CN1729725A - 有机电致发光元件 - Google Patents

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Abstract

一种有机电致发光元件,其按如下顺序含有阳极、至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层、以及阴极,其特征为:第一基质材料的能隙Egh1、第一掺杂剂的能隙Egd1、第二基质材料的能隙Egh2和第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式,并且来自第一发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I1和来自第二发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2满足下式:Egh1>Egd1;Egh2>Egd2;Egd1>Egd2;I1>3.5×I2。

Description

有机电致发光元件
技术领域
本发明涉及有机电致发光元件,更详细地说,涉及发光层为二层结构的有机电致发光元件。
背景技术
利用电场发光的电致发光元件(以下将电致发光简称为“EL”)由于自身发光,因此可视性高,并且由于为完全固体元件,因此具有耐冲击性优异等的特点,因此在各种显示装置中将其作为发光元件进行利用引人注目。
在该EL元件中,存在着在发光材料中使用无机化合物的无机EL元件和使用有机化合物的有机EL元件,其中特别是有机EL元件除了可大幅度降低外加电压以外,还可容易地进行全色化,并且消耗电功率小,可进行面发光,因此将其作为下一代的发光元件进行开发。
关于有机EL元件的构成,如图3所示,基本由阳极/发光层/阴极构成。
该有机EL元件10在由阳极12和阴极13形成的一对电极之间夹持发光层14。发光层14通常是层叠多层形成。在对该元件10的两个电极12,13之间外加电场时,从阴极13侧注入电子,从阳极12侧注入空穴。于是电子和空穴在发光层14中再次结合,产生激发状态,激发状态回到基底状态时,将能量作为光放出。
图4显示了图3的有机EL元件的能量图。在图4中,显示了作为发光层14的能级的价电子能级EV0(HOMO)和传导能级EC0(LUMO)。从阳极12侧注入空穴,从阴极13侧注入电子,这些空穴和电子在发光层14内结合而发光。
以上述结构作为基础,在其中适宜地设置空穴注入·输送层或电子注入层而形成的结构已知有例如阳极/空穴注入·输送层/发光层/阴极、或阳极/空穴注入·输送层/发光层/电子注入层/阴极的结构。
在此,发光层还同时具有以下功能。
①注入功能:在外加电场时可由阳极或空穴注入层注入空穴,可由阴极或电子注入层注入电子的功能。
②输送功能:在电场力的作用下使注入的电荷(电子和空穴)移动的功能。
③发光功能:提供电子和空穴再次结合的场,随之而发光的功能。
此外,空穴注入·输送层具有由阳极注入空穴,并向有机发光层输送该空穴的功能,另外,还存在着空穴注入层/空穴输送层分另进行制作的结构。电子注入层具有由阴极注入电子,将其输送到有机发光层的功能。
为使发光层中的发光更强,已知有微量添加荧光分子(掺杂剂)的技术。
图5显示了添加了掺杂剂的有机EL元件的能量图。在该图中,ECh为基质的传导能级,EVh为基质的价电子能级,ECd为掺杂剂的传导能级,EVd为掺杂剂的价电子能级。另外,Egh为基质的能级间隙(ECh和EVh的差),Egd为掺杂剂的能级间隙(ECd和EVd的差)。
掺杂剂高效地接受激发的基质的能量,提高了发光效率。
作为使得有机EL元件的发光多色化的方法,大致分为以下3种方法。
①将从有机EL元件发出的白色发光采用红色、绿色和蓝色的3种滤色器分为3色光而取出的方法。
②将从蓝色EL元件发出的蓝色发光由设置在发光层的光取出侧的荧光层对蓝色光进行颜色变换而多色化的方法。
③在同一基板上并列放置蓝色、红色、绿色的发光层,进行多色化的方法。
在这些方法中,需求具有高辉度并且寿命长的有机EL元件。例如在①和②的方法中,特别希望在进行蓝绿色系或白色的宽带(宽度宽的光谱)发光的有机EL元件中,存在对于初期辉度几百尼特,具有几万小时以上半衰期寿命的有机EL元件。
相对于这种需要,对各种的元件构成进行了研究。
作为其中的一种方法,如以下所述,提出了通过将有机发光层进行多层化,获得白色或宽带发光的方法。
①将有机发光层制成两层结构,将阳极侧的第一发光层作为由铝配位化合物构成的蓝色发光层,将阴极侧的第二发光层作为由含有红色荧光性物质的铝配位化合物构成的红色发光层,将白色光取出的方法(例如参照欧洲专利第0643549号说明书)。
②将有机发光层制成两层结构,将阳极侧的第一发光层作为由二苯乙烯基丙炔类化合物构成的蓝色发光层,将阴极侧的第二发光层作为向发出绿光的铝配位化合物中添加红色荧光性物质形成的发光层,将白色光取出的方法(例如参照美国专利第5503910号说明书)。
③在由铝配位化合物构成的电子输送性化合物和由二胺化合物构成的空穴输送性化合物的混合层构成的发光层中,使其含有作为掺杂剂的香豆素和红荧烯,获得具有绿色成分和橙色成分的发光的方法(例如参照国际公开第98/08360号册子)。
④在由二苯乙烯基丙炔类化合物构成的基质材料中,通过掺杂二种以上色系不同的荧光性物质,形成两层发光层的方法(例如参照特开平12-68057号公报)。
这些现有技术是要使多个种类的掺杂剂同等地发光,获得宽带发光或白色的方法,由有机EL元件发出的光混合有各种各样的波长。
但是,在具有多层层叠结构的有机EL元件中,色纯度高的窄带(宽度窄的光谱)的发光,并且寿命较长的有机EL元件尚属未知。
针对上述课题,本发明的目的在于提供进行色纯度高的窄带发光,并且寿命长的有机EL元件。
发明内容
为解决上述问题,本发明者发现在至少具有两层发光层的有机EL元件中,通过抑制第二发光层的发光或者当两层的发光层满足一定的关系时,可提高色纯度和/或元件的寿命,由此完成本发明。
根据本发明,提供以下有机电致发光元件。
[1]一种有机电致发光元件,其按如下顺序含有阳极、
至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、
至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层、
以及阴极,其特征为:
上述第一基质材料的能隙Egh1、上述第一掺杂剂的能隙Egd1、上述第二基质材料的能隙Egh2和上述第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式,
并且来自所述第一发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I1和来自所述第二发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2满足下式。
Egh1>Egd1
Egh2>Egd2
Egd1>Egd2
I1>3.5×I2
[2]如上述[1]记载的有机电致发光元件,其特征为满足I1>5×I2的关系。
[3]如上述[1]或[2]记载的有机电致发光元件,其特征为Egd2>2.7eV。
[4]一种有机电致发光元件,其按如下顺序含有阳极、
至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、
至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层、
以及阴极,其特征为:
上述第一基质材料的能隙Egh1、上述第一掺杂剂的能隙Egd1、上述第二基质材料的能隙Egh2和上述第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式。
Egh1>Egd1
Egb2>Egd2
Egd1>Egd2>2.7eV
[5]如上述[1]~[4]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为在上述第一发光层中,上述第一掺杂剂相对于上述第一基质材料的比例为0.1-10mol%。
[6]如上述[1]~[5]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为在上述第二发光层中,上述第二掺杂剂相对于上述第二基质材料的比例为0.1-10mol%。
[7]如上述[1]~[6]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为上述第一或第二基质材料的至少一方为下述通式[1]表示的化合物。
Figure A20038010687600091
[式中,Ar1为核碳原子数为6~50的芳香族环,X为取代基。
m为1~5的整数,n为0~6的整数。当m≥2时,Ar可分别相同或不同。当n≥2时,X可分别相同或不同。]
[8]如上述[1]~[7]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为上述第一基质材料和上述第二基质材料相同。
[9]如上述[1]~[8]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为上述第一或第二掺杂剂材料的至少一方为下述通式[2]表示的化合物。
[式中,Ar2~Ar4为取代或未取代的核碳原子数为6~50的芳香族基团、取代或未取代的苯乙烯基,p为1~4的整数。p≥2时,Ar3和Ar4可分别相同或不同。]
[10]如上述[1]~[9]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为上述第一发光层的膜厚为10nm以上。
[11]如上述[1]~[10]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为来自所述第二发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2为I2=0。
[12]如上述[1]~[11]任一项记载的有机电致发光元件,其特征为在所述第二发光层和阴极之间设置电子注入层,该电子注入层的电子迁移率为10-4cm2/(V·秒)以上。
[13]如上述[12]记载的有机电致发光元件,其特征为所述电子注入层含有由含氮杂环衍生物构成的有机化合物。
[14]如上述[13]记载的有机电致发光元件,其特征为所述由含氮杂环衍生物构成的有机化合物为咪唑并吡嗪衍生物和/或咪唑衍生物。
附图说明
图1为本发明有机EL元件的简略截面图。
图2为本发明有机EL元件的能量图。
图3为一般有机EL元件的简略截面图。
图4为有机EL元件的能量图。
图5为添加了掺杂剂的有机EL元件的能量图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
本发明的第一有机EL元件,其按如下顺序含有阳极、至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层、以及阴极,其特征为第一基质材料的能隙Egh1、第一掺杂剂的能隙Egd1、第二基质材料的能隙Egh2和第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式,并且来自第一发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I1和来自第二发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2满足下式。
Egh1>Egd1
Egh2>Egd2
Egd1>Egd2
I1>3.5×I2
图1为本发明有机EL元件的简略截面图。
有机EL元件至少具有阳极2、第一发光层3、第二发光层4以及阴极5,这些层按照该顺序层叠。
图2为有机EL元件1的能量图。
在该能量图中示出了阳极2、第一发光层3、第二发光层4以及阴极5的能级。此外,还示出了第一基质材料的能隙Egh1、第一掺杂剂的能隙Egd1、第二基质材料的能隙Egh2和第二掺杂剂的能隙Egd2。
在此所谓的能隙,相当于有机EL材料的价电子能级和传导能级的能量差,通常由该材料的光吸收光谱中的吸收端求出。
如图2所示,在本发明中,通过在不同的发光层3、4中分别掺杂第一掺杂剂和第二掺杂剂,使发光层成为二层结构,从而形成主要使含有能隙大的掺杂剂的第一发光层3发光的结构。
通常,在使一层发光层中含有两种掺杂剂的情况下,由于这些掺杂剂之间的距离近,因此容易发生能量移动,通常是二种掺杂剂分别发光,或者仅是能隙小的一方的掺杂剂发光。只使能隙大的掺杂剂发光是极其困难的。
但是,如果仅使发光层成为两层结构,从现有技术的实例判断,由于第一发光层3和第二发光层4都发光,因此不能获得色纯度升高的窄带发光。
作为其原因之一是存在空穴和电子发生再结合的位置问题。认为注入到发光层中的空穴由于和电子的再结合,随着进入到阴极5侧而浓度减小,但是一部分到达阴极5的附近。因此,在阴极5侧附近也存在着再结合区域,这是造成第一发光层3(存在于阳极2侧的发光层)和第二发光层4(存在于阴极5侧的发光层)都发光的原因。
因此在本发明中,作为抑制其为使色纯度降低的原因的含有能隙小的掺杂剂的发光层发光的方法,可形成这样的结构:在再结合概率高的阳极2侧设置第一发光层3,在再结合概率低的阴极5侧设置第二发光层4。由此,可以主要使第一发光层3发光,并使第二发光层4的发光变得足够小。
此外,在本发明中,优选在第二发光层4和阴极5之间设置电子注入层,该电子注入层在电场强度(E)为1×105~106V/cm的电场区域中的电子迁移率为10-4cm2/(V·秒)以上。
通过设置具有这种电子迁移率的电子注入层,可更加稳定地将发光区域设定在第一发光层3内。因此,由于可以使第一发光层3更具选择性地发光,可获得色纯度更好的窄带发光,并且可显著地长寿命化。
此外,作为电子迁移率的测定方法,存在Time of flight法(由有机膜内电荷行走时间的测定算出的方法)或由空间限制电流的电压特性算出的方法等[参照Electronic Process in Organic Crystals(M.Pope,C.E.Swenberg)、Organic Molecular Solids(W.Jones)]。
在本说明书中,由Time of flight法算出。具体地,是对于ITO/有机层(电子注入层等)/Al的结构测定由光照射产生的瞬变电流的时间特性(瞬变特性时间),由以下公式算出电子迁移率。
电子迁移率=(有机层厚)2/(瞬变特性时间·电场强度)
一般,能隙大的材料与能隙小的材料相比,由于半衰期寿命长的材料少,因此造成难以选定材料,但是通过这种构成,尽管第二发光层对于发光几乎不起作用,但可使有机EL元件的寿命延长。
在该有机EL元件1中,第一基质材料的能隙(Egh1)比第一掺杂剂的能隙(Egd1)大。即满足Egh1>Egd1的关系。
优选第一掺杂剂的能隙Egd1大于2.7eV。一般能隙大的掺杂剂与能隙小的掺杂剂相比,有机EL元件的半衰期寿命短的较多。因此在全色中使用的纯蓝色的有机EL元件特别难以使其长寿命化,但是本发明通过采用上述构成,可获得寿命极长的纯蓝色发光。
第二发光层至少含有第二基质材料和第二掺杂剂。
第二基质材料的能隙Egh2比第二掺杂剂的能隙Egd2大。即满足Egh2>Egd2的关系。
第一掺杂剂的能隙Egd1比第二掺杂剂的能隙Egd2大。即满足Egd1>Egd2的关系。
此外,优选第二掺杂剂的能隙Egd2大于2.7eV,即满足Egd2>2.7eV的关系。由此,可制作全色用的色纯度高的蓝色发光有机EL元件。
该有机EL元件来自第一发光层的光的发光光谱的发光极大波长的发光强度I1和来自第二发光层的光的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2满足I1>3.5×I2的关系。通过满足该关系,可获得色纯度好的窄带发光。优选I1>5×I2,更优选I1>10×I2,特别优选来自第二发光层的发光强度I2为0。
这样,即使第二发光层的发光相对于有机EL元件整体的发光几乎不作贡献的情况下,也可使有机EL元件的寿命延长。
一般能隙越小的材料长寿命的材料越多,容易对材料进行选择。因此宽带发光或者白色发光用EL元件比较容易构成长寿命元件。
但是,宽带发光特别是蓝色发光难以选定长寿命的材料系,特别是适合于全色用途的纯蓝色发光材料至今几乎仍未有报告。本发明为对迄今已知的纯蓝色发光材料进行长寿命化的技术。即,该技术是通过使用已知长寿命的材料,使其邻接发光层,并且极力控制来自此处的发光,对EL元件进行长寿命化的技术。
本发明的第二有机EL元件按如下顺序含有阳极、至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层以及阴极,其特征为第一基质材料的能隙Egh1、第一掺杂剂的能隙Egd1、第二基质材料的能隙Egh2和第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式。
Egh1>Egd1
Egh2>Egd2
Egd1>Egd2>2.7eV
即,对于基本的构成,其与上述说明的有机EL元件相同。
该有机EL元件满足Egd1>Egd2>2.7eV的关系。由于满足该关系,因此其与上述的有机EL元件不同,即使第一发光层和第二发光层都发光,也均为蓝色发光,因此可获得色纯度高的蓝色发光。
而且,通过成为这种元件构成,可与第一发明一样,使得有机EL元件长寿命化。
在第一发光层和第二发光层中使用的基质材料可分别使用作为长寿命的发光材料公知的基质材料,但优选使用通式[1]所示的材料作为发光材料的基质材料。
[式中,Ar1为核碳原子数为6~50的芳香族环,X为取代基。
m为1~5的整数,n为0~6的整数。当m≥2时,Ar1可分别相同或不同。当n≥2时,X可分别相同或不同。]
作为Ar1的具体实例,可举出苯环、萘环、蒽环、联邻亚苯环、薁环、苊环、芴环、菲环、荧蒽环、アセフェナンスリレン环、苯并[9,10]菲环、芘环、环、并四苯环、苉环、苝环、戊芬环、并五苯环、四亚苯基(tetraphenylene)环、己芬环、并六苯环、玉红省环、晕苯环、联三萘环等。
优选地,可例举出苯环、萘环、蒽环、苊环、芴环、菲环、荧蒽环、苯并[9,10]菲环、芘环、环、苝环、联三萘环等。
进一步优选地,可例举出苯环、萘环、蒽环、芴环、菲环、荧蒽环、芘环、环、苝环等。
此外,作为X的具体实例,可为取代或未取代的核碳原子数为6~50的芳香族基、取代或未取代的核原子数为5~50的芳香族杂环基、取代或未取代的碳原子数为1~50的烷基、取代或未取代的碳原子数为1~50的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为1~50的芳烷基、取代或未取代的核原子数为5~50的芳氧基、取代或未取代的核原子数为5~50的芳硫基、取代或未取代的碳原子数为1~50的羧基、取代或未取代的苯乙烯基、卤素基、氰基、硝基、羟基等。
作为取代或未取代的核碳原子数为6~50的芳香族基的实例,可举出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、对三联苯-4-基、对三联苯-3-基、对三联苯-2-基、间三联苯-4-基、间三联苯-3-基、间三联苯-2-基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、对-(2-苯基丙基)苯基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-1-萘基、4-甲基-1-蒽基、4’-甲基联苯基、4”-叔丁基-对三联苯-4-基、2-芴基、9,9-二甲基-2-芴基、3-荧蒽基等。
优选地,可例举出苯基、1-萘基、2-萘基、9-蒽基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、2-芴基、9,9-二甲基-2-芴基、3-荧蒽基等。
作为取代或未取代的核原子数为5~50的芳香族杂环基的实例,可举出1-吡咯基、2-吡咯基、3-吡咯基、吡嗪基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、1-吲哚基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基、1-异吲哚基、2-异吲哚基、3-异吲哚基、4-异吲哚基、5-异吲哚基、6-异吲哚基、7-异吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-苯并呋喃基、3-苯并呋喃基、4-苯并呋喃基、5-苯并呋喃基、6-苯并呋喃基、7-苯并呋喃基、1-异苯并呋喃基、3-异苯并呋喃基,4-异苯并呋喃基,5-异苯并呋喃基,6-异苯并呋喃基,7-异苯并呋喃基、喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基、1-异喹啉基、3-异喹啉基、4-异喹啉基、5-异喹啉基、6-异喹啉基、7-异喹啉基、8-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、6-喹喔啉基、1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基、9-咔唑基、1-菲啶基、2-菲啶基、3-菲啶基、4-菲啶基、6-菲啶基、7-菲啶基、8-菲啶基、9-菲啶基、10-菲啶基、1-吖啶基、2-吖啶基、3-吖啶基、4-吖啶基、9-吖啶基、1,7-菲咯啉-2-基、1,7-菲咯啉-3-基、1,7-菲咯啉-4-基、1,7-菲咯啉-5-基、1,7-菲咯啉-6-基、1,7-菲咯啉-8-基、1,7-菲咯啉-9-基、1,7-菲咯啉-10-基、1,8-菲咯啉-2-基、1,8-菲咯啉-3-基、1,8-菲咯啉-4-基、1,8-菲咯啉-5-基、1,8-菲咯啉-6-基、1,8-菲咯啉-7-基、1,8-菲咯啉-9-基、1,8-菲咯啉-10-基、1,9-菲咯啉-2-基、1,9-菲咯啉-3-基、1,9-菲咯啉-4-基、1,9-菲咯啉-5-基、1,9-菲咯啉-6-基、1,9-菲咯啉-7-基、1,9-菲咯啉-8-基、1,9-菲咯啉-10-基、1,10-菲咯啉-2-基、1,10-菲咯啉-3-基、1,10-菲咯啉-4-基、1,10-菲咯啉-5-基、2,9-菲咯啉-1-基、2,9-菲咯啉-3-基、2,9-菲咯啉-4-基、2,9-菲咯啉-5-基、2,9-菲咯啉-6-基、2,9-菲咯啉-7-基、2,9-菲咯啉-8-基、2,9-菲咯啉-10-基、2,8-菲咯啉-1-基、2,8-菲咯啉-3-基、2,8-菲咯啉-4-基、2,8-菲咯啉-5-基、2,8-菲咯啉-6-基、2,8-菲咯啉-7-基、2,8-菲咯啉-9-基、2,8-菲咯啉-10-基、2,7-菲咯啉-1-基、2,7-菲咯啉-3-基、2,7-菲咯啉-4-基、2,7-菲咯啉-5-基、2,7-菲咯啉-6-基、2,7-菲咯啉-8-基、2,7-菲咯啉-9-基、2,7-菲咯啉-10-基、1-吩嗪基、2-吩嗪基、1-吩噻嗪基、2-吩噻嗪基、3-吩噻嗪基、4-吩噻嗪基、10-吩噻嗪基、1-吩噁嗪基、2-吩噁嗪基、3-吩噁嗪基、4-吩噁嗪基、10-吩噁嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、2-噁二唑基、5-噁二唑基、3-呋咱基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-甲基吡咯-1-基、2-甲基吡咯-3-基、2-甲基吡咯-4-基、2-甲基吡咯-5-基、3-甲基吡咯-1-基、3-甲基吡咯-2-基、3-甲基吡咯-4-基、3-甲基吡咯-5-基、2-叔丁基吡咯-4-基、3-(2-苯基丙基)吡咯-1-基、2-甲基-1-吲哚基、4-甲基-1-吲哚基、2-甲基-3-吲哚基、4-甲基-3-吲哚基、2-叔丁基-1-吲哚基、4-叔丁基-1-吲哚基、2-叔丁基-3-吲哚基、4-叔丁基-3-吲哚基等。
作为取代或未取代的碳原子数为1~50的烷基的实例,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、羟甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基、2-羟基异丁基、1,2-二羟基乙基、1,3-二羟基异丙基、2,3-二羟基叔丁基、1,2,3-三羟基丙基、氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、2-氯异丁基、1,2-二氯乙基、1,3-二氯异丙基、2,3-二氯叔丁基、1,2,3-三氯丙基、溴甲基、1-溴乙基、2-溴乙基、2-溴异丁基、1,2-二溴乙基、1,3-二溴异丙基、2,3-二溴叔丁基、1,2,3-三溴丙基、碘甲基、1-碘乙基、2-碘乙基、2-碘异丁基、1,2-二碘乙基、1,3-二碘异丙基、2,3-二碘叔丁基、1,2,3-三碘丙基、氨基甲基、1-氨基乙基、2-氨基乙基、2-氨基异丁基、1,2-二氨基乙基、1,3-二氨基异丙基、2,3-二氨基叔丁基、1,2,3-三氨基丙基、氰基甲基、1-氰基乙基、2-氰基乙基、2-氰基异丁基、1,2-二氰基乙基、1,3-二氰基异丙基、2,3-二氰基叔丁基、1,2,3-三氰基丙基、硝基甲基、1-硝基乙基、2-硝基乙基、2-硝基异丁基、1,2-二硝基乙基、1,3-二硝基异丙基、2,3-二硝基叔丁基、1,2,3-三硝基丙基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基、4-甲基环己基、1-金刚烷基、2-金刚烷基、1-降冰片烷基、2-降冰片烷基等。
取代或未取代的碳原子数为1~50的烷氧基为-OY表示的基团,作为Y的实例,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、羟基甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基、2-羟基异丁基、1,2-二羟基乙基、1,3-二羟基异丙基、2,3-二羟基叔丁基、1,2,3-三羟基丙基、氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、2-氯异丁基、1,2-二氯乙基、1,3-二氯异丙基、2,3-二氯叔丁基、1,2,3-三氯丙基、溴甲基、1-溴乙基、2-溴乙基、2-溴异丁基、1,2-二溴乙基、1,3-二二溴异丙基、2,3-二溴叔丁基、1,2,3-三溴丙基、碘甲基、1-碘乙基、2-碘乙基、2-碘异丁基、1,2-二碘乙基、1,3-二碘异丙基、2,3-二碘叔丁基、1,2,3-三碘丙基、氨基甲基、1-氨基乙基、2-氨基乙基、2-氨基异丁基、1,2-二氨基乙基、1,3-二氨基异丙基、2,3-二氨基叔丁基、1,2,3-三氨基丙基、氰基甲基、1-氰基乙基、2-氰基乙基、2-氰基异丁基、1,2-二氰基乙基、1,3-二氰基异丙基、2,3-二氰基叔丁基、1,2,3-三氰基丙基、硝基甲基、1-硝基乙基、2-硝基乙基、2-硝基异丁基、1,2-二硝基乙基、1,3-二硝基异丙基、2,3-二硝基叔丁基、1,2,3-三硝基丙基等。
作为取代或未取代的碳原子数为1~50的芳烷基的实例,可举出苄基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基异丙基、2-苯基异丙基、苯基叔丁基、α-萘基甲基、1-α-萘基乙基、2-α-萘基乙基、1-α-萘基异丙基、2-α-萘基异丙基、β-萘基甲基、1-β-萘基乙基、2-β-萘基乙基、1-β-萘基异丙基、2-β-萘基异丙基、1-吡咯基甲基、2-(1-吡咯基)乙基、对甲基苄基、间甲基苄基、邻甲基苄基、对氯苄基、间氯苄基、邻氯苄基、对溴苄基、间溴苄基、邻溴苄基、对碘苄基、间碘苄基、邻碘苄基、对羟基苄基、间羟基苄基、邻羟基苄基、对氨基苄基、间氨基苄基、邻氨基苄基、对硝基苄基、间硝基苄基、邻硝基苄基、对氰基苄基、间氰基苄基、邻氰基苄基、1-羟基-2-苯基异丙基、1-氯-2-苯基异丙基等。
取代或未取代的核原子数为5~50的芳氧基用-OY’表示,作为Y’的实例,可例举出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、对三联苯-4-基、对三联苯-3-基、对三联苯-2-基、间三联苯-4-基、间三联苯-3-基、间三联苯-2-基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、对-(2-苯基丙基)苯基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-1-萘基、4-甲基-1-蒽基、4’-甲基联苯基、4”-叔丁基对三联苯-4-基、2-吡咯基、3-吡咯基、吡嗪基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基、1-异吲哚基、3-异吲哚基、4-异吲哚基、5-异吲哚基、6-异吲哚基、7-异吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-苯并呋喃基、3-苯并呋喃基、4-苯并呋喃基、5-苯并呋喃基、6-苯并呋喃基、7-苯并呋喃基、1-异苯并呋喃基、3-异苯并呋喃基,4-异苯并呋喃基,5-异苯并呋喃基,6-异苯并呋喃基,7-异苯并呋喃基、2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基、1-异喹啉基、3-异喹啉基、4-异喹啉基、5-异喹啉基、6-异喹啉基、7-异喹啉基、8-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、6-喹喔啉基、1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基、1-菲啶基、2-菲啶基、3-菲啶基、4-菲啶基、6-菲啶基、7-菲啶基、8-菲啶基、9-菲啶基、10-菲啶基、1-吖啶基、2-吖啶基、3-吖啶基、4-吖啶基、9-吖啶基、1,7-菲咯啉-2-基、1,7-菲咯啉-3-基、1,7-菲咯啉-4-基、1,7-菲咯啉-5-基、1,7-菲咯啉-6-基、1,7-菲咯啉-8-基、1,7-菲咯啉-9-基、1,7-菲咯啉-10-基、1,8-菲咯啉-2-基、1,8-菲咯啉-3-基、1,8-菲咯啉-4-基、1,8-菲咯啉-5-基、1,8-菲咯啉-6-基、1,8-菲咯啉-7-基、1,8-菲咯啉-9-基、1,8-菲咯啉-10-基、1,9-菲咯啉-2-基、1,9-菲咯啉-3-基、1,9-菲咯啉-4-基、1,9-菲咯啉-5-基、1,9-菲咯啉-6-基、1,9-菲咯啉-7-基、1,9-菲咯啉-8-基、1,9-菲咯啉-10-基、1,10-菲咯啉-2-基、1,10-菲咯啉-3-基、1,10-菲咯啉-4-基、1,10-菲咯啉-5-基、2,9-菲咯啉-1-基、2,9-菲咯啉-3-基、2,9-菲咯啉-4-基、2,9-菲咯啉-5-基、2,9-菲咯啉-6-基、2,9-菲咯啉-7-基、2,9-菲咯啉-8-基、2,9-菲咯啉-10-基、2,8-菲咯啉-1-基、2,8-菲咯啉-3-基、2,8-菲咯啉-4-基、2,8-菲咯啉-5-基、2,8-菲咯啉-6-基、2,8-菲咯啉-7-基、2,8-菲咯啉-9-基、2,8-菲咯啉-10-基、2,7-菲咯啉-1-基、2,7-菲咯啉-3-基、2,7-菲咯啉-4-基、2,7-菲咯啉-5-基、2,7-菲咯啉-6-基、2,7-菲咯啉-8-基、2,7-菲咯啉-9-基、2,7-菲咯啉-10-基、1-吩嗪基、2-吩嗪基、1-吩噻嗪基、2-吩噻嗪基、3-吩噻嗪基、4-吩噻嗪基、1-吩噁嗪基、2-吩噁嗪基、3-吩噁嗪基、4-吩噁嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、2-噁二唑基、5-噁二唑基、3-呋咱基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-甲基吡咯-1-基、2-甲基吡咯-3-基、2-甲基吡咯-4-基、2-甲基吡咯-5-基、3-甲基吡咯-1-基、3-甲基吡咯-2-基、3-甲基吡咯-4-基、3-甲基吡咯-5-基、2-叔丁基吡咯-4-基、3-(2-苯基丙基)吡咯-1-基、2-甲基-1-吲哚基、4-甲基-1-吲哚基、2-甲基-3-吲哚基、4-甲基-3-吲哚基、2-叔丁基-1-吲哚基、4-叔丁基-1-吲哚基、2-叔丁基-3-吲哚基、4-叔丁基-3-吲哚基等。
取代或未取代的核原子数为5~50的芳硫基用-SY”表示,作为Y”的实例,可例举出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、对三联苯-4-基、对三联苯-3-基、对三联苯-2-基、间三联苯-4-基、间三联苯-3-基、间三联苯-2-基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、对-(2-苯基丙基)苯基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-1-萘基、4-甲基-1-蒽基、4’-甲基联苯基、4”-叔丁基对三联苯-4-基、2-吡咯基、3-吡咯基、吡嗪基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基、2-吲哚基、3-吲哚基、4-吲哚基、5-吲哚基、6-吲哚基、7-吲哚基、1-异吲哚基、3-异吲哚基、4-异吲哚基、5-异吲哚基、6-异吲哚基、7-异吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-苯并呋喃基、3-苯并呋喃基、4-苯并呋喃基、5-苯并呋喃基、6-苯并呋喃基、7-苯并呋喃基、1-异苯并呋喃基、3-异苯并呋喃基,4-异苯并呋喃基,5-异苯并呋喃基,6-异苯并呋喃基,7-异苯并呋喃基、2-喹啉基、3-喹啉基、4-喹啉基、5-喹啉基、6-喹啉基、7-喹啉基、8-喹啉基、1-异喹啉基、3-异喹啉基、4-异喹啉基、5-异喹啉基、6-异喹啉基、7-异喹啉基、8-异喹啉基、2-喹喔啉基、5-喹喔啉基、6-喹喔啉基、1-咔唑基、2-咔唑基、3-咔唑基、4-咔唑基、1-菲啶基、2-菲啶基、3-菲啶基、4-菲啶基、6-菲啶基、7-菲啶基、8-菲啶基、9-菲啶基、10-菲啶基、1-吖啶基、2-吖啶基、3-吖啶基、4-吖啶基、9-吖啶基、1,7-菲咯啉-2-基、1,7-菲咯啉-3-基、1,7-菲咯啉-4-基、1,7-菲咯啉-5-基、1,7-菲咯啉-6-基、1,7-菲咯啉-8-基、1,7-菲咯啉-9-基、1,7-菲咯啉-10-基、1,8-菲咯啉-2-基、1,8-菲咯啉-3-基、1,8-菲咯啉-4-基、1,8-菲咯啉-5-基、1,8-菲咯啉-6-基、1,8-菲咯啉-7-基、1,8-菲咯啉-9-基、1,8-菲咯啉-10-基、1,9-菲咯啉-2-基、1,9-菲咯啉-3-基、1,9-菲咯啉-4-基、1,9-菲咯啉-5-基、1,9-菲咯啉-6-基、1,9-菲咯啉-7-基、1,9-菲咯啉-8-基、1,9-菲咯啉-10-基、1,10-菲咯啉-2-基、1,10-菲咯啉-3-基、1,10-菲咯啉-4-基、1,10-菲咯啉-5-基、2,9-菲咯啉-1-基、2,9-菲咯啉-3-基、2,9-菲咯啉-4-基、2,9-菲咯啉-5-基、2,9-菲咯啉-6-基、2,9-菲咯啉-7-基、2,9-菲咯啉-8-基、2,9-菲咯啉-10-基、2,8-菲咯啉-1-基、2,8-菲咯啉-3-基、2,8-菲咯啉-4-基、2,8-菲咯啉-5-基、2,8-菲咯啉-6-基、2,8-菲咯啉-7-基、2,8-菲咯啉-9-基、2,8-菲咯啉-10-基、2,7-菲咯啉-1-基、2,7-菲咯啉-3-基、2,7-菲咯啉-4-基、2,7-菲咯啉-5-基、2,7-菲咯啉-6-基、2,7-菲咯啉-8-基、2,7-菲咯啉-9-基、2,7-菲咯啉-10-基、1-吩嗪基、2-吩嗪基、1-吩噻嗪基、2-吩噻嗪基、3-吩噻嗪基、4-吩噻嗪基、1-吩噁嗪基、2-吩噁嗪基、3-吩噁嗪基、4-吩噁嗪基、2-噁唑基、4-噁唑基、5-噁唑基、2-噁二唑基、5-噁二唑基、3-呋咱基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-甲基吡咯-1-基、2-甲基吡咯-3-基、2-甲基吡咯-4-基、2-甲基吡咯-5-基、3-甲基吡咯-1-基、3-甲基吡咯-2-基、3-甲基吡咯-4-基、3-甲基吡咯-5-基、2-叔丁基吡咯-4-基、3-(2-苯基丙基)吡咯-1-基、2-甲基-1-吲哚基、4-甲基-1-吲哚基、2-甲基-3-吲哚基、4-甲基-3-吲哚基、2-叔丁基-1-吲哚基、4-叔丁基-1-吲哚基、2-叔丁基-3-吲哚基、4-叔丁基-3-吲哚基等。
取代或未取代的碳原子数为1~50的羧基用-COOZ表示,作为Z的实例,可举出甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、羟基甲基、1-羟基乙基、2-羟基乙基、2-羟基异丁基、1,2-二羟基乙基、1,3-二羟基异丙基、2,3-二羟基叔丁基、1,2,3-三羟基丙基、氯甲基、1-氯乙基、2-氯乙基、2-氯异丁基、1,2-二氯乙基、1,3-二氯异丙基、2,3-二氯叔丁基、1,2,3-三氯丙基、溴甲基、1-溴乙基、2-溴乙基、2-溴异丁基、1,2-二溴乙基、1,3-二溴异丙基、2,3-二溴叔丁基、1,2,3-三溴丙基、碘甲基、1-碘乙基、2-碘乙基、2-碘异丁基、1,2-二碘乙基、1,3-二碘异丙基、2,3-二碘叔丁基、1,2,3-三碘丙基、氨基甲基、1-氨基乙基、2-氨基乙基、2-氨基异丁基、1,2-二氨基乙基、1,3-二氨基异丙基、2,3-二氨基叔丁基、1,2,3-三氨基丙基、氰基甲基、1-氰基乙基、2-氰基乙基、2-氰基异丁基、1,2-二氰基乙基、1,3-二氰基异丙基、2,3-二氰基叔丁基、1,2,3-三氰基丙基、硝基甲基、1-硝基乙基、2-硝基乙基、2-硝基异丁基、1,2-二硝基乙基、1,3-二硝基异丙基、2,3-二硝基叔丁基、1,2,3-三硝基丙基等。
作为取代或未取代的苯乙烯基的实例,可举出2-苯基-1-乙烯基、2,2-二苯基-1-乙烯基、1,2,2-三苯基-1-乙烯基等。
作为卤素基的实例,可举出氟、氯、溴、碘等。
优选m为1~2,n为0~4。
以下示出了通式[1]的化合物的具体实例。
Figure A20038010687600261
在本发明的有机EL元件中,为了容易进行蒸镀,第一基质材料和第二基质材料可以为相同的材料。
在第一发光层和第二发光层中使用的掺杂剂可分别使用作为长寿命的发光材料公知的掺杂剂,优选使用通式[2]所示的材料作为发光材料的掺杂剂材料。
[式中,Ar2-Ar4为取代或未取代的核碳原子数为6~50的芳香族基、取代或未取代的苯乙烯基。p为1~4的整数。p≥2时,Ar3和Ar4可分别相同或不同。]
作为取代或未取代的核碳原子数为6~50的芳香族基的实例,可举出苯基、1-萘基、2-萘基、1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基、1-菲基、2-菲基、3-菲基、4-菲基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、对三联苯-4-基、对三联苯-3-基、对三联苯-2-基、间三联苯-4-基、间三联苯-3-基、间三联苯-2-基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、对-(2-苯基丙基)苯基、3-甲基-2-萘基、4-甲基-1-萘基、4-甲基-1-蒽基、4’-甲基联苯基、4”-叔丁基对三联苯-4-基、2-芴基、9,9-二甲基-2-芴基、3-荧蒽基等。
优选地,可举出苯基、1-萘基、2-萘基、9-菲基、1-并四苯基、2-并四苯基、9-并四苯基、1-芘基、2-芘基、4-芘基、2-联苯基、3-联苯基、4-联苯基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、对叔丁基苯基、2-芴基、9,9-二甲基-2-芴基、3-荧蒽基等。
作为取代或未取代的苯乙烯基的实例,可举出2-苯基-1-乙烯基、2,2-二苯基-1-乙烯基、1,2,2-三苯基-1-乙烯基等。
以下示出了通式[2]的化合物的具体实例以及其它适于作为掺杂剂的化合物实例。另外,在式中,Me表示甲基,Et表示乙基。
Figure A20038010687600291
Figure A20038010687600301
Figure A20038010687600321
Figure A20038010687600331
Figure A20038010687600361
Figure A20038010687600391
上述第一掺杂剂相对于第一基质材料的比例优选为0.1~10mol%,特别优选为1~10mol%。当小于0.1mol%时,不能获得足够的发光,而超过10mol%时,将引起浓度消光,发光效率有可能下降。
此外,上述第二掺杂剂相对于第二基质材料的比例优选为0.1~10mol%,特别优选为0.1~5mol%。
第一发光层的膜厚优选10nm以上,特别优选为10nm~40nm。当不足10nm时,足够浓度的空穴将到达第二发光层,使得第二发光层发出的光超过所必须使用的程度,色纯度有可能变差。因此,可使第一发光层比第二发光层厚。
第二发光层的膜厚与第一发光层配合调制,但优选为10nm~40nm,特别优选为10nm~30nm。
作为发光层的形成方法,可适用例如蒸镀法、旋涂法、LB法等的公知方法。发光层特别优选为分子堆积膜。
这里所谓分子堆积膜指的是从气相状态的材料化合物沉积形成的薄膜,或者从溶液状态或液相状态的材料化合物固体化形成的膜,该分子堆积膜与由LB法形成的薄膜(分子累积膜)通常可通过聚积结构、高次结构的不同,或者由此引起的功能的不同进行区分。
此外,如在特开昭57-51781号公报中所公开的那样,在溶剂中溶解树脂等粘结剂和材料化合物制成溶液后,通过旋涂法等使其薄膜化,也可形成发光层。
以下对于本发明有机EL元件的构成和发光层以外的构成元件进行说明。
在不损坏本发明作用效果的范围内,可在第一发光层和第二发光层之间、阳极和第一发光层之间或第二发光层和阴极之间介入其它有机层或无机层。
作为本发明有机EL元件的结构,例如可举出
i)阳极/第一发光层/第二发光层/阴极
ii)阳极/空穴注入层/第一发光层/第二发光层/阴极
iii)阳极/第一发光层/第二发光层/电子注入层/阴极
iv)阳极/空穴注入层/第一发光层/第二发光层/电子注入层/阴极
v)阳极/有机半导体层/第一发光层/第二发光层/阴极
vi)阳极/有机半导体层/电子阻隔层/第一发光层/第二发光层/阴极
vii)阳极/有机半导体层/第一发光层/第二发光层/附着改进层/阴极
viii)阳极/空穴注入层/空穴输送层/第一发光层/第二发光层/电子注入层/阴极
ix)阳极/绝缘层/第一发光层/第二发光层//绝缘层/阴极
x)阳极/无机半导体层/绝缘层/第一发光层/第二发光层/绝缘层/阴极
xi)阳极/有机半导体层/绝缘层/第一发光层/第二发光层/绝缘层/阴极
xii)阳极/绝缘层/空穴注入层/空穴输送层/第一发光层/第二发光层/绝缘层/阴极
xiii)阳极/绝缘层/空穴注入层/空穴输送层/第一发光层/第二发光层/电子注入层/阴极等的结构。
其中通常优选使用viii)的结构。
(1)透光性基板
本发明的有机EL元件在透光性基板上制作。在此所谓的透光性基板是支持有机EL元件的基板,优选其在400~700nm的可见光区域的光的透过率为50%以上,为平滑的基板。
具体可举出玻璃板、聚合物板等。作为玻璃板可特别举出碱石灰玻璃、含钡、锶的玻璃、铅玻璃、铝硅酸玻璃、硼硅酸玻璃、钡硼硅酸玻璃、石英等。作为聚合物板,可举出聚碳酸酯、丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚硫醚、聚砜等。
(2)阳极
有机薄膜EL元件的阳极承担着向空穴输送层或发光层注入空穴的作用,具有4.5eV以上的功函数时是有效的。作为本发明所用的阳极材料的具体实例,可使用氧化铟锡合金(ITO)、氧化锡(NESA)、金、银、铂、铜等。此外,作为阴极,为了向电子输送层或发光层中注入电子,优选功函数小的材料。
阳极可通过将这些电极物质采用蒸镀法或溅射法等的方法形成薄膜来进行制作。
在这样从阳极取出由发光层发出的光的情况下,优选使相对于阳极的发光的透过率大于10%。此外,阳极的薄膜电阻优选为几百Ω/□以下。阳极的膜厚根据材料是不同的,但通常为10nm~1μm,优选在10~200nm的范围内进行选择。
(3)空穴注入、输送层
空穴注入、输送层为帮助向发光层注入空穴,并将空穴输送到发光区域的层,空穴迁移率大,离子化能量通常小,为5.5eV以下。作为这种空穴注入、输送层,优选在较低电场强度下向发光层输送空穴的材料,更优选空穴的迁移率在例如外加104~106V/cm的电场时,至少为10-4cm2/(V·秒)。
作为形成空穴注入、输送层的材料,只要其具有上述优选的性质,对其无特别限制,可以从以往在光传导材料中作为空穴的电荷输送材料惯用的材料,或者从有机EL元件的空穴注入层中使用的公知材料中任意选择使用。
作为具体实例,可举出三唑衍生物(参照美国专利3112197号说明书等)、噁二唑衍生物(参照美国专利第3189447号说明书等)、咪唑衍生物(参照特公昭37-16096号公报等)、聚芳基烷烃衍生物(参照美国专利3615402号说明书、美国专利3820989号说明书、美国专利3542544号说明书、特公昭45-555号公报、特公昭51-10983号公报、特开昭51-93224号公报、特开昭55-17105号公报、特开昭56-4148号公报、特开昭55-108667号公报、特开昭55-156953号公报、特开昭56-36656号公报等)、吡唑啉衍生物和吡唑啉酮衍生物(参照美国专利第3180729号说明书、美国专利第4278746号说明书、特开昭55-88064号公报、特开昭55-88065号公报、特开昭49-105537号公报、特开昭55-51086号公报、特开昭56-80051号公报、特开昭56-88141号公报、特开昭57-45545号公报、特开昭54-112637号公报、特开昭55-74546号公报等)、苯二胺衍生物(参照美国专利第3615404号说明书、特公昭51-10105号公报、特公昭46-3712号公报、特公昭47-25336号公报、特开昭54-53435号公报、特开54-110536号公报、特开昭54-119925号公报等)、芳基胺衍生物(参照美国专利第3567450号说明书、美国专利第3180703号说明书、美国专利第3240597号说明书、美国专利第3658520号说明书、美国专利第4232103号说明书、美国专利第4175961号说明书、美国专利第4012376号说明书、特公昭49-35702号公报、特公昭39-27577号公报、特开昭55-144250号公报、特开昭56-119132号公报、特开昭56-22437号公报、西独专利第1110518号说明书等)、氨基取代查耳酮衍生物(参照美国专利第3526501号说明书等)、噁唑衍生物(在美国专利第3257203号说明书等中公开的)、苯乙烯基蒽衍生物(参照特开昭56-46234号公报等)、芴酮衍生物(参照特开昭54-110837号公报等)、腙衍生物(参照美国专利第3717462号说明书、特开昭54-59143号公报、特开昭55-52063号公报、特开昭55-52064号公报、特开昭55-46760号公报、特开昭55-85495号公报、特开昭57-11350号公报、特开昭57-148749号公报、特开平2-311591号公报等)、芪衍生物(参照特开昭61-210363号公报、特开昭61-228451号公报、特开昭61-14642号公报、特开61-72255号公报、特开62-47646号公报、特开昭62-36674号公报、特开昭62-10652号公报、特开昭62-30255号公报、特开昭60-93455号公报、特开昭60-94462号公报、特开昭60-174749号公报、特开昭60-175052号公报等)、硅氮烷衍生物(美国专利第4950950号说明书)、聚硅烷类(特开平2-204996号公报)、苯胺类共聚物(特开平2-282263号公报)、特开平1-211399号公报中公开的导电性高分子低聚物(特别是噻吩低聚物)等。
作为空穴注入层的材料,可使用上述材料,但优选使用卟啉化合物(在特开昭63-2956965号公报等中公开的)、芳香族叔胺化合物和苯乙烯胺化合物(参照美国专利第4127412号说明书、特开昭53-27033号公报、特开昭54-58445号公报、特开昭54-149634号公报、特开昭54-64299号公报、特开昭55-79450号公报、特开昭55-144250号公报、特开昭56-119132号公报、特开昭61-295558号公报、特开昭61-98353号公报、特开昭63-295695号公报等),特别优选使用芳香族叔胺化合物。
此外,还可举出在美国专利第5061569号中记载的在分子内具有2个缩合芳香族环的,例如4,4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(以下简写为NPD),此外,还可举出在特开平4-308688号公报中记载的将3个三苯基胺单元连接成星型的4,4’,4”-三(N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基)三苯基胺(以下简写为MTDATA)等。
此外,除了作为发光层材料示出的上述芳香族二次甲基类化合物以外,还可将p型Si、p型SiC等的无机化合物也作为空穴注入层材料使用。
空穴注入、输送层可通过将上述化合物采用例如真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、LB法等公知方法进行薄膜化形成。作为空穴注入、输送层的膜厚并无特别限制,通常为5nm~5μm。该空穴注入、输送层如果在空穴输送带区域含有本发明的化合物,其可由上述材料的一种或2种以上构成的一层构成,或者将与上述空穴注入、输送层不同种类的化合物构成的空穴注入、输送层层叠形成。
此外,有机半导体层是帮助向发光层进行空穴注入或电子注入的层,优选其具有10-10S/cm以上的电导率。作为这种有机半导体层的材料,可使用含噻吩低聚物或特开平8-193191号公报中公开的含芳基胺低聚物等的导电性低聚物、含芳基胺树枝状聚合物等的导电性树枝状聚合物等。
(4)电子注入层
电子注入层是帮助向发光层注入电子的层,其电子迁移率大,而附着改进层是由与该电子注入层中特别是阴极的附着良好的材料构成的层。
作为电子注入层中使用的材料,优选8-羟基喹啉及其衍生物的金属络合物、或含氮杂环衍生物。
作为上述8-羟基喹啉或其衍生物的金属络合物的具体实例,可举出含8-羟基喹啉(一般为8-羟基喹啉或8-羟基喹啉)的螯合物的金属螯合物喹啉化合物。
例如,可将发光材料项中记载的Alq作为电子注入层使用。
另一方面,作为含氮杂环衍生物,存在噁二唑衍生物等。
作为噁二唑衍生物,可举出以下通式[3]~[5]表示的电子传导化合物。
Figure A20038010687600451
[式中,Ar5,Ar6,Ar7,Ar9,Ar10,Ar13分别表示取代或未取代的芳基,可分别彼此相同或不同。此外,Ar8,Ar11,Ar13表示取代或未取代的亚芳基,可分别相同或不同。]
在此,作为芳基,可举出苯基、联苯基、蒽基、苝基、芘基。此外,作为亚芳基,可举出亚苯基、亚萘基、亚联苯基、亚蒽基、亚苝基、亚芘基等。此外,作为取代基,可举出碳原子数为1~10的烷基、碳原子数为1~10的烷氧基或氰基等。该电子传导化合物优选为薄膜形成性化合物。
作为上述电子传导性化合物的具体实例,可举出以下化合物。
此外,作为其它含氮杂环衍生物有机化合物,可举出通式[6]表示的化合物。
HAr-L1一Ar14-Ar15        [6]
(式中,HAr为可具有取代基的碳原子数为3~40的含氮杂环,L1为单键、可具有取代基的碳原子数为6~60的亚芳基、可具有取代基的碳原子数为3~60的亚杂芳基或可具有取代基的亚芴基,Ar14为可具有取代基的碳原子数为6~60的2价芳香族烃基,Ar15表示可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、或者可具有取代基的碳原子数为3~60的杂芳基。)
上述式[6]的化合物可根据特原2003-004139号中记载的方法合成。
在该通式[6]的含氮杂环衍生物有机化合物中,优选咪唑并吡嗪衍生物、咪唑衍生物。
作为咪唑并吡嗪衍生物,可举出通式[7]所示的化合物。
(式中,A1~A3为氮原子或碳原子,R为可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的碳原子数为3~60的杂芳基、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的卤代烷基、碳原子数为1~20的烷氧基,q为0到5的整数,q为2以上的整数时,多个R可彼此相同或不同。此外,相邻的多个R基之间还可相互结合,形成取代或未取代的碳环式脂肪族环,或者形成取代或未取代的碳环式芳香族环。Ar16为可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的碳原子数为3~60的杂芳基,Ar17为氢原子、碳原子数为1~20的烷基、碳原子数为1~20的卤代烷基、碳原子数为1~20的烷氧基、可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的碳原子数为3~60的杂芳基(Ar16、Ar17中的任何一方为可具有取代基的碳原子数为10~60的缩合环基、可具有取代基的碳原子数为3~60的杂缩合环基)。L2、L3分别为单键、可具有取代基的碳原子数为6~60的缩合环、可具有取代基的碳原子数为3~60的杂缩合环或可具有取代基的亚芴基)。
上述[7]的化合物可根据特原2003-005184号中记载的方法合成。
作为咪唑衍生物,可举出通式[8]或[9]所示的化合物。
Figure A20038010687600472
Figure A20038010687600481
(式中,R1为氢原子、可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的吡啶基、可具有取代基的喹啉基、可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基或可具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基,r为0~4的整数,R2为可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的吡啶基、可具有取代基的喹啉基、可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基或可具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基,R3为氢原子、可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的吡啶基、可具有取代基的喹啉基、可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基或可具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基,L4为可具有取代基的碳原子数为6~60的亚芳基、可具有取代基的亚吡啶基、可具有取代基的亚喹啉基、可具有取代基的亚芴基,Ar18表示可具有取代基的碳原子数为6~60的亚芳基、可具有取代基的亚吡啶基、可具有取代基的亚喹啉基,Ar19表示可具有取代基的碳原子数为6~60的芳基、可具有取代基的吡啶基、可具有取代基的喹啉基、可具有取代基的碳原子数为1~20的烷基或可具有取代基的碳原子数为1~20的烷氧基)。
上述式[8]的化合物可根据特原2003-67847号记载的方法合成。
含氮杂环衍生物有机化合物的具体实例如下所示。
Figure A20038010687600491
在本发明中,电子注入层在电场强度(E)为104~106V/cm的区域中,优选电子迁移率为10-4cm2/(V·秒)以上。通过在电子注入层中使用具有该电子迁移率的有机化合物,可降低有机EL元件的驱动电压。
此外,由于可使得发光区域移动到位于阳极侧的第一发光层,由此可抑制第二发光层的发光,因此可获得色纯度更好的窄带发光,并且使得效率高、寿命长。
因此,特别优选在电子注入层中使用电子迁移率特别高的化合物,例如上述含氮杂环衍生物有机化合物,特别是咪唑并吡嗪衍生物和/或咪唑衍生物。
此外,上述化合物可根据需要以层叠、混合等的形式形成电子注入层。
在本发明的优选形式中,在输送电子的区域或阴极和有机层的界面区域中存在含有还原性掺杂剂的元件。在此所谓还原性掺杂剂定义为可对电子输送性化合物进行还原的物质。因此,如果为具有一定还原性的物质,可使用各种物质,优选使用例如选自碱金属、碱土类金属、稀土类金属、碱金属的氧化物、碱金属的卤化物、碱土类金属的氧化物、碱土类金属的卤化物、稀土类金属的氧化物或稀土类金属的卤化物、碱金属的有机络合物、碱土类金属的有机络合物、稀土类金属的有机络合物中的至少一种物质。
此外,更具体地,作为优选的还原性掺杂剂,特别优选选自Na(功函数:2.36eV)、K(功函数:2.28eV)、Rb(功函数:2.16eV)和Cs(功函数:1.95eV)的至少一种碱金属,以及Ca(功函数:2.9eV)、Sr(功函数:2.0~2.5eV)和Ba(功函数:2.52eV)的至少一种碱土类金属的功函数在2.9eV以下的掺杂剂。其中,更优选的还原性掺杂剂为选自K、Rb和Cs的至少一种碱金属,进一步优选为Rb或Cs,最优选为Cs。
这些碱金属的还原能力特别高,通过向电子注入区域添加比较少量的这些金属,可使有机EL元件中发光辉度提高和寿命加长。此外,作为功函数在2.9eV以下的还原性掺杂剂,优选将上述2种以上的碱金属组合使用,特别优选为含Cs的组合,例如Cs与Na、Cs与K、Cs与Rb或Cs与Na和K的组合。通过组合含有Cs,可高效地发挥还原能力,通过向电子注入区域中进行添加,可使有机EL元件中发光辉度提高和寿命加长。
在本发明中,可进一步在阴极和有机层之间设置由绝缘体或半导体构成的电子注入层。此时,可以有效防止电流泄漏,可提高电子注入性。作为该绝缘体,优选使用选自碱金属硫属元素化物、碱土类金属硫属元素化物、碱金属的卤化物和碱土类金属的卤化物的至少一种金属化合物。电子注入层如果由这些碱金属硫属元素化物等构成,可进一步提高电子注入性,因此在该方面优选。具体地,作为优选的碱金属硫属元素化物,可举出例如Li2O、LiO、Na2S、Na2Se和NaO,作为优选的碱土类金属硫属元素化物,可举出例如CaO、BaO、SrO、BeO、BaS和CaSe。此外,作为优选的碱金属的卤化物,可举出例如LiF、NaF、KF、LiCl、KCl和NaCl等。此外,作为优选的碱土类金属的卤化物,可举出例如CaF2、BaF2、SrF2、MgF2和BeF2这样的氟化物以及氟化物以外的卤化物。
此外,可设置电子输送层。作为构成电子输送层的半导体,可举出包含选自Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、Sb和Zn的至少一种元素的氧化物,氮化物或氧化氮化物等的单独一种或2种以上的组合。此外,构成电子输送层的无机化合物优选为微结晶或非晶质的绝缘性薄膜。电子输送层如果由这些绝缘性薄膜构成,可形成更均质的薄膜,因此可减少黑点等像素缺陷。另外,作为该无机化合物,可举出上述的碱金属硫属元素化物、碱土类金属硫属元素化物、碱金属的卤化物和碱土类金属的卤化物等。
(5)阴极
作为阴极,使用将功函数小(4eV以下)的金属、合金、电传导性化合物和这些物质的混合物作为电极物质的阴极。作为这些电极物质的具体实例,可举出钠、钠-钾合金、镁、锂、镁·银合金、铝/氧化铝、铝·锂合金、铟、稀土类金属等。
该阴极可通过将这些电极物质采用蒸镀或溅射等方法形成薄膜而制成。
在此,在从阴极取出从发光层发出的光的情况下,优选使相对于阴极的发光的透过率大于10%。
此外,作为阴极的薄膜电阻优选为几百Ω/□以下,膜厚通常为10nm~1μm,优选为50~200nm。
(6)绝缘层
有机EL元件由于在超薄膜上外加电场,因此容易产生漏电或短路造成的像素缺陷。为防止该现象,优选在一对电极间插入绝缘性的薄膜层。
作为在绝缘层中使用的材料,可举出例如氧化铝、氟化锂、氧化锂、氟化铯、氧化铯、氧化镁、氟化镁、氧化钙、氟化钙、氮化铝、氧化钛、氧化硅、氧化锗、氮化硅、氮化硼、氧化钼、氧化钌、氧化钒等。
可使用这些物质的混合物或层叠物。
通过采用以上例举出的材料和方法形成阳极、发光层、根据需要的空穴注入层和根据需要的电子注入层,并进一步形成阴极,可制作出有机EL元件。此外,也可从阴极向阳极按照与上述相反的顺序制作有机EL元件。
以下记载了在透光性基板上依次设置阳极/空穴注入层/发光层/电子注入层/阴极的结构的有机EL元件的制作实例。
首先,在适当的透过性基板上采用蒸镀或溅射等方法形成由阳极材料构成的薄膜,使其膜厚为1μm以下,优选在10~200nm的范围内,由此制作阳极。
其次,在该阳极上设置空穴注入层。空穴注入层的形成可采用如上所述的真空蒸镀法、旋涂法、浇铸法、LB法等方法进行,但从真空蒸镀法容易获得均质膜、并且不容易产生针孔等,因此优选采用该方法形成。通过真空蒸镀法形成空穴注入层时,其蒸镀条件因所使用的化合物(空穴注入层的材料)、所需空穴注入层的结晶结构或再结合结构等而异,但一般优选在蒸镀源温度为50~450℃,真空度为10-7~10-3乇,蒸镀速度为0.01~50nm/秒,基板温度为-50~300℃,膜厚为5nm~5μm的范围内进行适当选择。
其次,在空穴注入层上设置发光层形成发光层时,也可采用所需的有机发光材料,采用真空蒸镀法、溅射法、旋涂法、浇铸法等方法使有机发光材料薄膜化而形成,由于真空蒸镀法容易获得均质膜,并且不容易产生针孔等,因此优选采用该方法形成。采用真空蒸镀法形成发光层时,其蒸镀条件因所使用的化合物而异,一般可在与空穴注入层相同的条件范围中进行选择。
然后,在该发光层上设置电子注入层。与空穴注入层和发光层一样,为了获得均质膜,优选采用真空蒸镀法形成。蒸镀条件可从与空穴注入层、发光层同样的条件范围内进行选择。
最后通过层叠阴极可获得有机EL元件。
由于阴极由金属构成,因此可使用蒸镀法、溅射法。但是,为使衬底的有机物层免受制膜时的损伤,优选真空蒸镀法。
至此所记载的有机EL元件的制作优选通过一次抽真空连贯地从阳极到阴极进行制作。
本发明有机EL元件各层的形成方法没有特别限定。可使用现有公知的采用真空蒸镀法、旋涂法等的形成方法。此外,有机薄膜层可采用使用真空蒸镀法、分子束蒸镀法(MBE法)或溶解在溶剂中的溶液的浸涂法、旋涂法、浇铸法、棒涂法、辊涂法等涂布法的公知方法形成。
本发明有机EL元件各有机层的膜厚没有特别限制,一般膜厚过薄时,容易产生针孔等的缺陷,相反过厚时,需要高的外加电压,效率变差,因此通常优选在几nm到1μm的范围。
另外,在向有机EL元件外加直流电压时,如果使阳极为+、阴极为-的极性外加5~40V的电压,可观测发光。而在以相反的极性外加电压时,电流不流过,完全不产生发光。进一步在外加交流电压时,只有使阳极为+、阴极为-的极性时能观测到均一的发光。外加的交流波形可为任意波形。
本发明的有机EL元件,可进行色纯度高的窄带发光,作为蓝色发光的元件特别优异。而且寿命也得到改善。
[实施例]
以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明不受这些实施例的限制。
此外,在各个实施例中使用的化合物的性质和制作的元件按照以下方法进行评价。
(1)能隙:从苯中的吸收光谱的吸收端测定。具体地,使用市售的可见紫外分光光度计测定吸收光谱,从其吸收光谱开始上升时的波长算出。
(2)辉度:采用分光放射辉度计(CS-1000、ミノルタ制)进行测定。
(3)发光极大波长的发光强度:在与制作EL元件同样的条件下分别制作第一发光层和第二发光层的单层膜,使用市售的荧光测定装置测定各个单层膜的荧光光谱。从所得的第一发光层的荧光光谱,在第一发光层的发光极大波长a处测定第一发光层的荧光强度Ia。同样,从所得的第二发光层的荧光光谱,在第二发光层的发光极大波长b处测定第二发光层的荧光强度Ib。
当第一发光层和第二发光层的发光极大波长充分分离时,在EL元件的发光光谱中,a、b的波长处的发光强度Ia、Ib可分别近似为I1、I2。
当第一发光层和第二发光层的发光极大波长相互接近时,EL元件整体的发光光谱可假定为从第一发光层的发光光谱和从第二发光层的发光光谱的和。
因此,在所得的第一发光层的荧光光谱中,测定波长a、b的荧光强度I1a、I1b。同样,在所得的第二发光层的荧光光谱中,测定波长a、b的荧光强度I2a、I2b。对于I1、I2,以下的公式成立。
Ia=I1*I1a+I2*I2a
Ib=I1*I1b+I2*I2b
由上述公式,求出I1、I2的比。
(4)发光效率:从使用万用表测定的电流密度值和辉度(100尼特)算出。
(5)C.I.E色度坐标:通过与(2)同样地测定获得。
(6)半衰期寿命:在初期辉度为1000尼特、定电流条件下,对密封的元件进行测定。(室温)
(7)电子迁移率:根据Time of flight法进行计算。具体地,对于ITO/有机层(电子注入层等、层厚1~2微米)/Al的构成,测定由于光照射产生的瞬变电流的时间特性(瞬变特性时间),根据以下公式求出电子迁移率。
电子迁移率=(有机层厚)2/(瞬变特性时间·电场强度)
以下示出了在实施例中使用的化合物。
Figure A20038010687600551
Figure A20038010687600561
实施例1
在异丙醇中将25mm×75mm×1.1mm厚的带有ITO透明电极的玻璃基板(ヅオマティック公司制造)进行5分钟的超声波清洗,此后,进行30分钟的UV臭氧清洗。
将洗净后的带有透明电极线的玻璃基板安装在真空蒸镀装置的基板支撑件上,首先在形成了透明电极线侧的面上以覆盖上述透明电极的方式,形成膜厚为60nm的N,N’-二(N,N’-二苯基-4-氨基苯基)-N,N-二苯基-4,4’-二氨基-1,1’-联苯膜(以下简写为“TPD232膜”)。该TPD232膜发挥作为空穴注入层的功能。
在TPD232膜成膜后,在TPD232膜上形成膜厚为20nm的N,N,N’,N’-四(4-联苯基)-二氨基联苯层(以下称为“TBDB层”)。该膜具有作为空穴输送层的功能。
进一步将作为第一发光层的基质材料的H1和作为第一掺杂剂的D1按照D1∶H1的比为1.0∶20(重量比)的方式进行蒸镀,形成膜厚为20nm的层(第一掺杂剂为约5.4mol%)。该层具有作为第一发光层的功能。
进一步将作为第二发光层的基质材料的H1和作为第二掺杂剂的D2按照D2∶H1的比为1.0∶20(重量比)的方式进行蒸镀,形成膜厚为20nm的层(第二掺杂剂为约5.7mol%)。该层具有作为第二发光层的功能。
在该膜上形成膜厚为10nm的Alq膜。该层具有电子注入层的功能。
此外,Alq的电子迁移率为5×10-6cm2/(V·秒)(E=5×105V/cm)。
此后,将作为还原性掺杂剂的Li(Li源:サエスゲッタ-公司制作)和Alq进行二元蒸镀,形成作为电子注入层(阴极)的Alq∶Li膜(膜厚为10nm)。在该Alq∶Li膜上蒸镀金属Al,形成金属阴极,由此形成有机EL发光元件。
实施例2
除了使第一发光层的膜厚为10nm、D1∶H1的比为0.3∶10(重量比),使第二发光层的膜厚为30nm、D2∶H1的比为1.4∶30(重量比)以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约3.3mol%,第二掺杂剂为约5.3mol%)。
实施例3
除了使第一发光层的膜厚为20nm、D1∶H1的比为0.5∶20(重量比),使第二发光层的膜厚为20nm、D2∶H1的比为1.0∶20(重量比)以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约2.8mol%,第二掺杂剂为约5.7mol%)。
实施例4
除了使第一发光层的膜厚为20nm,采用D2代替D1,使D2∶H1的比为1.0∶20(重量比),使第二发光层的膜厚为20nm,采用D3代替D2,并使D3∶H1的比为1.0∶20(重量比)以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约5.7mol%,第二掺杂剂为约4.8mol%)。
实施例5
除了使用ETM-020代替形成电子注入层的Alq以外,按照与实施例4完全一样的方式制作有机EL元件。
其中,ETM-020的电子迁移率为4×10-4cm2/(V·秒)(E=5×105V/cm)。
比较例1
除了使第一发光层的膜厚为20nm、D1∶H1的比为1.0∶20(重量比),使第二发光层的膜厚为20nm、不使用D2以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约5.4mol%,第二掺杂剂为0mol%)。
比较例2
除了使第一发光层的膜厚为20nm,使用D2代替D1,使得D2∶H1的比为1.0∶20(重量比),使第二发光层的膜厚为20nm,不使用D2以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约5.7mol%,第二掺杂剂为0mol%)。
比较例3
除了使第一发光层的膜厚为20nm,使用D2代替D1,使D2∶H1的比为1.0∶20(重量比),使第二发光层的膜厚为20nm,使D1∶H1的比为1.0∶20(重量比)以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约5.7mol%,第二掺杂剂为约5.4mol%)。
比较例4
除了使第一发光层的膜厚为20nm,使用D3代替D1,使D3∶H1的比为1.0∶20(重量比),使第二发光层的膜厚为20nm,不使用D2以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约4.8mol%,第二掺杂剂为0mol%)。
比较例5
除了使第一发光层的膜厚为20nm,使用D 3代替D1,使D3∶H1的比为1.0∶20(重量比),使D2∶H1的比为1.0∶20(重量比)以外,按照与实施例1完全一样的方式制作有机EL元件(第一掺杂剂为约4.8mol%,第二掺杂剂为约5.7mol%)。
比较例6
除了使第二发光层具有与第一发光层相同的结构以外,按照与实施例5一样的方式制作有机EL元件。
对于实施例1~5和比较例1~6中制作的有机EL元件,测定各有机EL元件的发光层的构成、第一发光层由来的发光光谱的发光极大波长的发光强度(I1)和上述第二发光层由来的发光光谱的发光极大波长的发光强度(I2)的比(I1/I2)、初期发光效率、C.I.E色度坐标和半衰期寿命。表1中示出了结果。
表1
  第一发光层(Egh/Egd1)   第二发光层(Egh/Egd2)   I1/I2   发光效率(cd/A)   C.I.E色度坐标   半衰期寿命
  实施例1   H1/D1(3.0eV/2.9eV)   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   80/20   6.7   0.15,0.17   3,000
  实施例2   H1/D1(3.0eV/2.9eV)   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   55/45   7.4   0.15,0.20   3,500
  实施例3   H1/D1(3.0eV/2.9eV)   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   80/20   6.3   0.15,0.16   2,500
  比较例1   H1/D1(3.0eV/2.9eV)   H1(3.0eV)   100/0   5.3   0.15.0.15   1,500
  比较例2   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   H1(3.0eV)   100/0   11.5   0.16,0.31   3,700
  比较例3   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   H1/D1(3.0eV/2.9eV)   100/0   11.9   0.16,0.30   2,900
  实施例4   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   H1/D3(3.0eV/2.6eV)   90/10   6.8   0.25,0.26   13,000
  比较例4   H1/D3(3.0eV/2.6eV)   H1(3.0eV)   100/0   8.2   0.50,0.48   15,000
  比较例5   H1/D3(3.0eV/2.6eV)   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   100/0   8.3   0.49,0.48   14,000
  实施例5   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   H1/D3(3.0eV/2.6eV)   100/0   13.5   0.16,0.31   8,000
  比较例6   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   H1/D2(3.0eV/2.8eV)   100/0   10.0   0.16,0.31   1,500
从表1可知,仅使用能隙大的掺杂剂的有机EL元件,色纯度良好,但发光效率低,并且半衰期寿命短。相反,仅使用能隙小的掺杂剂的有机EL元件,发光效率高,半衰期寿命长,但是色纯度差,不适于全色用途。
但是,本发明的有机EL元件与单纯地仅使用能隙大的掺杂剂的情况相比,寿命和发光效率都得到改善,色纯度也几乎不发生改变,因此可知其特别适用于全色用途。
此外,在实施例5和比较例6中,在电子注入层中使用了电子迁移率高的ETM-020,因此可以仅使第一发光层发光(I2=0)。在该情况下,通过使第一掺杂剂和第二掺杂剂的能隙满足本发明的要件,可显著提高半衰期寿命,可使得本发明的效果绝对非常大。
根据本发明,可提供进行色纯度高的窄带发光且寿命长的有机EL元件。

Claims (14)

1.一种有机电致发光元件,其按如下顺序含有阳极、
至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、
至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层、
以及阴极,其特征为:
所述第一基质材料的能隙Egh1、所述第一掺杂剂的能隙Egd1、所述第二基质材料的能隙Egh2和所述第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式,
并且来自所述第一发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I1和来自所述第二发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2满足下式。
Egh1>Egd1
Egh2>Egd2
Egd1>Egd2
I1>3.5×I2
2.如权利要求1所述的有机电致发光元件,其特征为满足I1>5×I2的关系。
3.如权利要求1或2所述的有机电致发光元件,其特征为Egd2>2.7eV。
4.一种有机电致发光元件,其按如下顺序含有
阳极、
至少含有第一基质材料和第一掺杂剂的第一发光层、
至少含有第二基质材料和第二掺杂剂的第二发光层、
以及阴极,其特征为:
所述第一基质材料的能隙Egh1、所述第一掺杂剂的能隙Egd1、所述第二基质材料的能隙Egh2和所述第二掺杂剂的能隙Egd2满足下式。
Egh1>Egd1
Egh2>Egd2
Egd1>Egd2>2.7eV
5.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为在所述第一发光层中,所述第一掺杂剂相对于所述第一基质材料的比例为0.1~10mol%。
6.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为在所述第二发光层中,所述第二掺杂剂相对于所述第二基质材料的比例为0.1~10mol%。
7.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为所述第一或第二基质材料的至少一方为下述通式[1]表示的化合物,
Figure A2003801068760003C1
式中,Ar1为核碳原子数为6~50的芳香族环,X为取代基,
m为1~5的整数,n为0~6的整数,当m≥2时,Ar可分别相同或不同,当n≥2时,X可分别相同或不同。
8.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为所述第一基质材料和所述第二基质材料相同。
9.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为所述第一或第二掺杂剂材料的至少一方为下述通式[2]表示的化合物,
式中,Ar2~Ar4为取代或未取代的核碳原子数为6~50的芳香族基团、取代或未取代的苯乙烯基,p为1~4的整数,p≥2时,Ar3和Ar4可分别相同或不同。
10.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为所述第一发光层的膜厚为10nm以上。
11.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为来自所述第二发光层的发光光谱的发光极大波长的发光强度I2为I2=0。
12.如权利要求1或4所述的有机电致发光元件,其特征为在所述第二发光层和阴极之间设置电子注入层,该电子注入层的电子迁移率为10-4cm2/(V·秒)以上。
13.如权利要求12所述的有机电致发光元件,其特征为所述电子注入层含有由含氮杂环衍生物构成的有机化合物。
14.如权利要求13所述的有机电致发光元件,其特征为所述由含氮杂环衍生物构成的有机化合物为咪唑并吡嗪衍生物和/或咪唑衍生物。
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