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WO2007069741A1 - 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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WO2007069741A1
WO2007069741A1 PCT/JP2006/325099 JP2006325099W WO2007069741A1 WO 2007069741 A1 WO2007069741 A1 WO 2007069741A1 JP 2006325099 W JP2006325099 W JP 2006325099W WO 2007069741 A1 WO2007069741 A1 WO 2007069741A1
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WO
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electron transport
transport layer
organic
electron
layer
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PCT/JP2006/325099
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English (en)
French (fr)
Inventor
Taishi Tsuji
Masayoshi Yabe
Tomoyuki Ogata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Pioneer Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Pioneer Corp
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Publication date
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Priority to US12/096,825 priority patent/US8592052B2/en
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    • H10K50/181—Electron blocking layers

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, and phosphorescence at room temperature is possible due to the heavy element effect. And have 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.
  • the invention according to claim 1 is an organic electroluminescent device comprising: a light emitting layer; a hole transport layer provided on the anode side of the light emitting layer; and an electron transport layer provided on the cathode side of the light emitting layer.
  • a hole transport layer provided on the anode side of the light emitting layer
  • an electron transport layer provided on the cathode side of the light emitting layer.
  • at least one of the layers constituting the electron transport layer includes an electron transfer control substance that controls electron transfer.
  • 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 an example.
  • the inventors of the present invention provide an organic electoluminescence device comprising a light emitting layer, a hole transport layer provided on the anode side of the light emitting layer, and an electron transport layer provided on the cathode side of the light emitting layer.
  • the electron transport is controlled in at least one of the layers constituting the electron transport layer. It has been found that the drive life can be further increased by including an electron transfer control substance.
  • 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 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 has a function of appropriately transporting electrons to the light emitting layer 166.
  • the film 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 materials.
  • At least one of the layers constituting the electron transport layer 168 includes an organoaluminum complex compound.
  • an organoaluminum complex compound for example, Alq (1) and BAlq (2) are used.
  • At least one of the layers constituting the electron transport layer 168 contains an electron transport material and an electron transfer control substance that controls the movement of electrons.
  • the content of the electron transfer control substance is 0.05% by weight or more and less than 100% by weight, and more preferably 0.1% by weight or more and less than 20% by weight.
  • Examples of the electron transfer control substance include an insulating substance and a low electron mobility substance, and the first reduction potential (EO-) is higher than the first reduction potential (ET-) of the electron transport material.
  • the first reduction potential (EO-) is higher than the first reduction potential (ET-) of the electron transport material.
  • a substance having a first reduction potential (EO ⁇ ) higher than the first reduction potential (ET ⁇ ) of the electron transport material can be used.
  • the electron transfer control substance acts as a substance having an energy barrier, and reduces the conduction cross section of the electron transport layer 168.
  • the electron transfer control substance that acts as a substance having an energy barrier against electron transfer as described above, if the electron transport material is, for example, Alq,
  • the electron transfer control substance captures electrons. Acts as a site, slowing the electron movement during the electron transport.
  • the electron transport material is, for example, Alq, the following DCJTB (scientific formula 5), ruble
  • the electron transport layer 168 includes a layer containing an electron transfer control substance that acts as a substance having an energy barrier against electron transfer, and an electron transfer that acts as a site for capturing electrons. It is possible to include both the layer containing the control substance.
  • the electron transport layer 168 includes a first electron transport layer 168a and a second electron transport layer 168c, and the first electron transport layer 168a and the first electron transport layer 168a. Between the two-electron transport layer 168c, a layer 168b composed only of an electron transfer control substance may be included.
  • the first reduction potential (ET—) of the electron transport material and the first reduction potential (EO—) of the electron transfer control substance are measured electrochemically. Can be determined by
  • the mobility of electrons in the electron transport layer including the electron transfer control substance is 10 _1 cm 2 ZV 'sec or more and 10 _4 cm 2 / V ⁇ sec or less. It is more preferable that 10 ⁇ 1 cm 2 ZV ′ sec or more and 10 _6 cm 2 ZV ′ sec or less.
  • Examples of the cathode 18 include aluminum, magnesium, indium, silver, and alloys thereof.
  • the thickness is about ⁇ ⁇ ⁇ with a small metal function and a work function such as! 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
  • a material having a thickness of about nm can be used, but the material is not limited to this, and a material may be selected as appropriate.
  • gold is used as the electrode material, the electrode is translucent in the thin film.
  • about a cathode and an anode 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.
  • a triarylamine compound for example, NPB (Chemical Formula 7) can be used.
  • the light-emitting layer 166 is a layer that emits light by recombining transported holes and transported electrons.
  • the light emitting layer 166 contains a luminescent dye and a host material, and the first acid potential (ED +) of the luminescent dye is smaller than the first acid potential (EH +) of the host material. Departure What is necessary is just to select suitably so that what the 1st reduction potential (ED) of a photochromic dye is smaller than the 1st reduction potential (EH 1) of the said host material may satisfy
  • an organometallic complex represented by the following general formula (Ich formula 8) is suitable. For example, Ir (ppy) (Chemical formula 9) can be adopted.
  • 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 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. Thereby, it is possible to suppress deterioration due to reduction of the luminescent dye and deterioration due to oxidation or reduction of the host material.
  • a nitrogen-containing aromatic heterocyclic compound such as a pyridine compound is employed.
  • a force rubazole compound may be employed.
  • the host material is more preferably a compound having a carbazolyl group and a pyridine ring in the same molecule as represented by the following general formulas (Chemical Formula 10 to Chemical Formula 12).
  • (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.
  • 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.
  • (z 1 and z 2 each represents a direct bond or an arbitrary linking group.
  • Z 2 and ring A may have a substituent.
  • z 1 and z 2 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 first acid potential of the luminescent dye (ED +), the first acid potential of the host material (EH +), the first reduction potential of the luminescent dye (ED—), the first reduction potential of the host material (ED EH—) can be determined by electrochemical measurements.
  • Table 2 summarizes the acid reduction potentials of 3-18 compounds and CBP.
  • the organic material layer 16 is a force exemplified by the structure of the hole transport layer 164Z 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 164Z electron transport layer If it contains 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 injecting layer 162 such as a copper phthalocyanine (CuPc) or a porphyrin compound such as triarylamine compound may be laminated as a thin film between the anode 14 and the hole transporting layer 164. Good.
  • the hole injection layer 162 may contain an electron-accepting compound, and the film thickness is preferably 5 nm to 3000 nm.
  • the electron-accepting compound is preferably a compound having an oxidizing power and the ability to accept one electron from a hole-transporting compound such as a triarylamine compound.
  • a compound having a sum of 4 eV or more is preferred.
  • a compound having a compound of 5 eV or more is more preferred.
  • Examples include 4-isopropyl-1,4'-methyldiphenyl-tetrakis (pentafluorophenol) borate and other organic group-substituted onium salts, salted iron (III) ( No. 11 251067), inorganic compounds with high valence such as ammonium peroxodisulfate, cyan compounds such as tetracyanoethylene, tris (pentafluorophenyl) borane (JP 2003-31365) And aromatic boron compounds, fullerene derivatives, iodine and the like.
  • 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.
  • 2% by weight of an aromatic diamine-containing polyether represented by chemical formula 19 (weight average molecular weight 26, 900) and 0.4% by weight of an electron accepting material represented by chemical formula 20 are added to 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 deposited on the hole injection layer 162 by vacuum deposition to form a hole transport layer 164 having a thickness of 40 nm.
  • a compound of chemical formula 9 as a phosphorescent dye and chemical compound of chemical formula 15 as a host material.
  • a 40 nm light-emitting layer 166 was formed by co-vacuum evaporation. At this time, the content of Ir (ppy), which is a phosphorescent pigment, in the light emitting layer 166 was adjusted to 6% by weight. In addition, this
  • a first electron transport layer 16 nm thick was deposited on the light-emitting layer 166 by vacuum deposition of Alq.
  • Evaporation is performed to form a second electron transport layer 168c with a thickness of lOnm, and further, Alq
  • the third electron transport layer 168d having a thickness of 5 nm was formed.
  • the second electron The content of the compound of Formula 3 in the transport layer 168c was adjusted to 2.3 wt% (device sample 1) and 6.6 wt% (device sample 2).
  • LiF was vapor-deposited as an electron injection layer 170 on the third electron transport layer 168d with a thickness of lnm, and finally, aluminum (A1) as a cathode 18 was laminated thereon with a thickness of lOOnm.
  • Alq was deposited on the light-emitting layer 166 by vacuum deposition to form a first electron transport layer 16 nm thick.
  • a second electron transport layer 168c having a thickness of lOnm is formed, and only Alq is deposited thereon.
  • a third electron transport layer 168d having a thickness of 5 nm is formed, and the second electron transport layer 168c is formed in the second electron transport layer 168c.
  • the element sample 3 and the element sample 4 were Produced.
  • Alq was deposited on the light-emitting layer 166 by vacuum deposition to form a first electron transport layer 16 nm thick.
  • a device sample 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that the sending layer 168d was formed. (Comparative Example 1)
  • Alq is deposited on the light-emitting layer 166 by vacuum deposition to form an electron transport layer 168 with a thickness of 20 nm.
  • a device sample 6 was produced in the same manner as in Example 1 except that the fabrication was performed.
  • Example 4 Alq was deposited on the light-emitting layer 166 by vacuum deposition to form a first electron transport layer 16 nm thick.
  • a second electron transport layer 168c having a thickness of lOnm is formed, and only Alq is deposited thereon.
  • the third electron transport layer 168d having a thickness of 5 nm was formed, and the content of DCJTB in the second electron transport layer 168b was 0.8 wt% (device sample 7), 2.2 wt.
  • Device sample 7 and device sample 8 were produced in the same manner as in Example 1 except that the content was adjusted to% (device sample 8).
  • Alq and DCJTB as an electron transfer control substance were co-vacuum evaporated to form a film.
  • a first electron transport layer 168a having a thickness of lOnm is formed, and only Alq is vapor-deposited thereon,
  • the second electron transport layer 168c having a thickness of lOnm is formed, and the content of DCJTB in the first electron transport layer 168a is 0.8 wt% (device sample 9), 2.2 wt% (
  • Element sample 9 and element sample 10 were produced in the same manner as in Example 1, except that the element sample was adjusted to 10).
  • the device sample 7 as an example The drive life is improved in LO compared to the device sample 11 as a comparative example.

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Abstract

【課題】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を提供する。 【解決手段】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、前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも１層は、電子の移動を制御する電子移動制御物質を含むことを特徴とする。

Description

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、発光層にりん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、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、前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも 1層は、電子の 移動を制御する電子移動制御物質を含むことを特徴とする。
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]実施例における有機 EL素子の断面図である。
符号の説明
[0012] 10 · "基板
14…陽極
16…有機材料層 18 · · ·陰極
100· ' '有機 EL素子
162· ' ，正孔注入層
164· ' •正孔輸送層
166 · ' •発光層
168 · ' •電子輸送層
168a · ·第一の電子輸送層
168b • · ·電^ 达層
168c · ·第二の電子輸送層
168d · · ·第三の電子輸送層
170· ' •電子注入層
発明を実施するための最良の形態
[0013] 本発明者らは、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 子の駆動寿命を改善する目的で、前記電子輸送層における電子の移動と駆動寿命 との関係について鋭意検討した結果、前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも 1層に、電子の移動を制御する電子移動制御物質を含有させることにより駆動寿命を より長くすることができることを見出した。
[0014] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態につい ては、本発明を実施するための一形態にすぎず、本発明は本実施形態によって限定 されるものではない。
[0015] まず、本発明の特徴部分である電子輸送層 168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る。 ここで有機材料層 16は、有機化合物カゝらなる正孔輸送層 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。
[0017] 次に、有機 EL素子 100のうち本発明の特徴部分である電子輸送層 168について 詳細に説明する。
[0018] 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、複数の異なる材料から構 成されていてもよい。
[0019] 電子輸送層 168を構成する層のうち少なくとも 1層の材質には、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 1)、 BAlq (ィ匕学式 2)が採
3
用できるが、これに限定されない。
[0020] [化 1]
化学式 1
Figure imgf000006_0001
[0021] [化 2]
化学式 2
Figure imgf000006_0002
さらに、前記電子輸送層 168を構成する層のうち少なくとも 1層は、電子輸送材料と 電子の移動を制御する電子移動制御物質を含有して 、る。電子移動制御物質の含 有量は、 0. 05重量％以上 100重量％未満であり、さらに 0. 1重量％以上 20重量％ 未満が好適である。
[0022] 前記電子移動制御物質としては、例えば、絶縁物質、低電子移動度物質が挙げら れるが、その第一還元電位 (EO-)が電子輸送材料の第一還元電位 (ET-)より小 さい物質、または、第一還元電位 (EO-)が電子輸送材料の第一還元電位 (ET-) より大きい物質等を用いることができる。
[0023] 前記電子移動制御物質の第一還元電位 (EO—）が、前記電子輸送材料の第一還 元電位 (ET-)より小さい場合は、前記電子移動制御物質は、電子の移動に対して エネルギー障壁を有する物質として作用し、前記電子輸送層 168の伝導断面積を減 少させる。
[0024] このように電子移動に対してエネルギー障壁を有する物質として作用する電子移動 制御物質の具体例としては、電子輸送材料を、例えば、 Alqとすると、下記のような
3
化合物が挙げられる。
[0025] [化 3]
一 化学式 3
Figure imgf000007_0001
化学式 4 また、前記電子移動制御物質の第一還元電位 (EO—）が、前記電子輸送材料の 第一還元電位 (ET-)より大きい場合は、前記電子移動制御物質は、電子を捕獲す る部位として作用し、前記電子輸送中における電子移動を遅くする。 [0027] このように電子を捕獲する部位として作用する電子移動制御物質の具体例としては 、電子輸送材料を、例えば、 Alqとすると、下記のような DCJTB (ィ匕学式 5)、ルブレ
3
ン (化学式 6)等の発光性色素が挙げられる。
[0028] [化 5]
化学式 5
[0029] [ィ匕 6]
化学式 6
Figure imgf000008_0001
さらにまた、前記電子輸送層 168は、上記に示したように電子移動に対してェネル ギー障壁を有する物質として作用する電子移動制御物質を含む層と、電子を捕獲す る部位として作用する電子移動制御物質を含む層との両方を含んで ヽても良 、。
[0030] あるいは/さらに、前記電子輸送層 168には、図 1に示すように、第一電子輸送層 168aと第二電子輸送層 168cとが含まれ、前記第一電子輸送層 168aと前記第二電 子輸送層 168cとの間に、電子移動制御物質のみで構成された層 168bが含まれて も良い。
[0031] 上記のような電子輸送層 168の構成にすることにより、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。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、長駆動 寿命化を達成できると考えられる。
[0032] 発光性色素及びホスト材料の酸化還元電位の測定と同様に、電子輸送材料の第 一還元電位 (ET—）、電子移動制御物質の第一還元電位 (EO—）は電気化学的測 定によって求めることができる。
[0033] 一例として、 Alq 、 BAlq、化学式 3、 4の化合物、 DCJTB及びルブレンの酸化還元
3
電位を表 1にまとめる。
[0034] [表 1]
各化合物の酸化還元電位
Figure imgf000009_0001
以上、本発明の構成について説明したが、上記構成をとることによって、電子移動 制御物質を含む電子輸送層の電子の移動度が 10_1 cm2ZV' sec以上 10_4cm2/ V· sec以下となることが好適であり、 10_ 1 cm2ZV' sec以上 10_6cm2ZV' sec以下 となることがより好適でる。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 化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。
[0035] 次に、有機 EL素子 100のうち電子輸送層 168以外の構成について説明する。
[0036] 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!、。
[0037] 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〜150 nm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。陰極及び陽極について、少なくとも一方が透明又は半透明であればよい。
[0038] 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。
[0039] 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 7)などが採用できる。
[0040] [化 7]
Figure imgf000010_0001
化学式 7
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、発光性色素とホスト材料を含有し、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一）よりも 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よい。発 光性色素は下記一般式 (ィヒ学式 8)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 9)などが採用できる。
3
[0041] [化 8]
Figure imgf000011_0001
化学式 8 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。
[0042] [化 9]
Figure imgf000011_0002
化学式 9 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。
[0043] 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 10〜化学式 12)に示すような同一分子内 にカ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。
[0044] [化 10]
Figure imgf000012_0001
化学式 1 0
(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。
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 11]
- ―——一 Ί L 丄 丄
Figure imgf000013_0001
(z1及び z2は、直接結合または任意の連結基を表す。
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 12]
Figure imgf000013_0002
(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。
[化 13]
化学式 1 3
Figure imgf000014_0001
化学式 1 4 [化 15]
Figure imgf000014_0002
[0050] [化 16]
化学式 1 6
Figure imgf000015_0001
化学式 1 7
[0052] [化 18]
Figure imgf000015_0002
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—）は電気化学的 測定によって求めることができる。
[0053] 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
[0054] 一例として、上記の方法で測定した Ir(ppy) 、化学式 13
3 〜18の化合物及び CBP の酸ィ匕還元電位を表 2にまとめる。
[0055] [表 2]
各化合物の酸化還元電位
Figure imgf000016_0001
なお本実施形態では、有機材料層 16は、正孔輸送層 164Z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)などのポル 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 162を薄膜として 積層、成膜してもよい。さらにまた、正孔注入層 162は、電子受容性化合物を含んで いてもよく、その膜厚は、 5nm〜3000nmであると好適である。
[0056] 電子受容性化合物とは、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。
[0057] 例としては、 4—イソプロピル一 4'—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 11 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 2003— 31365)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。 実施例
[0058] (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、以下のように材料を順次成膜し、有機 EL素子を作製した。
[0059] 安息香酸ェチルに化学式 19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 20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、この正孔注入層 162上に真空蒸着 により NPBを成膜し、膜厚 40nmの正孔輸送層 164を形成した。この正孔輸送層 16 4上に、りん光性色素として化学式 9の Ir (ppy) とホスト材料として化学式 15の化合
3
物を用い、共真空蒸着により 40nmの発光層 166を形成した。このとき、りん光性色 素である Ir (ppy) の発光層 166中における含有量を 6重量％に調整した。さらに、こ
3
の発光層 166上に真空蒸着により Alqを蒸着し、膜厚 5nmの第一の電子輸送層 16
3
8aを形成し、その上に、 Alqと、電子移動制御物質として化学式 3の化合物とを共真
3
空蒸着し、膜厚 lOnmの第二の電子輸送層 168cを形成し、さらにその上に、 Alqの
3 みを蒸着し、膜厚 5nmの第三の電子輸送層 168dを形成した。このとき、第二の電子 輸送層 168c中における、化学式 3の化合物の含有量を 2. 3重量％(素子サンプル 1 )、6. 6重量％(素子サンプル 2)に調整した。さらに、第三の電子輸送層 168d上に 電子注入層 170として LiFを膜厚 lnmで蒸着し、最後に、その上に陰極 18としてァ ルミ-ゥム (A1)を膜厚 lOOnm積層した。
[0060] 上記のように作製した有機 EL素子 100を、水分や酸素から保護する目的で、金属 缶を用いて窒素雰囲気中で封止し、素子サンプル 1及び素子サンプル 2を作製した
[0061] [化 19]
Figure imgf000018_0001
[0062] [化 20]
Figure imgf000018_0002
化学式 2 0
(実施例 2)
発光層 166上に真空蒸着により Alqを蒸着し、膜厚 5nmの第一の電子輸送層 16
3
8aを形成し、その上に、 Alqと、電子移動制御物質としてルブレンとを共真空蒸着し
3
、膜厚 lOnmの第二の電子輸送層 168cを形成し、さらにその上に、 Alqのみを蒸着
3 し、膜厚 5nmの第三の電子輸送層 168dを形成し、第二の電子輸送層 168c中にお ける、ルブレンの含有量を 0. 8重量％(素子サンプル 3)、 2. 2重量％(素子サンプル 4)に調整した以外は、実施例 1と同様にして、素子サンプル 3及び素子サンプル 4を 作製した。
(実施例 3)
発光層 166上に真空蒸着により Alqを蒸着し、膜厚 5nmの第一の電子輸送層 16
3
8aを形成し、その上に、化学式 3の化合物を真空蒸着し、膜厚 lOnmの第二の電子 輸送層 168cを形成し、さらにその上に、 Alqを蒸着し、膜厚 5nmの第三の電子輸
3
送層 168dを形成した以外は、実施例 1同様にして、素子サンプル 5を作製した。 (比較例 1)
発光層 166上に真空蒸着により Alqを蒸着し、膜厚 20nmの電子輸送層 168を形
3
成した以外は、実施例 1同様にして、素子サンプル 6を作製した。
(サンプル 1〜6の比較実験及びその結果）
上記素子サンプル 1〜6を、電流密度 20mAZcm2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。
[表 3] 素子サンプルの連続駆動試験結果
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 1〜5では、比較例である素子サ ンプル 6に対して、駆動寿命が改善されている。
(実施例 4) 発光層 166上に真空蒸着により Alqを蒸着し、膜厚 5nmの第一の電子輸送層 16
3
8aを形成し、その上に、 Alqと、電子移動制御物質として DCJTBとを共真空蒸着し
3
、膜厚 lOnmの第二の電子輸送層 168cを形成し、さらにその上に、 Alqのみを蒸着
3 し、膜厚 5nmの第三の電子輸送層 168dを形成し、第二の電子輸送層 168b中にお ける、 DCJTBの含有量を 0. 8重量％(素子サンプル 7)、 2. 2重量％(素子サンプル 8)に調整した以外は、実施例 1と同様にして、素子サンプル 7及び素子サンプル 8を 作製した。
(実施例 5)
発光層 166上に、 Alqと、電子移動制御物質として DCJTBとを共真空蒸着し、膜
3
厚 lOnmの第一の電子輸送層 168aを形成し、さらにその上に、 Alqのみを蒸着し、
3
膜厚 lOnmの第二の電子輸送層 168cを形成し、第一の電子輸送層 168a中におけ る、 DCJTBの含有量を 0. 8重量％(素子サンプル 9)、 2. 2重量％(
素子サンプル 10)に調整した以外は、実施例 1と同様にして、素子サンプル 9及び素 子サンプル 10を作製した。
(比較例 2)
比較例 1と同様にして、素子サンプル 11を作製した。
(サンプル 7〜： L 1の比較実験及びその結果）
上記素子サンプル 7〜： L 1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 20%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。
[表 4]
素子サンプルの連続駆動試験結果
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 7〜： LOでは、比較例である素子 サンプル 11に対して、駆動寿命が改善されて 、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、 前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも 1層は、電子の移動を制御する電子 移動制御物質を含む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] 前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも 1層には、電子輸送材料と電子移動 制御物質が含まれ、
前記電子移動制御物質の第一還元電位 (EO—）が前記電子輸送材料の第一還 元電位 (ET—）より小さ ヽことを特徴とする請求項 1に記載した有機エレクト口ルミネッ センス素子。
[3] 前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも 1層には、電子輸送材料と電子移動 制御物質が含まれ、
前記電子移動制御物質の第一還元電位 (EO—）が前記電子輸送材料の第一還 元電位 (ET-)より大きいことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載した有機ェ レクト口ルミネッセンス素子。
[4] 前記電子移動制御物質は、 0. 05重量％以上 100重量％未満含まれることを特徴 とする請求項 1乃至請求項 3のいずれ力 1つに記載した有機エレクト口ルミネッセンス 素子。
[5] 前記電子輸送層には、第一電子輸送層と第二電子輸送層とが含まれ、
前記第一電子輸送層と前記第二電子輸送層との間に、電子移動制御物質のみで 構成された層が含まれることを特徴とする請求項 1乃至請求項 4のいずれか 1つに記 載した有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[6] 前記電子移動制御物質は、発光性色素であることを特徴とする請求項 1乃至請求 項 5のいずれ力 1つに記載した有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[7] 前記電子輸送層を構成する層のうち少なくとも 1層には、有機アルミ錯体ィ匕合物が 含まれていることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6のいずれか 1つに記載した有機 エレクトロノレミネッセンス素子 n
[8] 前記発光層は、発光性色素とホスト材料を含有し、
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 、ことを特徴とする請求項 1乃至請求項 7の 、ずれか 1 つに記載した有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[9] 前記発光性色素は、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 8のいずれか 1つに記載した有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[化 1]
Figure imgf000023_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。
[10] 前記ホスト材料には、含窒素芳香族複素環化合物が含まれることを特徴とする請求 項 1乃至請求項 9のいずれか 1つに記載した有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[11] 前記ホスト材料には、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 至請求項 10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。
[12] 前記陽極と前記正孔輸送層との間に正孔注入層が備えられていることを特徴とす る請求項 1乃至請求項 11のいずれ力 1つに記載した有機エレクト口ルミネッセンス素 子。
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