JP2000252077A - Organic electroluminescence element - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロル
ミネッセンス素子に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic electroluminescence device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エレクトロルミネッセンス素子を備える
ディスプレイパネルは視認性が高く、表示能力に優れ、
高速応答も可能という特徴を持っている。2. Description of the Related Art A display panel provided with an electroluminescent element has high visibility and excellent display capability.
It has the feature that high-speed response is also possible.
【０００３】近年、有機化合物を発光材料とする有機エ
レクトロルミネッセンス素子について報告がなされた
（たとえば、アプライド・フィジックス・レターズ、第
５１巻９１３頁１９８７年(Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，５１，１９８７，Ｐ．９１
３．)）。この報告でＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらは有機発光層
および電荷輸送層を積層した構造の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子を開示している。この報告では、発光材
料として高い発光効率と電子輸送能をあわせ持つ、トリ
ス（８−キノリノール）アルミニウム錯体（以下Ａｌｑ
という）を用いて、優れた有機エレクトロルミネッセン
ス素子を得ている。また、ジャーナル・オブ・アプライ
ド・フィジックス、第６５巻３６１０頁１９８９年（Ｊ
ｏｕｒｎａｌｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，
６５，１９８９，Ｐ．３６１０）には、有機発光層を形
成するＡｌｑにクマリン誘導体やＤＣＭ１（Ｅａｓｔｍ
ａｎＣｈｅｍｉｃａｌｓ）等の蛍光色素をドープした素
子を作製し、色素を選択することによって発光色が変わ
ること、および発光効率が非ドープに比べて上昇するこ
とが報告されている。In recent years, reports have been made on organic electroluminescent devices using an organic compound as a light-emitting material (for example, Applied Physics Letters, Vol. 51, p. 913, 1987 (Applied Physics).
ics Letters, 51, 1987, p. 91
3. )). In this report, C.I. W. Tang et al. Disclose an organic electroluminescent device having a structure in which an organic light emitting layer and a charge transport layer are stacked. In this report, a tris (8-quinolinol) aluminum complex (hereinafter referred to as Alq) having both high luminous efficiency and electron transport ability as a luminescent material is described.
To obtain an excellent organic electroluminescent device. Also, Journal of Applied Physics, Vol. 65, p. 3610, 1989 (J
ownnal Applied Physics,
65, 1989, p. No. 3610) discloses that Alq forming an organic light emitting layer has a coumarin derivative or DCM1 (Eastm).
It has been reported that an element doped with a fluorescent dye such as an anionic (Chemicals) is manufactured, and the emission color is changed by selecting the dye, and that the luminous efficiency is increased as compared with undoped.
【０００４】この発光素子の代表的な構成は、正孔注入
用電極（ＩＴＯ膜）上に、Ｎ，Ｎ’−ｂｉｓ（３−ｍｅ
ｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎｙｌ
−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄｉａ
ｍｉｎｅ（ＴＰＤ）からなる正孔輸送層、Ａｌｑからな
る電子輸送層、およびＡｌ−Ｌｉ合金（またはＭｇ−Ａ
ｇ合金など）からなる電子注入用電極を順次積層したも
のであり、Ａｌｑからなる電子輸送層が緑色の発光をす
る。この場合、ＴＰＤは正孔輸送性と電子ブロック性と
を有する。一方、Ａｌｑは、多くの電子トラップを有す
る電子輸送性を有する。ＴＰＤ層に注入された正孔は、
接合面（正孔輸送層と電子輸送層との界面）を突き抜け
てＡｌｑ層まで入り、Ａｌｑ層が蛍光発光する、即ちＡ
ｌｑのフレンケルエキシトン（Ａｌｑ-）からの発光で
あることが、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジッ
クス、第７９巻７９９１頁１９９６年（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ，７９，１９９
６，Ｐ．７９９１）に開示されている。この文献中で、
素子の電流がＡｌｑ層の最低空軌道（ＬＵＭＯ、Ｌｏｗ
ｅｓｔ Ｕｎｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
Ｏｒｂｉｔａｌ）の下に存在する高い密度の電子トラッ
プに制限されていることが述べられている。[0004] A typical configuration of this light emitting element is that an N, N'-bis (3-me) is formed on a hole injection electrode (ITO film).
(tylphenyl) -N, N'-diphenyl
-(1,1'-biphenyl) -4,4'-dia
hole transport layer composed of Mine (TPD), an electron transport layer composed of Alq, and an Al-Li alloy (or Mg-A
g alloy) is sequentially laminated, and the electron transport layer made of Alq emits green light. In this case, TPD has a hole transporting property and an electron blocking property. On the other hand, Alq has an electron transporting property having many electron traps. The holes injected into the TPD layer are:
The Alq layer penetrates the bonding surface (the interface between the hole transport layer and the electron transport layer) and enters the Alq layer, and the Alq layer emits fluorescence, that is, A
The emission of light from 1q Frenkel exciton (Alq − ) is reported in Journal of Applied Physics, Vol. 79, pp. 7991, 1996 (Journal).
of Applied Physics, 79, 199
6, p. 7991). In this document,
The current of the device is the lowest unoccupied orbit of the Alq layer (LUMO, Low
est Unoccupied Molecular
(Orbital).
【０００５】また、この研究に続いて多くの研究開発が
なされ、新しい機能材料として、蛍光発光性のキレート
金属錯体や電子輸送性有機分子や正孔輸送性有機分子が
開発され検討されている。[0005] Further, many researches and developments have been made following this research, and fluorescent chelating metal complexes, electron transporting organic molecules and hole transporting organic molecules have been developed and studied as new functional materials.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光効
率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を得るため
には、用いる有機機能材料の電気的な特性や寿命安定性
を改善する必要があった。特に、発光効率の改善のため
には、一対の電極から注入された電子と正孔が電極間で
熱的に再結合することなく発光層で有効に光に変換され
ることが必要である。しかし、電極から注入された電子
と正孔が接合部を突き抜けて反対電極に達してしまうし
まうという問題点があった。それを防ぐ方法として、た
とえば、電子エネルギー準位が大きく異なり電荷の輸送
を妨げる電荷ブロック層を電極界面に形成することが行
われていたが、あまり効果的ではなく、発光効率を高め
るため、さらに優れた方法が求められていた。However, in order to obtain an organic electroluminescent device having high luminous efficiency, it is necessary to improve the electrical characteristics and life stability of the organic functional material used. In particular, in order to improve luminous efficiency, it is necessary that electrons and holes injected from a pair of electrodes are effectively converted to light in a light emitting layer without thermal recombination between the electrodes. However, there is a problem that electrons and holes injected from the electrode penetrate through the junction and reach the opposite electrode. As a method for preventing this, for example, a charge blocking layer that has a large difference in electron energy level and hinders the transport of charges has been formed at the electrode interface. An excellent method was required.
【０００７】上記問題を解決するため、本発明は、発光
効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供す
ることを目的とする。[0007] In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device having high luminous efficiency.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、正
孔注入用電極と電子注入用電極とを備える有機エレクト
ロルミネッセンス素子であって、前記正孔注入用電極と
前記電子注入用電極との間に、正孔輸送層と前記正孔輸
送層に積層された電子輸送層とを含む有機分子層を備
え、前記正孔輸送層および前記電子輸送層から選ばれる
一つの層が、輸送電荷と反対の電荷をトラップする電荷
トラップ能（電荷トラップ手段）を有し、前記輸送電荷
と前記電荷（輸送電荷と反対の電荷）との再結合によっ
て発光することを特徴とする。上記有機エレクトロルミ
ネッセンス素子では、電荷の注入によって発光する発光
層が輸送電荷と反対の電荷をトラップする電荷トラップ
能を有するため、注入された電荷が効率よく発光に寄与
する。したがって、上記有機エレクトロルミネッセンス
素子によれば、発光効率が高い有機エレクトロルミネッ
センス素子が得られる。In order to achieve the above object, an organic electroluminescence device according to the present invention is an organic electroluminescence device comprising a hole injection electrode and an electron injection electrode, An organic molecule layer including a hole transport layer and an electron transport layer laminated on the hole transport layer, between the electrode for electron injection and the electrode for electron injection, from the hole transport layer and the electron transport layer. One of the selected layers has a charge trapping ability (charge trapping means) for trapping a charge opposite to the transport charge, and emits light by recombination of the transport charge and the charge (charge opposite to the transport charge). It is characterized by. In the organic electroluminescence element, the light emitting layer that emits light by injection of charges has a charge trapping ability of trapping charges opposite to the transport charges, so that the injected charges efficiently contribute to light emission. Therefore, according to the organic electroluminescent element, an organic electroluminescent element having high luminous efficiency can be obtained.
【０００９】本発明の類似の構成として、上記電子輸送
層および上記正孔輸送層の両層が電荷トラップ能を有す
る場合は、その両層が発光層となる場合が多く、二つの
波長の光を発光し波長の単色性があまり好ましくない。
しかし、一方の層だけが発光する場合には、上記電子輸
送層と上記正孔輸送層の両層が電荷トラップ能を有する
場合であっても、本発明と同じ効果が生じる。As a similar configuration of the present invention, when both of the electron transport layer and the hole transport layer have a charge trapping function, both layers are often light emitting layers, and light of two wavelengths is used. And monochromaticity of the wavelength is not so preferable.
However, when only one layer emits light, the same effect as that of the present invention is obtained even when both the electron transport layer and the hole transport layer have charge trapping ability.
【００１０】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記一つの層が層内に形成された微小空隙を有し、
前記電荷トラップ能が前記微小空隙からなることが好ま
しい。上記構成とすることによって、分子性固体層であ
る蛍光性有機分子層内の微小空隙によって電荷がトラッ
プされる。蛍光性有機分子層の分子凝集構造は、蒸着条
件や成膜条件によって大きく影響されるため、これを利
用して逆に蛍光性有機分子層内の微小空隙（凝集体密
度）を制御して電荷トラップ性を容易にコントロールで
きる。この微小空隙（凝集体密度）の制御は、分子集合
体（分子結晶など）の分子パッキング係数の制御とも考
えることができるもので、このパッキング係数の制御に
よって分子軌道の分子間の重なりや距離が大きく変化す
るため、電荷輸送性をコントロールしてトラップ性を付
与することができる。In the above-mentioned organic electroluminescence device, the one layer has a minute void formed in the layer,
It is preferable that the charge trapping capability be made up of the minute voids. With the above structure, electric charges are trapped by the minute voids in the fluorescent organic molecular layer which is a molecular solid layer. Since the molecular aggregation structure of the fluorescent organic molecular layer is greatly affected by the deposition conditions and film forming conditions, it is used to control the minute voids (aggregate density) in the fluorescent organic molecular layer. Trap property can be easily controlled. The control of the minute voids (aggregate density) can be considered as the control of the molecular packing coefficient of a molecular assembly (such as a molecular crystal). By controlling the packing coefficient, the overlap or distance between molecules in the molecular orbital can be controlled. Because of a large change, the trapping property can be provided by controlling the charge transport property.
【００１１】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記一つの層が金属錯体を含み、前記金属錯体が芳
香環を含む配位子によって形成された立体配座金属キレ
ート結合を含み、前記微小空隙が前記立体配座金属キレ
ート結合によって形成されることが好ましい。上記構成
によれば、分子オーダーの空隙を容易に形成できる。In the above organic electroluminescence device, the one layer contains a metal complex, the metal complex contains a conformational metal chelate bond formed by a ligand containing an aromatic ring, and the fine voids contain the metal complex. It is preferably formed by a conformational metal chelate bond. According to the above configuration, voids on the order of molecules can be easily formed.
【００１２】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記一つの層が前記正孔輸送層であり、前記電荷ト
ラップ能が、炭素数５以下の単環状含窒素芳香環、アル
コキシフェニル基、およびジアルキルアミノフェニル基
から選ばれた少なくとも一種による電子トラップである
ことが好ましい。これらの電子供与性を有する芳香環
は、環内の共役電子が他の芳香環と共役していないため
官能基上に局在化し、好適な正孔トラップとして働くと
いう作用を有する。In the above organic electroluminescence device, the one layer is the hole transport layer, and the charge trapping ability is a monocyclic nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms, an alkoxyphenyl group, and a dialkylaminophenyl group. Preferably, the electron trap is at least one selected from the group consisting of: These electron-donating aromatic rings have the effect that the conjugated electrons in the ring are not conjugated to other aromatic rings, so that they are localized on the functional group and function as suitable hole traps.
【００１３】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記一つの層が前記電子輸送層であり、前記電荷ト
ラップ能が、炭素数６以下の単環状芳香環、および２環
式または３環式の芳香族縮合環化合物のシアノ置換体ま
たはハロゲン置換体から選ばれた少なくとも一種による
正孔トラップであることが好ましい。炭素数６以下の単
環状芳香環や２環式または３環式の芳香族縮合環化合物
のシアノ置換体およびハロゲン置換体は電子受容性で、
共役電子が他の芳香環とあまり共役していないため芳香
環上に局在化し好適な電子トラップとして働く。２環式
または３環式の芳香族縮合環化合物では、芳香環が多環
になることによる電子親和力の低下と電子受容性基によ
る増加とが競争してエネルギー準位が決まる。In the above-mentioned organic electroluminescence device, the one layer is the electron transport layer, and the charge trapping ability is a monocyclic aromatic ring having 6 or less carbon atoms and a bicyclic or tricyclic aromatic condensate. The hole trap is preferably at least one selected from a cyano-substituted or halogen-substituted ring compound. Cyano-substituted and halogen-substituted monocyclic aromatic rings having 6 or less carbon atoms or bicyclic or tricyclic aromatic condensed ring compounds are electron-accepting,
Since the conjugated electron is not very conjugated to another aromatic ring, it is localized on the aromatic ring and functions as a suitable electron trap. In a bicyclic or tricyclic fused aromatic compound, the energy level is determined by competition between a decrease in electron affinity due to a polycyclic aromatic ring and an increase due to an electron accepting group.
【００１４】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記一つの層が偏光発光性の会合体からなり、前記
会合体が配向していることが好ましい。配向して結晶化
したり、会合体を形成することにより遷移モーメントの
方向が一方向に揃い、強い偏光蛍光を発光するという作
用を有する。すなわち、蛍光性有機分子で構成される配
向制御された蛍光性分子層は、分子が構造的な異方性を
有することから遷移モーメントにも異方性が現われ、そ
れに対応した偏波面をもつ強い偏光を発光するという作
用がある。これによって、色純度の高いカラー化や高効
率化にとって有効な発光特性を得ることができる。[0014] In the organic electroluminescence device, it is preferable that the one layer is formed of a polarized light emitting association, and the association is oriented. Orientation, crystallization, or formation of an aggregate makes the direction of the transition moment uniform in one direction, and has the effect of emitting strong polarized fluorescence. In other words, in a controlled orientation molecular layer composed of fluorescent organic molecules, anisotropy also appears in the transition moment due to the structural anisotropy of the molecule, and a strong polarization plane corresponding to it. It has the function of emitting polarized light. As a result, it is possible to obtain light emission characteristics that are effective for high color purity and high efficiency.
【００１５】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記有機分子層が芳香族縮合多環構造を有する有機
分子を含み、前記芳香族縮合多環構造のスタッキングに
よって電荷が輸送されることが好ましい。芳香族縮合多
環は芳香環がバルキーで、共役π電子雲の広がりや芳香
環の重なりが大きいためπ電子が非局在化しやすく、ま
た、固体イオン化電位も低いため、電荷輸送性を持ち易
いという作用を有する。In the above organic electroluminescent device, it is preferable that the organic molecular layer contains an organic molecule having an aromatic condensed polycyclic structure, and that charges are transported by stacking of the aromatic condensed polycyclic structure. Condensed aromatic polycycles have a bulky aromatic ring, a large conjugated π electron cloud spread and a large overlap of aromatic rings, so that π electrons are likely to be delocalized, and the solid ionization potential is low, so it is easy to have charge transportability. It has the action of:
【００１６】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記正孔注入用電極は電気絶縁性基板上の一部に形
成されており、前記正孔注入用電極および前記電気絶縁
性基板の表面のうち、前記有機分子層に接する表面が活
性水素のない疎水性表面であり、前記有機分子層を形成
する有機分子が、直接結合した複数の芳香環または第三
級窒素を介して結合した複数の芳香環を含み、前記電子
注入用電極と前記有機分子層との界面に、含窒素芳香環
を配位子とする有機金属錯体層を有することが好まし
い。上記構成によって、材料の耐久性が向上すると共に
素子劣化を引き起こす水分（おもにプロトン）の作用を
限りなく小さくでき、寿命特性にも優れる有機エレクト
ロルミネッセンス素子が得られる。In the above organic electroluminescence device, the hole injection electrode is formed on a part of the electrically insulating substrate, and the organic EL device includes the organic EL device and the organic EL device. The surface in contact with the molecular layer is a hydrophobic surface without active hydrogen, and the organic molecules forming the organic molecular layer include a plurality of aromatic rings directly bonded or a plurality of aromatic rings bonded via tertiary nitrogen. Preferably, an organic metal complex layer having a nitrogen-containing aromatic ring as a ligand is provided at an interface between the electron injection electrode and the organic molecular layer. According to the above configuration, the durability of the material is improved, and the action of water (mainly, protons) that causes deterioration of the element can be reduced as much as possible, and an organic electroluminescence element having excellent life characteristics can be obtained.
【００１７】有機分子層に接する表面が活性水素のない
疎水性表面であるという構成によって、素子内に水分を
吸着しないため、電界下でも電気分解が起らずプロトン
を発生せず、素子劣化が大きく低減されるという作用を
する。The structure in which the surface in contact with the organic molecular layer is a hydrophobic surface without active hydrogen does not adsorb moisture in the device, so that electrolysis does not occur even under an electric field, protons are not generated, and the device is deteriorated. It has the effect of being greatly reduced.
【００１８】また、有機分子層を形成する有機分子が芳
香環を含むという構成によって、電子が芳香環内で非局
在化してスポンジ効果と呼ばれる結合の安定化効果を生
じ、有機エレクトロルミネッセンス素子が長寿命にな
る。Further, the organic molecule forming the organic molecular layer contains an aromatic ring, so that electrons are delocalized in the aromatic ring to produce a bonding stabilizing effect called a sponge effect. Long life.
【００１９】また、電子注入用電極と有機分子層との界
面に有機金属錯体層を有するという構成によって、金属
からなる電子注入用電極の界面が金属キレート結合によ
り安定化され、有機エレクトロルミネッセンス素子が長
寿命になる。Further, by having an organic metal complex layer at the interface between the electron injecting electrode and the organic molecular layer, the interface of the electron injecting electrode made of metal is stabilized by the metal chelate bond, and the organic electroluminescent element is manufactured. Long life.
【００２０】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記芳香環が、ベンゼン環、シクロペンタジエン
環、および炭素数５以下の含窒素芳香環から選ばれる少
なくとも一種であることが好ましい。上記構成によれ
ば、有機分子層を形成する結合電子が非局在化している
分子構造であるため、特定の結合が解離することがな
く、電界下での電子輸送に際しても有機分子構造が破壊
されず安定性が高い。In the organic electroluminescent device, the aromatic ring is preferably at least one selected from a benzene ring, a cyclopentadiene ring, and a nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms. According to the above configuration, since the bonding electron forming the organic molecular layer has a delocalized molecular structure, a specific bond is not dissociated, and the organic molecular structure is destroyed even during electron transport under an electric field. No stability is high.
【００２１】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記有機金属錯体層が、前記電子注入用電極の表面
の金属原子を中心原子として含む有機金属錯体であるこ
とが好ましい。特に電子輸送層に有機金属錯体を用いた
場合には、電子注入用電極の表面で反応が起り、有機金
属錯体を形成して電極界面が安定化するという作用を有
する。たとえば、Ａｌ−Ｌｉ電極とＡｌｑとの界面で
は、有機金属錯体であるＬｉ（Ａｌｑ）錯体が形成され
電極が安定化される。このような電極界面の有機金属錯
体は、陰極に用いる不安定な金属元素であるアルカリ金
属やアルカリ土類金属を安定化するのに有効である。In the organic electroluminescence device, it is preferable that the organic metal complex layer is an organic metal complex containing a metal atom on the surface of the electron injection electrode as a central atom. In particular, when an organometallic complex is used for the electron transport layer, a reaction occurs on the surface of the electron injection electrode to form an organometallic complex, thereby stabilizing the electrode interface. For example, at the interface between the Al-Li electrode and Alq, a Li (Alq) complex that is an organometallic complex is formed, and the electrode is stabilized. Such an organometallic complex at the electrode interface is effective for stabilizing an alkali metal or alkaline earth metal which is an unstable metal element used for the cathode.
【００２２】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記疎水性表面が、含窒素芳香環を配位子として化
学修飾した有機金属表面または酸素過剰金属酸化物から
なることが好ましい。疎水性表面は、無アルカリガラス
や高分子フィルムを酸化処理したり、含窒素芳香環を有
する有機物で表面修飾することにより得られる表面であ
り、表面に活性水素を有しないため電界下でもプロトン
を発生せず、有機エレクトロルミネッセンス素子が長寿
命となる。In the organic electroluminescent device, it is preferable that the hydrophobic surface is formed of an organic metal surface chemically modified with a nitrogen-containing aromatic ring as a ligand or an oxygen-excess metal oxide. The hydrophobic surface is a surface obtained by oxidizing an alkali-free glass or a polymer film or modifying the surface with an organic substance having a nitrogen-containing aromatic ring. No generation occurs, and the organic electroluminescent element has a long life.
【００２３】上記有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、前記有機分子層が、前記正孔注入用電極と前記正孔
輸送層との間に正孔注入層を有し、前記正孔注入層は、
５重量％以下の電子受容体をドープした金属フタロシア
ニンからなることが好ましい。正孔注入層は、正孔輸送
層への電荷注入を助け、発光しない黒点の発生を防ぐと
いう作用を有する。電子受容体をドープした金属フタロ
シアニンは、金属フタロシアニン単独より正孔輸送性が
高く優れた正孔注入層を形成する。In the organic electroluminescence device, the organic molecular layer has a hole injection layer between the hole injection electrode and the hole transport layer, and the hole injection layer is
It is preferable that the metal phthalocyanine is doped with 5% by weight or less of an electron acceptor. The hole injection layer has an effect of assisting charge injection into the hole transport layer and preventing generation of black spots that do not emit light. Metal phthalocyanine doped with an electron acceptor forms a hole injecting layer having a higher hole transporting property than metal phthalocyanine alone.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
について、図面を参照しながら説明する。An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２５】（実施形態１）実施形態１では、本発明の
有機エレクトロルミネッセンス素子の一例について説明
する。(Embodiment 1) In Embodiment 1, an example of the organic electroluminescence device of the present invention will be described.
【００２６】実施形態１の有機エレクトロルミネッセン
ス素子１０について、断面図を図１に示す。FIG. 1 is a cross-sectional view of the organic electroluminescence device 10 according to the first embodiment.
【００２７】図１を参照して、有機エレクトロルミネッ
センス素子１０は、基板１１と、基板１１上に順次積層
された正孔注入用電極１２、正孔輸送層１３、電子輸送
層１４および電子注入用電極１５を備える。なお、図示
はしていないが、有機エレクトロルミネッセンス素子１
０は、正孔注入用電極１２と正孔輸送層１３との間に形
成される正孔注入層や、電子輸送層１４と電子注入用電
極１５との間に配置される電子注入層を備えてもよい
（以下の実施形態において同様である）。Referring to FIG. 1, an organic electroluminescence element 10 includes a substrate 11, a hole injection electrode 12, a hole transport layer 13, an electron transport layer 14, and an electron injection layer sequentially laminated on the substrate 11. An electrode 15 is provided. Although not shown, the organic electroluminescent element 1
0 includes a hole injection layer formed between the hole injection electrode 12 and the hole transport layer 13 and an electron injection layer disposed between the electron transport layer 14 and the electron injection electrode 15. (The same applies to the following embodiments).
【００２８】基板１１は、正孔注入用電極１２側から光
を取り出す場合には、ガラスなどの透明基板が用いられ
る。When light is extracted from the hole injection electrode 12 side, a transparent substrate such as glass is used as the substrate 11.
【００２９】正孔注入用電極１２は、正孔を注入するた
めの電極であり、仕事関数が高い導電性材料からなる。
正孔注入用電極１２側から光を取り出す場合には、正孔
注入用電極１２として透光性の材料が用いられ、たとえ
ば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎ Ｏｘｉｄｅ）が用い
られる。The hole injection electrode 12 is an electrode for injecting holes, and is made of a conductive material having a high work function.
When light is extracted from the hole injection electrode 12 side, a translucent material is used for the hole injection electrode 12, and for example, ITO (Indium Tin Oxide) is used.
【００３０】正孔輸送層１３は、電子輸送層１４に正孔
を輸送するための層であり、正孔輸送性の有機分子を含
む。The hole transport layer 13 is a layer for transporting holes to the electron transport layer 14 and contains hole transporting organic molecules.
【００３１】電子輸送層１４は、電子輸送性を有する層
であり、電子輸送性の有機分子を含む。また、この実施
形態１の有機エレクトロルミネッセンス素子１０では、
電子輸送層１４は、電荷を注入することによって発光す
る層であり、蛍光性有機分子を含む。また、実施形態１
の有機エレクトロルミネッセンス素子１０では、電子輸
送層１４が電荷トラップ能（電荷トラップ手段）を有
し、正孔をトラップする正孔トラップを備える。発光層
として機能する電子輸送層１４の膜厚としては、たとえ
ば、２０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。The electron transporting layer 14 is a layer having an electron transporting property and contains an organic molecule having an electron transporting property. Further, in the organic electroluminescence device 10 of the first embodiment,
The electron transport layer 14 is a layer that emits light by injecting charges, and includes a fluorescent organic molecule. Embodiment 1
In the organic electroluminescence device 10, the electron transport layer 14 has a charge trapping function (charge trapping means) and includes a hole trap for trapping holes. The thickness of the electron transport layer 14 functioning as a light emitting layer is preferably, for example, 20 nm to 50 nm.
【００３２】電子注入用電極１５は、電子を注入するた
めの電極である。電子注入用電極１５には、仕事関数の
低い導電性材料が用いられ、たとえば、アルカリ金属ま
たはアルカリ土類金属を含む金属薄膜が電子注入用電極
１５として用いられる。正孔注入用電極１２側から光を
取り出す場合には、電子注入用電極１５に反射率が高い
金属薄膜を用いることが好ましい。電子注入用電極１５
としては、たとえば、Ｍｇ−Ａｇ合金、Ｃａ−Ａｇ合金
またはＡｌ系合金などを用いることができる。Ａｌ系合
金としては、Ａｌ−Ｌｉ合金、Ｌｉ−Ａｌ−Ｚｎ合金、
Ｃａ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ａｌ合金、Ｓｎ−Ａｌ−Ｌｉ合
金、Ｂｉ−Ａｌ−Ｌｉ合金、Ｉｎ−Ａｌ−Ｌｉ合金など
を用いることができる。The electron injection electrode 15 is an electrode for injecting electrons. For the electron injection electrode 15, a conductive material having a low work function is used. For example, a metal thin film containing an alkali metal or an alkaline earth metal is used as the electron injection electrode 15. When light is extracted from the hole injection electrode 12 side, it is preferable to use a metal thin film having a high reflectance for the electron injection electrode 15. Electrode for electron injection 15
For example, an Mg-Ag alloy, a Ca-Ag alloy, an Al-based alloy, or the like can be used. As the Al-based alloy, Al-Li alloy, Li-Al-Zn alloy,
A Ca-Al alloy, a Mg-Al alloy, a Sn-Al-Li alloy, a Bi-Al-Li alloy, an In-Al-Li alloy, or the like can be used.
【００３３】上記実施形態１の有機エレクトロルミネッ
センス素子１０では、正孔注入用電極１２および電子注
入用電極１５に順方向電圧を印加することによって、電
子輸送層１４を発光させることができる。In the organic electroluminescence device 10 of the first embodiment, the electron transport layer 14 can emit light by applying a forward voltage to the hole injection electrode 12 and the electron injection electrode 15.
【００３４】実施形態１の有機エレクトロルミネッセン
ス素子１０は、正孔注入用電極１２と電子注入用電極１
５との間に、正孔輸送性有機分子よりなる正孔輸送層１
３と電子輸送層（発光層）１４とを積層した有機分子層
を有し、電子輸送層１４が正孔トラップを有する。した
がって、有機エレクトロルミネッセンス素子１０によれ
ば、電子輸送層１４に注入された正孔を正孔トラップで
捕獲して効率よく再結合させることができるため、発光
効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子が得られ
る。The organic electroluminescence device 10 of the first embodiment includes a hole injection electrode 12 and an electron injection electrode 1.
5, a hole transporting layer 1 comprising a hole transporting organic molecule.
3 and an organic molecular layer in which an electron transport layer (light emitting layer) 14 is laminated, and the electron transport layer 14 has a hole trap. Therefore, according to the organic electroluminescence element 10, since the holes injected into the electron transport layer 14 can be captured by the hole trap and recombined efficiently, an organic electroluminescence element having high luminous efficiency can be obtained. .
【００３５】上記本発明の電荷トラップ能とは、電荷の
阻止壁として電荷の輸送を阻止する「電荷ブロック層」
とは異なり、層内に電荷を蓄積するものであり、結果的
に電荷輸送が妨げられる機能をいう。しかし、このトラ
ップされた電荷は、再結合することによって蛍光発光に
寄与する。The charge trapping ability of the present invention refers to a “charge blocking layer” that blocks charge transport as a charge blocking wall.
In contrast to this, it is a function that accumulates electric charge in a layer, and consequently a function that prevents charge transport. However, the trapped charges contribute to fluorescence by recombination.
【００３６】次に、電子輸送層（発光層）１４に用いら
れる有機分子について説明する。電子輸送層１４は、電
荷輸送機能と正孔トラップ機能とを両方有する分子層
で、（１）この二つの機能を単一分子のそれぞれの分子
サイトが受け持って蛍光発光する場合と、（２）蛍光性
有機分子層が複数の分子（たとえばホスト、ゲスト）か
らなり、それぞれの分子が機能分担して層内の分子間で
エネルギー移動して電荷の再結合が起り蛍光発光する場
合とがある。また、この場合に分子の凝集状態を変えて
上記機能を付与するためにドーパントが加えられる場合
もある。Next, the organic molecules used in the electron transport layer (light emitting layer) 14 will be described. The electron transporting layer 14 is a molecular layer having both a charge transporting function and a hole trapping function, and (1) a case where each of molecular sites of a single molecule performs fluorescence emission by taking charge of these two functions; In some cases, the fluorescent organic molecular layer is composed of a plurality of molecules (for example, a host and a guest), and each molecule shares a function and transfers energy between the molecules in the layer to cause recombination of electric charges to emit fluorescence. In this case, a dopant may be added in order to change the aggregation state of the molecules and to provide the above function.
【００３７】一般に有機分子層は、主にファンデルワー
ルス力によって凝集した分子性固体層であって、分子内
の電子状態と分子間の電子状態が大きく異なり、その電
荷輸送特性はその分子構造および分子凝集構造の両方に
大きく依存する。本発明はこの分子構造および分子凝集
構造（分子パッキング係数）を制御して上記の電荷輸送
機能と電荷トラップ機能の両方が的確に機能するように
したものである。In general, an organic molecular layer is a molecular solid layer mainly agglomerated by van der Waals force, and the electronic state between molecules is largely different from the electronic state between molecules. It largely depends on both the molecular aggregation structure. In the present invention, the molecular structure and the molecular aggregation structure (molecular packing coefficient) are controlled so that both the charge transport function and the charge trapping function can function properly.
【００３８】有機分子の分子サイト（官能基）であっ
て、電荷輸送機能および電荷トラップ機能を発揮する分
子サイトについての一例を表１に示す。Table 1 shows an example of molecular sites (functional groups) of organic molecules that exhibit a charge transport function and a charge trapping function.
【００３９】[0039]
【表１】 [Table 1]
【００４０】上記（１）の場合には、一つの分子中に、
電荷輸送機能を有する分子サイトと電荷トラップ機能を
有する分子サイトとが含まれる。In the case of the above (1), in one molecule,
It includes a molecular site having a charge transport function and a molecular site having a charge trapping function.
【００４１】また、上記（２）の場合には、電荷輸送機
能を有する分子サイトを含む有機分子と、電荷トラップ
機能を有する分子サイトを含む有機分子とが、一つの層
中に含まれる。上記（２）の場合は、層構成に大きな自
由度があり、電荷トラップ性分子と電荷輸送性分子との
共蒸着や混合塗布などによって容易に有機分子層を作製
できる。In the case of the above (2), an organic molecule containing a molecular site having a charge transport function and an organic molecule containing a molecular site having a charge trapping function are contained in one layer. In the case of the above (2), the layer constitution has a large degree of freedom, and an organic molecular layer can be easily formed by co-evaporation or mixed coating of the charge trapping molecule and the charge transporting molecule.
【００４２】実施形態１の有機エレクトロルミネッセン
ス素子１０の場合には、上記（１）および（２）のいず
れの場合でもよいが、電子輸送層１４を形成する有機分
子が、電子輸送機能を有する分子サイトと、正孔トラッ
プ機能を有する分子サイトとを少なくとも含む。In the case of the organic electroluminescence device 10 of the first embodiment, any of the above (1) and (2) may be used, but the organic molecules forming the electron transport layer 14 are molecules having an electron transport function. And at least a molecular site having a hole trapping function.
【００４３】電子輸送層１４は、正孔トラップとして、
炭素数５以下の単環状含窒素芳香環、アルコキシフェニ
ル基、およびジアルキルアミノフェニル基から選ばれた
少なくとも一種による正孔トラップを含むことが好まし
い。ここで用いられる炭素数５以下の単環状含窒素芳香
環としては、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、ト
リアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピ
ラジン、トリアジン、テトラジンなどが好ましい。ま
た、アルコキシフェニル基およびメトキシフェニル基と
しては、アルキル基として炭素数１〜６のアルキル基が
安定性や立体分子配置などの点から好ましい。The electron transport layer 14 serves as a hole trap
It is preferable to include a hole trap of at least one selected from a monocyclic nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms, an alkoxyphenyl group, and a dialkylaminophenyl group. As the monocyclic nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms used herein, pyrrole, imidazole, pyrazole, triazole, tetrazole, pyridine, pyridazine, pyrazine, triazine, tetrazine and the like are preferable. Further, as the alkoxyphenyl group and the methoxyphenyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable as an alkyl group from the viewpoint of stability, stereomolecular arrangement, and the like.
【００４４】有機分子層内の微小空隙を電荷トラップと
する場合、蛍光性有機分子層（発光層）の分子凝集構造
は蒸着条件や成膜条件によって大きく変化させることが
できるため、これを利用して蛍光性有機分子層内の微小
空隙（凝集体密度）を制御して電荷トラップ性を容易に
コントロールできる。この微小空隙（凝集体密度）の制
御は、分子集合体（分子結晶など）の分子パッキング係
数の制御とも考えることができるもので、このパッキン
グ係数の制御によって分子軌道の分子間の重なりや距離
が大きく変化するため、電荷輸送性をコントロールして
トラップ性を付与することができる。In the case where the minute voids in the organic molecular layer are used as charge traps, the molecular aggregation structure of the fluorescent organic molecular layer (light emitting layer) can be greatly changed depending on the vapor deposition conditions and film forming conditions. By controlling microvoids (aggregate density) in the fluorescent organic molecular layer, the charge trapping property can be easily controlled. The control of the minute voids (aggregate density) can be considered as the control of the molecular packing coefficient of a molecular assembly (such as a molecular crystal). By controlling the packing coefficient, the overlap or distance between molecules in the molecular orbital can be controlled. Because of a large change, the trapping property can be provided by controlling the charge transport property.
【００４５】発光層が、芳香環を含む配位子によって形
成された立体配座金属キレート結合を含む金属錯体を含
む場合には、立体配座金属キレート分子によって形成さ
れた分子間空隙を電荷トラップとして利用できる。In the case where the light emitting layer contains a metal complex containing a conformational metal chelate bond formed by a ligand containing an aromatic ring, the intermolecular gap formed by the conformational metal chelate molecule traps charge traps. Available as
【００４６】たとえば、有機エレクトロルミネッセンス
素子の発光材料としてよく用いられるトリス（８−キノ
リノール）アルミニウム錯体（Ａｌｑ）を用いて分子オ
ーダーの空隙を説明すれば、Ａｌｑは配位子である３個
のキノリノールが特異な立体配座をした電子トラップ性
の高い電子輸送性を有する材料で、緻密な結晶体は本来
正孔輸送性も持ち正孔トラップ性が低く本発明には適さ
ない。しかし、蒸着速度を速くすることにより、粗な分
子凝集体を作り易く、層内に微小分子間空隙を形成し多
くの正孔トラップを形成できるという性質がある。本発
明の蛍光性有機分子層（発光層）を同様に制御して形成
すれば、層内の微小空隙を制御して電荷トラッ手段を容
易に形成できる。For example, using the tris (8-quinolinol) aluminum complex (Alq), which is often used as a light emitting material of an organic electroluminescence device, to explain the voids in the molecular order, Alq is composed of three quinolinol ligands. Is a material having a specific conformation and having a high electron-trapping property and an electron-transporting property. A dense crystal originally has a hole-transporting property and has a low hole-trapping property, which is not suitable for the present invention. However, by increasing the deposition rate, there is a property that a coarse molecular aggregate can be easily formed, a gap between minute molecules is formed in the layer, and many hole traps can be formed. If the fluorescent organic molecular layer (light-emitting layer) of the present invention is formed in the same manner, the minute gaps in the layer can be controlled to easily form the charge trap means.
【００４７】また、たとえばルブレンやペンタフェニル
シクロペンタジエン（以下、ＰＰＣＤという）をＡｌｑ
へドープした層では、ルブレンやＰＰＣＤがＡｌｑの分
子間に入り分子間隔を広げＡｌｑの電子輸送性と正孔ト
ラップ性を共に高めるため、発光効率が上昇する。即
ち、この場合はドーパント分子自身が電子輸送性に寄与
する一方で、このドーパント分子がＡｌｑの分子間隔を
広げたり分子パッキングの乱れを引き起こし層内に微小
分子間空隙をつくるため、Ａｌｑの正孔トラップ性が高
くなるという結果を生む。For example, rubrene or pentaphenylcyclopentadiene (hereinafter referred to as PPCD) is
In the heavily doped layer, rubrene or PPCD enters between Alq molecules, widens the molecular spacing, and enhances both the electron transporting property and the hole trapping property of Alq, so that the luminous efficiency increases. That is, in this case, while the dopant molecule itself contributes to the electron transporting property, the dopant molecule widens the intermolecular spacing of Alq or causes disorder of the molecular packing, thereby creating a small intermolecular gap in the layer. This results in higher trapping performance.
【００４８】次に、有機エレクトロルミネッセンス素子
１０の機能について説明する。Next, the function of the organic electroluminescence device 10 will be described.
【００４９】有機エレクトロルミネッセンス素子１０の
エネルギー順位図を図２に模式的に示す。図２に示すよ
うに、電子注入用電極１５から注入された電子は、電子
輸送層（発光層）４の最低空軌道（ＬＵＭＯ、Ｌｏｗｅ
ｓｔ ＵｎｏｃｃｕｐｉｅｄＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒ
ｂｉｔａｌ）上を輸送される。一方、正孔注入用電極１
２から注入された正孔は、正孔輸送層１３の最高被占軌
道（ＨＯＭＯ、Ｈｉｇｈｅｓｔ Ｏｃｃｕｐｉｅｄ Ｍ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｏｒｂｉｔａｌ）上を輸送され、電
子輸送層１４の正孔トラップに捕獲される。そして、電
子輸送層１４の最低空軌道上を輸送された電子と正孔ト
ラップに捕獲された正孔との間で再結合が起り、蛍光発
光する。FIG. 2 schematically shows an energy order chart of the organic electroluminescence element 10. As shown in FIG. 2, the electrons injected from the electron injection electrode 15 are the lowest unoccupied orbits (LUMO, Lowe) of the electron transport layer (light emitting layer) 4.
st Unoccupied Molecular Or
bital). On the other hand, the hole injection electrode 1
2 injected from the hole transport layer 13 (HOMO, Highest Occupied M).
(Electrical Orbital) and is captured by a hole trap of the electron transport layer 14. Then, recombination occurs between the electrons transported on the lowest free orbit of the electron transport layer 14 and the holes captured by the hole trap, and fluorescence is emitted.
【００５０】図３は本発明における電荷トラップと電荷
輸送層と分子構造との間のエネルギー準位の関係を模擬
的に示すもので、芳香族炭化水素を例にとって図中に示
している。図３のように縮合多環芳香環の縮合数が増し
共役パイ電子系の大きさが増すとイオン化電位（真空準
位とＨＯＭＯ間のエネルギー）、電子親和力（真空準位
とＬＵＭＯ間のエネルギー）、およびエネルギーギャッ
プがいずれも小さくなると共に、分子間の重なりが増し
電荷輸送性が増す。一方、フェニル基のような小さい芳
香環は図３のような位置にエネルギー準位をもち、有機
エレクトロルミネッセンス素子中で図３のように電荷ト
ラップを形成する。ここで、有機エレクトロルミネッセ
ンス素子の図の中間部には、アントラセンを例にそのエ
ネルギー準位の様子を示しているが、素子としては、上
記の図１のような二層タイプの有機発光ダイオードの原
理を記述している。陰極から注入された電子は電子輸送
層１の最低空軌道（ＬＵＭＯ）上を輸送される。一方、
陽極から注入された正孔は正孔輸送層の最高被占軌道
（ＨＯＭＯ）上を輸送され、この場合特に正孔は接合部
を通り抜けて電子輸送層内の正孔トラップに捕らえられ
ると共に、ここで電子と正孔との再結合が起り、蛍光発
光するという作用をする。この正孔トラップは、電子供
与性フェニル基を置換基として付与した場合の正孔トラ
ップ準位を例として示している。FIG. 3 schematically shows the relationship of the energy levels among the charge trap, the charge transport layer and the molecular structure in the present invention, and shows the case of an aromatic hydrocarbon as an example. As shown in FIG. 3, when the number of condensed polycyclic aromatic rings increases and the size of the conjugated pi-electron system increases, the ionization potential (energy between vacuum level and HOMO) and electron affinity (energy between vacuum level and LUMO) , And the energy gap are both reduced, the overlap between molecules is increased, and the charge transporting property is increased. On the other hand, a small aromatic ring such as a phenyl group has an energy level at a position as shown in FIG. 3 and forms a charge trap in an organic electroluminescence device as shown in FIG. Here, in the middle part of the figure of the organic electroluminescence element, the state of the energy level is shown by taking anthracene as an example. As the element, a two-layer type organic light emitting diode as shown in FIG. Describes the principle. Electrons injected from the cathode are transported on the lowest unoccupied orbit (LUMO) of the electron transport layer 1. on the other hand,
Holes injected from the anode are transported on the highest occupied trajectory (HOMO) of the hole transport layer. In this case, in particular, holes pass through the junction and are captured by hole traps in the electron transport layer. Then, recombination of electrons and holes occurs, and the effect of emitting fluorescence is obtained. This hole trap shows an example of a hole trap level when an electron-donating phenyl group is provided as a substituent.
【００５１】以上説明したように、上記実施形態１の有
機エレクトロルミネッセンス素子１０によれば、発光効
率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子が得られ
る。As described above, according to the organic electroluminescence device 10 of the first embodiment, an organic electroluminescence device having high luminous efficiency can be obtained.
【００５２】（実施形態２）実施形態２では、本発明の
有機エレクトロルミネッセンス素子の一例について説明
する。Embodiment 2 In Embodiment 2, an example of the organic electroluminescence device of the present invention will be described.
【００５３】実施形態２の有機エレクトロルミネッセン
ス素子４０について、断面図を図４に示す。FIG. 4 is a cross-sectional view of the organic electroluminescence device 40 according to the second embodiment.
【００５４】図４を参照して、有機エレクトロルミネッ
センス素子４０は、基板１１と、基板１１上に順次積層
された正孔注入用電極１２、正孔輸送層（発光層）４
１、電子輸送層４２および電子注入用電極１５を備え
る。なお、図示はしていないが、有機エレクトロルミネ
ッセンス素子１０は、正孔注入用電極１２と正孔輸送層
４１との間に形成される正孔注入層や、電子輸送層４２
と電子注入用電極１５との間に配置される電子注入層を
備えてもよい。Referring to FIG. 4, an organic electroluminescence element 40 includes a substrate 11, a hole injection electrode 12, a hole transport layer (light emitting layer) 4, which are sequentially laminated on the substrate 11.
1, an electron transport layer 42 and an electron injection electrode 15 are provided. Although not shown, the organic electroluminescence element 10 includes a hole injection layer formed between the hole injection electrode 12 and the hole transport layer 41, and an electron transport layer 42.
An electron injection layer may be provided between the electrode and the electron injection electrode 15.
【００５５】基板１１、正孔注入用電極１２および電子
注入用電極１５については、実施形態１で説明したもの
と同様であるので重複する説明は省略する。The substrate 11, the hole injecting electrode 12, and the electron injecting electrode 15 are the same as those described in the first embodiment.
【００５６】正孔輸送層（発光層）４１は、正孔輸送性
を有する層であり、正孔輸送性の有機分子を含む。ま
た、この実施形態２の有機エレクトロルミネッセンス素
子４０では、正孔輸送層４１は、電荷を注入することに
よって発光する層であり、蛍光性有機分子を含む。ま
た、実施形態２の有機エレクトロルミネッセンス素子４
０では、正孔輸送層４１が電荷トラップ能（電荷トラッ
プ手段）を有し、電子をトラップする電子トラップを備
える。発光層として機能する正孔輸送層４１の膜厚とし
ては、たとえば、２０ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。The hole transporting layer (light emitting layer) 41 is a layer having a hole transporting property and contains a hole transporting organic molecule. Further, in the organic electroluminescence device 40 according to the second embodiment, the hole transport layer 41 is a layer that emits light by injecting charges, and includes fluorescent organic molecules. Further, the organic electroluminescent element 4 of the second embodiment
At 0, the hole transport layer 41 has a charge trapping function (charge trapping means) and has an electron trap for trapping electrons. The thickness of the hole transport layer 41 functioning as a light emitting layer is preferably, for example, 20 nm to 50 nm.
【００５７】電子輸送層４２は、正孔輸送層４１に電子
を輸送するための層であり、主として電子輸送性の有機
分子からなる。The electron transport layer 42 is a layer for transporting electrons to the hole transport layer 41, and is mainly composed of electron transport organic molecules.
【００５８】実施形態２の有機エレクトロルミネッセン
ス素子４０の場合には、正孔輸送層４１を形成する有機
分子層が、正孔輸送機能を有する分子サイトと、電子ト
ラップ機能を有する分子サイトとを少なくとも含む。正
孔輸送機能または電子トラップ機能を有する分子サイト
は、たとえば表１に示した分子サイトである。なお、正
孔輸送層４１を形成する有機分子層は、正孔輸送機能と
電子トラップ機能の両方を発揮する有機分子からなる場
合でも、正孔輸送機能を発揮する分子と電子トラップ機
能を発揮する分子とからなる場合のいずれでもよい。す
なわち実施形態１で説明した（１）および（２）のいず
れの場合でもよい。In the case of the organic electroluminescence device 40 of the second embodiment, the organic molecular layer forming the hole transport layer 41 has at least a molecular site having a hole transport function and a molecular site having an electron trap function. Including. Molecular sites having a hole transport function or an electron trapping function are, for example, the molecular sites shown in Table 1. In addition, even when the organic molecular layer forming the hole transport layer 41 is made of an organic molecule that exhibits both the hole transport function and the electron trapping function, it exhibits the molecule that exhibits the hole transport function and the electron trapping function. It may be any of the case of consisting of a molecule. That is, any of (1) and (2) described in the first embodiment may be used.
【００５９】正孔輸送層４１は、電子トラップとして、
炭素数６以下の単環状芳香環、および２環式または３環
式の芳香族縮合環化合物のシアノ置換体またはハロゲン
置換体から選ばれた少なくとも一種による電子トラップ
を含むことが好ましい。ここで用いる炭素数６以下の単
環状芳香環としては、フェニル基やシクロペンタジエン
基がある。２環式または３環式の芳香族縮合環化合物の
シアノ置換体およびハロゲン置換体はよりいっそう電子
受容性で電子トラップ性が高く好ましい。The hole transport layer 41 serves as an electron trap
It is preferable to include an electron trap of at least one selected from a cyano-substituted or halogen-substituted monocyclic aromatic ring having 6 or less carbon atoms and a bicyclic or tricyclic aromatic condensed ring compound. The monocyclic aromatic ring having 6 or less carbon atoms used herein includes a phenyl group and a cyclopentadiene group. A cyano-substituted or halogen-substituted bicyclic or tricyclic aromatic condensed ring compound is more preferable because of its higher electron-accepting and electron-trapping properties.
【００６０】有機エレクトロルミネッセンス素子４０で
は、正孔注入用電極１２から注入された正孔は、正孔輸
送層（発光層）３１の最高被占軌道上を輸送される。一
方、電子注入用電極１５から注入された電子は、電子輸
送層４２の最低空軌道上を輸送され、正孔輸送層４１の
電子トラップに捕獲される。そして、正孔輸送層４１の
最高被占軌道上を輸送された正孔と電子トラップに捕獲
された電子との間で再結合が起り、蛍光発光する。した
がって、有機エレクトロルミネッセンス素子４０によれ
ば、正孔輸送層４１に注入された電子を電子トラップで
捕獲して効率よく再結合させることができるため、発光
効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素子が得られ
る。In the organic electroluminescence device 40, holes injected from the hole injection electrode 12 are transported on the highest occupied orbit of the hole transport layer (light emitting layer) 31. On the other hand, electrons injected from the electron injection electrode 15 are transported on the lowest free orbit of the electron transport layer 42 and are captured by the electron traps of the hole transport layer 41. Then, recombination occurs between the holes transported on the highest occupied orbit of the hole transport layer 41 and the electrons captured by the electron traps, and fluorescence is emitted. Therefore, according to the organic electroluminescence element 40, the electrons injected into the hole transport layer 41 can be captured by the electron trap and recombined efficiently, so that an organic electroluminescence element having high luminous efficiency can be obtained.
【００６１】以上説明したように、上記実施形態２の有
機エレクトロルミネッセンス素子４０によれば、発光効
率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子が得られ
る。As described above, according to the organic electroluminescence device 40 of the second embodiment, an organic electroluminescence device having high luminous efficiency can be obtained.
【００６２】なお、上記実施形態１および２の有機エレ
クトロルミネッセンス素子１０および４０では、発光層
が偏光発光性の会合体からなり、前記会合体が配向して
いることが好ましい。偏光発光性会合体を作製する方法
としては、気液界面に配列した分子をすくうラングミュ
アーブロジェット（ＬＢ）法や、蛍光性色素がゲストと
して配列する場を制御するイオンコンプレックス法等の
他、ラビング法、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａ
ｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法などの種々の分子制御方法を利
用することができる。In the organic electroluminescence devices 10 and 40 of the first and second embodiments, it is preferable that the light emitting layer is formed of a polarized light emitting association, and the association is oriented. Examples of a method for producing a polarized light-emitting aggregate include a Langmuir-Blodgett (LB) method for scooping molecules arranged at a gas-liquid interface, an ion complex method for controlling a field where a fluorescent dye is arranged as a guest, and the like. Rubbing method, MBE (Molecular BEA)
Various molecular control methods such as the m Epitaxy method can be used.
【００６３】また、有機エレクトロルミネッセンス素子
１０および４０では、正孔注入用電極１２および電子注
入用電極１５との間に存在する有機分子層が芳香族縮合
多環構造を有する有機分子を含み、芳香族縮合多環構造
のスタッキングによって電荷を輸送することが好まし
い。芳香族縮合多環構造としては、アントラセン、テト
ラセン、ペンタセン、ペリレン等のような３環式〜５環
式の縮合多環が適する。また、ヘテロ環を含む芳香族縮
合多環構造としては、フェナントロリンやジベンゾフェ
ナントロリン等のような３環式〜５環式のヘテロ縮合多
環が適している。In the organic electroluminescent devices 10 and 40, the organic molecular layer existing between the hole injection electrode 12 and the electron injection electrode 15 contains an organic molecule having an aromatic condensed polycyclic structure, It is preferable to transport the charge by stacking the group-condensed polycyclic structure. As the aromatic condensed polycyclic structure, tricyclic to pentacyclic condensed polycyclic rings such as anthracene, tetracene, pentacene, and perylene are suitable. Further, as the aromatic condensed polycyclic structure containing a hetero ring, tricyclic to pentacyclic hetero condensed polycyclic rings such as phenanthroline and dibenzophenanthroline are suitable.
【００６４】具体的な例として、たとえば、ヘテロ環含
有縮合多環芳香族分子であるフェナントロリン環にフェ
ニル基とメチル基がそれぞれ２個づつ置換したバソカプ
ロイン、即ち２，９−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−４，７−ｄｉ
ｐｈｅｎｙｌ−１，１０−ｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎ
ｅを正孔輸送層に用いた有機発光ダイオードでは、フェ
ナントロリン環が正孔輸送性を有し、ベンゼン環（フェ
ニル基）が電子トラップ性を有する。また、このバソカ
プロインにたとえば芳香族炭化水素であるペンタフェニ
ルシクロペンタジエン（５ＰＣＰ）をドープした混合物
よりなる蛍光性分子層では、５ＰＣＰが電子トラップと
して働き、青色発光の発光効率が向上する。As a specific example, for example, bathocaproin in which a phenanthroline ring, which is a heterocyclic ring-containing fused polycyclic aromatic molecule, is substituted with two phenyl groups and two methyl groups, ie, 2,9-dimethyl-4,7- di
phenyl-1,10-phenanthrolin
In an organic light emitting diode using e for the hole transport layer, the phenanthroline ring has a hole transport property, and the benzene ring (phenyl group) has an electron trap property. In a fluorescent molecular layer made of a mixture of this bathocaproin and pentaphenylcyclopentadiene (5PCP), which is an aromatic hydrocarbon, for example, 5PCP works as an electron trap, thereby improving blue light emission efficiency.
【００６５】また、有機エレクトロルミネッセンス素子
１０および４０では、正孔注入用電極１２および基板１
１の表面のうち、有機分子層に接する表面が活性水素の
ない疎水性表面であり、有機分子層を形成する有機分子
が直接結合した複数の芳香環または第三級窒素を介して
結合した複数の芳香環を含み、電子注入用電極１５と前
記有機分子層との界面に、含窒素芳香環を配位子とする
有機金属錯体層を有することが好ましい。In the organic electroluminescence elements 10 and 40, the hole injection electrode 12 and the substrate 1
Among the surfaces of 1, the surface in contact with the organic molecular layer is a hydrophobic surface having no active hydrogen, and the organic molecules forming the organic molecular layer are directly bonded to each other through a plurality of aromatic rings or tertiary nitrogen. And an organic metal complex layer having a nitrogen-containing aromatic ring as a ligand at the interface between the electron injection electrode 15 and the organic molecular layer.
【００６６】ここで、前記芳香環が、ベンゼン環、シク
ロペンタジエン環、および炭素数５以下の含窒素芳香環
から選ばれる少なくとも一種であることが、特に好まし
い。炭素数５以下の含窒素芳香素環としては、オキサゾ
ール、オキサジアゾール、イミダゾール、ピラゾール、
トリアゾール、ピリジン、ピラジン、トリアジン、テト
ラジンなどが適しており、これらの構造を含む縮合多環
構造も本発明に適している。また、有機金属錯体層が、
電子注入用電極１５の表面の金属原子を中心原子として
含む有機金属錯体であることが、特に好ましい。また、
前記疎水性表面が、含窒素芳香環を配位子として化学修
飾した有機金属表面または酸素過剰金属酸化物からなる
ことが、特に好ましい。なお、有機分子層を形成する有
機分子の略全体が共役π電子で覆われた芳香族分子であ
る場合には、結晶性が高いことが多く、三重項状態を経
由する無輻射遷移が生じる場合が多い。このため、結晶
化（分子のスタッキング）を妨げる方法として、芳香族
分子の芳香環へ炭素数０〜６程度の短い炭化水素基から
なる置換基を導入してもよい。Here, it is particularly preferable that the aromatic ring is at least one selected from a benzene ring, a cyclopentadiene ring, and a nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms. Examples of the nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms include oxazole, oxadiazole, imidazole, pyrazole,
Suitable are triazole, pyridine, pyrazine, triazine, tetrazine and the like, and condensed polycyclic structures containing these structures are also suitable for the present invention. In addition, the organometallic complex layer is
An organometallic complex containing a metal atom on the surface of the electron injection electrode 15 as a central atom is particularly preferable. Also,
It is particularly preferable that the hydrophobic surface is composed of an organic metal surface or an oxygen-excess metal oxide chemically modified with a nitrogen-containing aromatic ring as a ligand. Note that when substantially all of the organic molecules forming the organic molecular layer are aromatic molecules covered with conjugated π electrons, the crystallinity is often high and a non-radiative transition via a triplet state occurs. There are many. Therefore, as a method of preventing crystallization (stacking of molecules), a substituent consisting of a short hydrocarbon group having about 0 to 6 carbon atoms may be introduced into the aromatic ring of the aromatic molecule.
【００６７】また、有機エレクトロルミネッセンス素子
１０および４０では、前記有機分子層が、前記正孔注入
用電極と前記正孔輸送層との間に正孔注入層を有し、前
記正孔注入層は、５重量％以下の電子受容体をドープし
た金属フタロシアニンからなることが好ましい。具体的
には、電子受容体である７，７，８，８−テトラシアノ
キノジメタンやそのハロ誘導体を５重量％以下の範囲で
ドープ（たとえば共蒸着によるドーピング）した銅フタ
ロシアニンよりなる正孔注入層が好ましい。In the organic electroluminescent devices 10 and 40, the organic molecular layer has a hole injection layer between the hole injection electrode and the hole transport layer, and the hole injection layer is Preferably, it is composed of metal phthalocyanine doped with 5% by weight or less of an electron acceptor. More specifically, holes made of copper phthalocyanine doped with electron-acceptor 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane or a halo derivative thereof in a range of 5% by weight or less (for example, by co-evaporation). An injection layer is preferred.
【００６８】[0068]
【実施例】次に、実施例を用いて本発明さらに詳細に説
明する。Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
【００６９】（実施例１）実施例１では、電子輸送層が
電荷トラップ能を有し発光層となる有機エレクトロルミ
ネッセンス素子の一例について説明する。Example 1 In Example 1, an example of an organic electroluminescent device in which an electron transporting layer has a charge trapping function and becomes a light emitting layer will be described.
【００７０】実施例１の有機エレクトロルミネッセンス
素子では、基板としてガラス基板を用い、正孔注入用電
極として、ガラス基板上に形成された１００μｍピッチ
のストライプ状ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉ
ｄｅ）膜を用い、電子注入用電極としてＬｉ−Ａｌ合金
を用いた。また、正孔輸送層にＮ，Ｎ’−ｂｉｓ（３−
ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ）−Ｎ，Ｎ’−ｄｉｐｈｅｎ
ｙｌ−（１，１’−ｂｉｐｈｅｎｙｌ）−４，４’−ｄ
ｉａｍｉｎｅ（以下、ＴＰＤという）を用い、電子輸送
層として９、１０−ビス（４−ジメチルアミノフェニ
ル）アントラセン（以下、ＤＭＰＡという）をドープし
たＡｌｑを用いた。In the organic electroluminescence device of Example 1, a glass substrate was used as a substrate, and a stripe-shaped ITO (Indium Tin Oxi) having a pitch of 100 μm formed on the glass substrate was used as a hole injection electrode.
de) A film was used, and a Li-Al alloy was used as an electron injection electrode. In addition, N, N'-bis (3-
(methylphenyl) -N, N'-diphen
yl- (1,1′-biphenyl) -4,4′-d
iamine (hereinafter, referred to as TPD) and Alq doped with 9,10-bis (4-dimethylaminophenyl) anthracene (hereinafter, referred to as DMPA) as an electron transport layer was used.
【００７１】まず、ガラス基板の表面に二酸化珪素層
（膜厚１００ｎｍ）を形成した後、湿気含有空気中で２
５０℃１時間熱酸化処理して水酸基を有しない緻密な疎
水性基板を得た。基板を冷却した後、蒸着装置内の加熱
ボートに、正孔輸送層となるＴＰＤ、電子輸送層となる
ＤＭＰＡおよびＡｌｑ、電子注入用電極となるＡｌおよ
びＬｉをセットした。ベルジャーを閉め、真空度を２×
１０-6Ｔｏｒｒまで引いた後、ＴＰＤの加熱ボートを抵
抗加熱して、上記ガラス基板上に約０．１ｎｍ／秒の蒸
着速度でＴＰＤ層（膜厚７０ｎｍ）を形成した。First, after forming a silicon dioxide layer (film thickness 100 nm) on the surface of a glass substrate, the silicon dioxide layer was dried in a moisture-containing air.
Thermal oxidation treatment was performed at 50 ° C. for 1 hour to obtain a dense hydrophobic substrate having no hydroxyl group. After cooling the substrate, TPD serving as a hole transport layer, DMPA and Alq serving as an electron transport layer, and Al and Li serving as electrode for electron injection were set in a heating boat in a vapor deposition apparatus. Close the bell jar and reduce the vacuum to 2 ×
After pulling to 10 −6 Torr, the TPD heating boat was resistance-heated to form a TPD layer (film thickness 70 nm) on the glass substrate at a deposition rate of about 0.1 nm / sec.
【００７２】その後、ＤＭＰＡおよびＡｌｑの両加熱ボ
ートを抵抗加熱して、約０．１ｎｍ／秒の蒸着速度でＤ
ＭＰＡおよびＡｌｑからなる電子輸送層（膜厚５０ｎ
ｍ）を形成した。ＤＭＰＡとＡｌｑとの比は約１／４に
なるようにした。Thereafter, both the heating boats of DMPA and Alq were resistance-heated, and the heating boat was heated at a deposition rate of about 0.1 nm / sec.
An electron transport layer made of MPA and Alq (film thickness 50 n
m) was formed. The ratio between DMPA and Alq was set to about 1/4.
【００７３】その後、ＬｉおよびＡｌの両加熱ボートを
抵抗加熱して、約１ｎｍ／秒の蒸着速度で電子注入用電
極（膜厚１６０ｎｍ）を形成した。このとき、ＬｉとＡ
ｌの同時蒸着によって、２ｗｔ％のリチウムを含有する
Ｌｉ−Ａｌ合金からなる電子注入用電極を形成した。Thereafter, both heating boats of Li and Al were heated by resistance to form an electron injection electrode (film thickness: 160 nm) at a deposition rate of about 1 nm / sec. At this time, Li and A
An electron injection electrode made of a Li-Al alloy containing 2 wt% of lithium was formed by co-evaporation of l.
【００７４】こうして得られた有機エレクトロルミネッ
センス素子（ＩＴＯ／ＴＰＤ／ＤＭＰＡ２０％ドープＡ
ｌｑ／Ａｌ−Ｌｉ）に、直流電圧を印加してその発光特
性を測定したところ、８Ｖ印加で３ｍＡ／ｃｍ2の電流
が流れ、１３０ｃｄ／ｍ2の青緑色の高輝度発光が得ら
れた。実施例１の有機エレクトロルミネッセンス素子で
は、ＤＭＰＡのジメチルアミノフェニル基が正孔トラッ
プ性を有し、電子輸送性はアントラセン環とＡｌｑが担
い、電子輸送層で青緑色の発光が生じた。The thus obtained organic electroluminescence device (ITO / TPD / DMPA 20% dope A
1q / Al-Li), a direct current voltage was applied thereto, and the emission characteristics were measured. As a result, a current of 3 mA / cm 2 flowed when 8 V was applied, and blue-green high-luminance emission of 130 cd / m 2 was obtained. In the organic electroluminescence device of Example 1, the dimethylaminophenyl group of DMPA had a hole trapping property, the electron transporting property was carried by the anthracene ring and Alq, and blue-green light emission occurred in the electron transporting layer.
【００７５】（実施例２）実施例２では、正孔輸送層が
電荷トラップ能を有し発光層となる一例について説明す
る。Example 2 In Example 2, an example in which the hole transport layer has a charge trapping function and becomes a light emitting layer will be described.
【００７６】実施例２の有機エレクトロルミネッセンス
素子は、正孔輸送層としてＴＰＤと２、９−ジメチル−
４、７−ジシアノフェニル−１、１０−フェナントロリ
ン（以下、ＭＣＰＦという）との２層構造からなる正孔
輸送層を用いた。また、電子輸送層として、実施例１と
同様にＡｌｑを用いた。その他の部分については実施例
１と同様であるので重複する説明は省略する。The organic electroluminescence device of Example 2 has a structure in which TPD and 2,9-dimethyl-
A hole transport layer having a two-layer structure with 4,7-dicyanophenyl-1,10-phenanthroline (hereinafter, referred to as MCPF) was used. Further, Alq was used as the electron transport layer in the same manner as in Example 1. The other parts are the same as those in the first embodiment, and a duplicate description will be omitted.
【００７７】これらを用いて実施例１と同様に蒸着を行
い、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＩＴＯ／ＴＰ
Ｄ／ＭＣＰＦ／Ａｌｑ／Ａｌ−Ｌｉ）を形成した。膜厚
は、ＴＰＤ層が５０ｎｍ、ＭＣＰＦ層が３５ｎｍ、Ａｌ
ｑ層が５０ｎｍであった。Using these, vapor deposition was carried out in the same manner as in Example 1, and an organic electroluminescence device (ITO / TP) was used.
D / MCPF / Alq / Al-Li). The film thickness was 50 nm for the TPD layer, 35 nm for the MCPF layer, and Al
The q layer was 50 nm.
【００７８】上記有機エレクトロルミネッセンス素子に
直流電圧を印加してその発光特性を測定したところ、６
Ｖ印加で４ｍＡ／ｃｍ2の電流が流れ、１２０ｃｄ／ｍ2
の青色の発光が得られた。実施例２の有機エレクトロル
ミネッセンス素子では、ＭＣＰＦのシアノフェニル基が
高い電子トラップ性を有し、正孔輸送性はＴＰＤとＭＣ
ＰＦのフェナントロリン環が担い、ＭＣＰＦ層内で高効
率の青色発光が生じた。A direct current voltage was applied to the organic electroluminescence device, and the light emission characteristics were measured.
A current of 4 mA / cm 2 flows when V is applied, and 120 cd / m 2
Blue light emission was obtained. In the organic electroluminescence device of Example 2, the cyanophenyl group of MCPF has a high electron trapping property, and the hole transporting property is TPD and MC.
The phenanthroline ring of the PF carried the blue light with high efficiency in the MCPF layer.
【００７９】（実施例３）実施例３では、正孔輸送層が
電荷トラップ能を有し発光層となる一例について説明す
る。Example 3 In Example 3, an example in which the hole transport layer has a charge trapping function and becomes a light emitting layer will be described.
【００８０】実施例３の有機エレクトロルミネッセンス
素子は、正孔輸送層としてＴＰＤと２、９−ジメチル−
４、７ージフェニル−１、１０−フェナントロリン（以
下、ＤＭＰＦという）との２層構造からなる正孔輸送層
を用いた。また、電子輸送層として、実施例１と同様に
Ａｌｑを用いた。その他の部分については実施例１と同
様であるので重複する説明は省略する。これらを用いて
実施例１と同様に蒸着を行い、有機エレクトロルミネッ
センス素子（ＩＴＯ／ＴＰＤ／ＤＭＰＦ／Ａｌｑ／Ａｌ
−Ｌｉ）を形成した。膜厚は、ＴＰＤ層が４０ｎｍ、Ｄ
ＭＰＦ層が３５ｎｍ、Ａｌｑ層が５０ｎｍであった。The organic electroluminescent device of Example 3 has a structure in which TPD and 2,9-dimethyl-
A hole transport layer having a two-layer structure with 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (hereinafter, referred to as DMPF) was used. Further, Alq was used as the electron transport layer in the same manner as in Example 1. The other parts are the same as those in the first embodiment, and a duplicate description will be omitted. Using these, vapor deposition was performed in the same manner as in Example 1, and an organic electroluminescent device (ITO / TPD / DMPF / Alq / Al
-Li) was formed. The thickness of the TPD layer is 40 nm,
The MPF layer was 35 nm, and the Alq layer was 50 nm.
【００８１】実施例３の有機エレクトロルミネッセンス
素子に直流電圧を印加してその発光特性を測定したとこ
ろ、５Ｖ印加で６ｍＡ／ｃｍ2の電流が流れ、１１２ｃ
ｄ／ｍ2の青色の発光が得られた。この素子では、ＤＭ
ＰＦのフェニル基が電子トラップ性に寄与し、正孔輸送
性はＴＰＤとＤＭＰＦのフェナントロリン環が担い、Ｄ
ＭＰＦ層内で高効率の青色発光を生じた。 （実施例４）実施例４では、電子輸送層が電荷トラップ
能を有し発光層となる一例について説明する。A direct current voltage was applied to the organic electroluminescent device of Example 3 to measure its light emission characteristics. As a result, a current of 6 mA / cm 2 flowed when 5 V was applied, and 112 c
A blue light emission of d / m 2 was obtained. In this element, DM
The phenyl group of PF contributes to the electron trapping property, and the hole transporting property is carried by the phenanthroline ring of TPD and DMPF.
High efficiency blue light emission was generated in the MPF layer. (Embodiment 4) In Embodiment 4, an example will be described in which the electron transport layer has a charge trapping function and becomes a light emitting layer.
【００８２】実施例４の有機エレクトロルミネッセンス
素子は、電子輸送層として、９、１０−ビス（４−メト
キシフェニル）アントラセン（以下、ＭＯＰＡｎとい
う）を２５％ドープした４，４，８，８−テトラキス
（１Ｈ−ピラゾール−１−イル）ピラザボール（有機ホ
ウ素錯体であり、以下ＰＰＺＢという）からなる電子輸
送層を用いた。さらに、実施例４では、正孔注入用電極
と正孔輸送層との間に、７，７，８，８−テトラシアノ
キノジメタン（以下、ＴＣＮＱという）を３％ドープし
た銅フタロシアニン（以下、ＣｕＰｃという）からなる
正孔注入層を形成した。その他の部分については実施例
１と同様であるので重複する説明は省略する。これらを
用いて実施例１と同様に蒸着を行い、有機エレクトロル
ミネッセンス素子（ＩＴＯ／ＴＣＮＱ３％ドープＣｕＰ
ｃ／ＴＰＤ／ＭＯＰＡｎ２５％ドープＰＰＺＢ／Ａｌ−
Ｌｉ）を形成した。膜厚は、ＣｕＰｃ層が１５ｎｍ、Ｔ
ＰＤ層が７０ｎｍ、ＰＰＺＢ層が５０ｎｍであった。The organic electroluminescent device of Example 4 has 4,4,8,8-tetrakis doped with 25% of 9,10-bis (4-methoxyphenyl) anthracene (hereinafter referred to as MOPAN) as an electron transporting layer. An electron transporting layer composed of (1H-pyrazol-1-yl) pyrazaball (an organic boron complex, hereinafter referred to as PPZB) was used. Furthermore, in Example 4, between the hole injection electrode and the hole transport layer, copper phthalocyanine (hereinafter, referred to as TCNQ) doped with 3% of 7,7,8,8-tetracyanoquinodimethane (hereinafter, referred to as TCNQ) was used. , CuPc). The other parts are the same as those in the first embodiment, and a duplicate description will be omitted. Using these, vapor deposition was performed in the same manner as in Example 1, and an organic electroluminescent element (ITO / TCNQ 3% -doped CuP
c / TPD / MOPAn 25% doped PPZB / Al-
Li) was formed. The thickness of the CuPc layer is 15 nm,
The PD layer had a thickness of 70 nm, and the PPZB layer had a thickness of 50 nm.
【００８３】実施例４の有機エレクトロルミネッセンス
素子において、Ａｌ−Ｌｉ合金からなる電子注入用電極
の界面を分析したところ、界面には有機ホウ素錯体のピ
ラゾールとＬｉとの有機金属錯体が形成されていた。In the organic electroluminescence device of Example 4, the interface of the electron injection electrode made of an Al—Li alloy was analyzed. As a result, an organometallic complex of pyrazole of organic boron complex and Li was formed at the interface. .
【００８４】実施例４の有機エレクトロルミネッセンス
素子に直流電圧を印加してその発光特性を測定したとこ
ろ、８Ｖ印加で４ｍＡ／ｃｍ2の電流が流れ、１９２ｃ
ｄ／ｍ2の青色（ピーク波長４５５ｎｍ）の発光が得ら
れた。この素子では、ＰＰＺＢのピラゾール環とＭＯＰ
Ａｎのメトキシフェニル基とが正孔トラップとして働
き、電子輸送性はピラザボール環が担い、電子輸送層内
で明るい青色発光を生じた。When a DC voltage was applied to the organic electroluminescent device of Example 4 to measure the light emission characteristics, a current of 4 mA / cm 2 flowed when 8 V was applied, and a current of 192 c
Light emission of blue (peak wavelength 455 nm) of d / m 2 was obtained. In this device, the pyrazole ring of PPZB and the MOP
The methoxyphenyl group of An served as a hole trap, and the electron transporting property was carried by the pyrazaball ring, and bright blue light was emitted in the electron transporting layer.
【００８５】[0085]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の有機エレ
クトロルミネッセンス素子は、発光層となる正孔輸送層
または電子輸送層のいずれかが、輸送電荷と反対の電荷
をトラップする電荷トラップ能を有する。したがって、
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、
素子に注入された電荷が効率よく発光に寄与するため、
発光効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子が得
られる。As described above, in the organic electroluminescence device of the present invention, either the hole transporting layer or the electron transporting layer serving as the light emitting layer has a charge trapping ability for trapping the charge opposite to the transported charge. Have. Therefore,
According to the organic electroluminescence device of the present invention,
Since the charge injected into the device efficiently contributes to light emission,
An organic electroluminescent device having high luminous efficiency can be obtained.
【図１】 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子
について、一実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of an organic electroluminescence element of the present invention.
【図２】 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子
について、発光の原理を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic view showing the principle of light emission of the organic electroluminescence device of the present invention.
【図３】 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子
について、電荷トラップのエネルギー準位と電荷輸送層
のエネルギー準位との関係を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing the relationship between the energy level of a charge trap and the energy level of a charge transport layer in the organic electroluminescence device of the present invention.
【図４】 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子
について、他の一実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the organic electroluminescence element of the present invention.
１０、４０ 有機エレクトロルミネッセンス素子 １１ 基板 １２ 正孔注入用電極 １３ 正孔輸送層 １４ 電子輸送層（発光層） １５ 電子注入用電極 ４１ 正孔輸送層（発光層） ４２ 電子輸送層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 40 Organic electroluminescent element 11 Substrate 12 Hole injection electrode 13 Hole transport layer 14 Electron transport layer (light emitting layer) 15 Electron injection electrode 41 Hole transport layer (light emitting layer) 42 Electron transport layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H05B 33/14 H05B 33/14 A
Claims (12)
える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、 前記正孔注入用電極と前記電子注入用電極との間に、正
孔輸送層と前記正孔輸送層に積層された電子輸送層とを
含む有機分子層を備え、 前記正孔輸送層および前記電子輸送層から選ばれる一つ
の層が、輸送電荷と反対の電荷をトラップする電荷トラ
ップ能を有し、前記輸送電荷と前記電荷との再結合によ
って発光することを特徴とする有機エレクトロルミネッ
センス素子。1. An organic electroluminescence device comprising a hole injection electrode and an electron injection electrode, wherein a hole transport layer and the positive electrode are provided between the hole injection electrode and the electron injection electrode. An organic molecular layer including an electron transport layer laminated on the hole transport layer, wherein one layer selected from the hole transport layer and the electron transport layer has a charge trapping ability of trapping charges opposite to the transport charges. An organic electroluminescence device, comprising: a light-emitting element that emits light by recombination of the transport charge and the charge.
隙を有し、前記電荷トラップ能が前記微小空隙からなる
請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。2. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the one layer has a minute void formed in the layer, and the charge trapping function is formed by the minute void.
立体配座金属キレート結合を含み、 前記微小空隙が前記立体配座金属キレート結合によって
形成される請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセ
ンス素子。3. The one layer comprises a metal complex; the metal complex comprises a conformational metal chelate bond formed by a ligand comprising an aromatic ring; and the microvoids comprise the conformational metal chelate bond. The organic electroluminescence device according to claim 2 formed by:
香環、アルコキシフェニル基、およびジアルキルアミノ
フェニル基から選ばれた少なくとも一種による正孔トラ
ップである請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセ
ンス素子。4. The one layer is the electron transport layer, and the charge trapping ability is at least one selected from a monocyclic nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms, an alkoxyphenyl group, and a dialkylaminophenyl group. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the organic electroluminescence device is a hole trap according to claim 1.
および２環式または３環式の芳香族縮合環化合物のシア
ノ置換体またはハロゲン置換体から選ばれた少なくとも
一種による電子トラップである請求項１に記載の有機エ
レクトロルミネッセンス素子。5. The method according to claim 1, wherein the one layer is the hole transport layer, and the charge trapping ability is a monocyclic aromatic ring having 6 or less carbon atoms.
2. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the electron trap is at least one selected from a cyano-substituted or a halogen-substituted bicyclic or tricyclic aromatic condensed ring compound.
なり、前記会合体が配向している請求項１に記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子。6. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the one layer is formed of a polarized light-emitting aggregate, and the aggregate is oriented.
有する有機分子を含み、前記芳香族縮合多環構造のスタ
ッキングによって電荷が輸送される請求項１に記載の有
機エレクトロルミネッセンス素子。7. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the organic molecular layer includes an organic molecule having an aromatic fused polycyclic structure, and charges are transported by stacking of the aromatic fused polycyclic structure.
の一部に形成されており、前記正孔注入用電極および前
記電気絶縁性基板の表面のうち、前記有機分子層に接す
る表面が活性水素のない疎水性表面であり、 前記有機分子層を形成する有機分子が、直接結合した複
数の芳香環または第三級窒素を介して結合した複数の芳
香環を含み、 前記電子注入用電極と前記有機分子層との界面に、含窒
素芳香環を配位子とする有機金属錯体層を有する請求項
１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。8. The hole injecting electrode is formed on a part of the electrically insulating substrate, and a surface of the hole injecting electrode and the electrically insulating substrate that is in contact with the organic molecular layer. Is a hydrophobic surface without active hydrogen, wherein the organic molecules forming the organic molecular layer include a plurality of aromatic rings directly bonded or a plurality of aromatic rings bonded via tertiary nitrogen, The organic electroluminescence device according to claim 1, further comprising an organometallic complex layer having a nitrogen-containing aromatic ring as a ligand at an interface between the electrode and the organic molecular layer.
タジエン環、および炭素数５以下の含窒素芳香環から選
ばれる少なくとも一種である請求項８に記載の有機エレ
クトロルミネッセンス素子。9. The organic electroluminescent device according to claim 8, wherein the aromatic ring is at least one selected from a benzene ring, a cyclopentadiene ring, and a nitrogen-containing aromatic ring having 5 or less carbon atoms.
用電極の表面の金属原子を中心原子として含む有機金属
錯体である請求項８に記載の有機エレクトロルミネッセ
ンス素子。10. The organic electroluminescent device according to claim 8, wherein the organometallic complex layer is an organometallic complex containing, as a central atom, a metal atom on a surface of the electron injection electrode.
位子として化学修飾した有機金属表面または酸素過剰金
属酸化物からなる請求項８に記載の有機エレクトロルミ
ネッセンス素子。11. The organic electroluminescent device according to claim 8, wherein the hydrophobic surface comprises an organic metal surface or an oxygen-excess metal oxide chemically modified with a nitrogen-containing aromatic ring as a ligand.
極と前記正孔輸送層との間に正孔注入層を有し、 前記正孔注入層は、５重量％以下の電子受容体をドープ
した金属フタロシアニンからなる請求項８に記載の有機
エレクトロルミネッセンス素子。12. The organic molecular layer has a hole injection layer between the hole injection electrode and the hole transport layer, wherein the hole injection layer has an electron acceptor content of 5% by weight or less. 9. The organic electroluminescent device according to claim 8, comprising a metal phthalocyanine doped with a.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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