚を表 4に示すように、種々変更した。 [0058] 素子サンプル 10及び素子サンプル 11が本発明の実施例と、素子サンプル 12が比 較例となる。さらに、それぞれの電子輸送層 168上に電子注入層 170として LiFを膜 厚 lnmで蒸着し、さら〖こ、その上に陰極としてアルミニウム (A1)を膜厚 lOOnm積層し 、有機 EL素子 200を作製した。
(サンプル 10、 11及び 12の比較実験及びその結果）
上記素子サンプルを、電流密度 7mAZcm2で連続駆動し、その輝度が測定開始 直後から 50%減少する時間を測定した。
これらの測定結果を表 4にまとめる。
[0059] [表 4]
Figure imgf000021_0001
表 4からわ力るように、実施例である素子サンプル 10及び 11では、比較例である素 子サンプル 12に対して、駆動寿命が改善されている。
正孔輸送層の膜厚 (膜厚 = dH)と電子輸送層の膜厚 (膜厚 = dE)との関係を dH≤ d Eとすることによって、より正孔の移動距離を短くできることから、発光層により多くの正 孔が供給され易い状態ができている。これにより、発光層 166内において、主として ホスト材料が運搬する正孔が、電気的に中性の状態にある発光性色素に捕捉されて 、カチオン状態の発光性色素が生成した後に、ホスト材料が伝搬する電子が供給さ れる状態を確実に作ることができる。よって、発光性色素の還元による劣化、及び、ホ スト材料の酸ィ匕あるいは還元による劣化を抑制することができ、長駆動寿命化を達成 できると考えられる。
以上力も本実施例によると、長駆動寿命化した有機エレクト口ルミネッセンス (EL)素 子を得ることができる。

Claims

請求の範囲
[1] 陰極と陽極の一対の電極間について、
発光層と、前記発光層の陽極側に備えられる正孔輸送層と、前記発光層の陰極側 に備えられる電子輸送層と、を含む有機エレクト口ルミネッセンス素子であって、 前記発光層が、発光性色素と、含窒素芳香族複素環を有するホスト材料と、力 成 り、
前記発光層に隣接した前記正孔輸送層に由来する発光強度が、前記発光性色素 に由来する発光強度の 100分の 1未満であることを特徴とする有機エレクト口ルミネッ センス素子。
[2] 前記発光性色素の前記発光層中における含有量が、 6重量％以上、 100重量％ 未満であることを特徴とする請求項 1に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[3] 前記発光性色素の第一酸ィ匕電位 (ED + )が前記ホスト材料の第一酸ィ匕電位 (EH
+ )よりも小さく、
前記発光性色素の第一還元電位 (ED—）が前記ホスト材料の第一還元電位 (EH ―)よりも小さいことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載の有機エレクトロルミネ ッセンス素子。
[4] 前記発光性色素が下記一般式で示される有機金属錯体であることを特徴とする請 求項 1乃至請求項 3のいずれ力 1つに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[化 1]
Figure imgf000022_0001
化学式 1 式中、 Mは金属を表し、 m+nは該金属の価数を表す。 前記発光層には、カルバゾールイ匕合物が含まれることを特徴とする請求項 1乃至 求項 4のいずれ力 1つに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
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