JP2002175887A - Organic el element - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、対向する陽極及び
陰極間に有機発光材料よりなる有機層を介在させてなる
有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子に関し、特
に、発光層が正孔輸送層からの正孔の注入によって発光
するようにした有機ＥＬ素子に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic EL (electroluminescence) device in which an organic layer made of an organic light emitting material is interposed between an anode and a cathode facing each other. The present invention relates to an organic EL device that emits light by injection of holes.
【０００２】[0002]
【従来の技術】有機ＥＬ素子は、自己発光のため、視認
性に優れ、かつ数Ｖ〜数十Ｖの低電圧駆動が可能なため
駆動回路を含めた軽量化が可能である。そこで、有機Ｅ
Ｌ素子は、薄膜型ディスプレイ、照明器具、バックライ
ト等としての活用が期待できる。2. Description of the Related Art An organic EL element is self-luminous, has excellent visibility, and can be driven at a low voltage of several volts to several tens of volts, so that it can be reduced in weight including a driving circuit. So, organic E
The L element can be expected to be used as a thin-film display, lighting equipment, backlight and the like.
【０００３】陽極と陰極の間に挟まれた有機層におい
て、発光層が、発光層内の正孔（ホール）と電子輸送層
から注入された電子との再結合エネルギーにより発光す
る有機ＥＬ素子としては、特開平８−７８１６３号公報
や特開平１１−２０４２５９号公報に記載のものが提案
されている。これらは、正孔輸送性発光層での発光効率
を向上させるために、ホールブロック層を形成したもの
である。[0003] In an organic layer sandwiched between an anode and a cathode, the light emitting layer is an organic EL device that emits light by recombination energy of holes in the light emitting layer and electrons injected from the electron transport layer. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-78163 and 11-204259 have proposed a device. In these, a hole blocking layer is formed in order to improve the luminous efficiency in the hole transporting light emitting layer.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】一方、上記公報とは逆
に、陽極と陰極の間に挟まれた有機層において、発光層
が、発光層内の電子と正孔輸送層から注入された正孔と
の再結合エネルギーにより発光する有機ＥＬ素子があ
る。On the other hand, contrary to the above publication, in the organic layer sandwiched between the anode and the cathode, the light emitting layer is formed by the positive electrode injected from the electron and hole transport layers in the light emitting layer. There are organic EL elements that emit light by recombination energy with holes.
【０００５】しかしながら、このような有機ＥＬ素子に
おいても、正孔輸送性層には、発光層からある程度電子
が注入され、発光が行われる場合がある。正孔輸送層
は、正孔の輸送のみに機能している場合には、劣化しに
くいが、発光過程すなわち励起状態を経ることにより、
劣化が促進される。However, even in such an organic EL device, electrons may be injected into the hole transporting layer to some extent from the light emitting layer to emit light. When the hole transport layer functions only for transporting holes, the hole transport layer is hardly deteriorated.
Deterioration is promoted.
【０００６】これは、電子輸送層を構成する電子輸送性
有機材料（例えば、Ａｌｑ（トリス（８−キノリール）
アルミニウム）等は、比較的発光過程を経ても劣化が少
ないのに対し、正孔輸送層を構成する正孔輸送性有機材
料は、発光過程によって比較的劣化しやすいアミン系骨
格等を有するものが多いためである。This is because of the electron transporting organic material constituting the electron transport layer (for example, Alq (Tris (8-quinolyl)
Aluminum), etc., undergoes relatively little degradation even after a light-emitting process, whereas the hole-transporting organic material constituting the hole-transporting layer has an amine-based skeleton that is relatively easily degraded by the light-emitting process. Because there are many.
【０００７】そのため、正孔輸送層自体が発光してしま
うと、正孔輸送層の劣化すなわち発光層への正孔の注入
度合が低くなり、結果的に、発光層の発光寿命が短くな
ってしまう、という問題が生じる。よって、上記した従
来公報のように、正孔輸送層を発光させる場合も、十分
な発光寿命を有する有機ＥＬ素子を実現することは困難
である。Therefore, if the hole transport layer itself emits light, the hole transport layer deteriorates, that is, the degree of hole injection into the light emitting layer decreases, and as a result, the light emitting life of the light emitting layer decreases. Problem. Therefore, even when the hole transport layer emits light as in the above-mentioned conventional publication, it is difficult to realize an organic EL element having a sufficient light emission lifetime.
【０００８】特に、正孔輸送層から正孔が注入される発
光層が、電子輸送性の青色発光層である場合、当該青色
発光層を構成する材料は青色発光するためにエネルギー
ギャップが大きく、正孔輸送層とほぼ同程度の数値を示
すものが多い。そのため、青色発光層と正孔輸送層との
間のエネルギー障壁が小さく、青色発光層から正孔輸送
層へ電子が注入されたり、エネルギーが移動したりする
結果、正孔輸送層が発光し、発光効率や発光寿命の低下
を引き起こす可能性が大きい。In particular, when the light-emitting layer into which holes are injected from the hole-transporting layer is a blue light-emitting layer having an electron-transporting property, the material constituting the blue light-emitting layer emits blue light and has a large energy gap. Many of them show almost the same numerical value as the hole transport layer. Therefore, the energy barrier between the blue light emitting layer and the hole transport layer is small, and electrons are injected from the blue light emitting layer to the hole transport layer, or as a result of energy transfer, the hole transport layer emits light, There is a great possibility that luminous efficiency and luminous life will be reduced.
【０００９】本発明は上記問題に鑑み、陽極と陰極の間
に挟まれた有機層における発光層が、発光層内の電子と
正孔輸送層から注入された正孔との再結合エネルギーに
より発光する有機ＥＬ素子において、正孔輸送層での発
光を防止することを目的とする。In view of the above problems, the present invention provides a light emitting layer in an organic layer sandwiched between an anode and a cathode, which emits light by recombination energy between electrons in the light emitting layer and holes injected from a hole transport layer. It is an object of the present invention to prevent light emission in a hole transport layer in an organic EL device.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、対向する陽極（２０）
及び陰極（８０）と、これら陽極と陰極との間に介在す
る有機材料よりなる有機層（３０〜７０）とを備え、有
機層は発光層（６０）と、この発光層へ正孔を注入する
正孔輸送層（４０）とを備え、発光層にて、発光層内の
電子と正孔輸送層から注入された正孔とを再結合させる
ことにより発光を行うようにした有機ＥＬ素子におい
て、発光層と正孔輸送層との間に、発光層から正孔輸送
層への電子の注入を防止する電子ブロック層（５０）が
設けられていることを特徴としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an anode (20) having an opposing anode (20).
And a cathode (80), and an organic layer (30 to 70) made of an organic material interposed between the anode and the cathode. And a hole transporting layer (40) that emits light by causing electrons in the light emitting layer to recombine with holes injected from the hole transporting layer in the light emitting layer. An electron block layer (50) for preventing injection of electrons from the light emitting layer to the hole transport layer is provided between the light emitting layer and the hole transport layer.
【００１１】それによれば、発光層と正孔輸送層との間
に介在する電子ブロック層によって、発光層から正孔輸
送層への電子の注入が防止され、正孔輸送層における電
子と正孔との再結合が防止されるため、正孔輸送層での
発光を防止することができる。According to this, the electron blocking layer interposed between the light emitting layer and the hole transport layer prevents the injection of electrons from the light emitting layer to the hole transport layer, and allows the electron and the hole in the hole transport layer to be injected. Recombination is prevented, so that light emission in the hole transport layer can be prevented.
【００１２】また、請求項２に記載の発明では、発光層
（６０）のエネルギーギャップＥｇ（ＥＭＬ）と正孔輸
送層（４０）のエネルギーギャップＥｇ（ＨＴＬ）との
関係が、 Ｅｇ（ＥＭＬ）＞Ｅｇ（ＨＴＬ）−０．５（単位：ｅ
Ｖ） となっていることを特徴としている。According to the second aspect of the present invention, the relationship between the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer (60) and the energy gap Eg (HTL) of the hole transport layer (40) is Eg (EML). > Eg (HTL) -0.5 (unit: e
V).
【００１３】本発明のように、発光層のエネルギーギャ
ップＥｇ（ＥＭＬ）が正孔輸送層のエネルギーギャップ
Ｅｇ（ＨＴＬ）から０．５ｅＶを差し引いた値よりも大
きい場合には、発光層と正孔輸送層との電子の移動障壁
が小さくなり、発光層から正孔輸送層へ電子が移動しや
すく（注入されやすく）なる。このような場合に、電子
ブロック層を設けた構成とすれば、特に有効である。As in the present invention, when the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer is larger than the value obtained by subtracting 0.5 eV from the energy gap Eg (HTL) of the hole transporting layer, the light emitting layer and the hole are separated. The barrier for electrons to move with the transport layer is reduced, so that the electrons can easily move (inject) from the light emitting layer to the hole transport layer. In such a case, it is particularly effective to provide a structure provided with an electron block layer.
【００１４】また、請求項３に記載の発明では、電子ブ
ロック層（５０）のエネルギーギャップＥｇ（ＥＢ
Ｌ）、発光層（６０）のエネルギーギャップＥｇ（ＥＭ
Ｌ）、電子ブロック層のイオン化ポテンシャルＩｐ（Ｅ
ＢＬ）、発光層のイオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭ
Ｌ）、電子ブロック層の電子親和力Ｅａ（ＥＢＬ）、発
光層の電子親和力Ｅａ（ＥＭＬ）の関係が、Ｅｇ（ＥＢ
Ｌ）−Ｅｇ（ＥＭＬ）＞０．５（単位：ｅＶ）であり、
かつ、Ｉｐ（ＥＭＬ）−Ｉｐ（ＥＢＬ）＜Ｅａ（ＥＭ
Ｌ）−Ｅａ（ＥＢＬ）となっていることを特徴としてい
る。According to the third aspect of the present invention, the energy gap Eg (EB) of the electron blocking layer (50) is adjusted.
L), the energy gap Eg (EM) of the light emitting layer (60).
L), ionization potential Ip (E
BL), ionization potential Ip (EM
L), the electron affinity Ea (EBL) of the electron blocking layer, and the electron affinity Ea (EML) of the light emitting layer are expressed by Eg (EB).
L) -Eg (EML)> 0.5 (unit: eV),
And Ip (EML) -Ip (EBL) <Ea (EM
L) -Ea (EBL).
【００１５】ここで、イオン化ポテンシャルＩｐはＨｏ
ｍｏ（価電子帯最高準位）のことであり、隣り合う両層
のＩｐの差は、両層間を越えた電子の移動のしやすさを
示す。また、電子親和力ＥａはＬｕｍｏ（伝導帯最低準
位）のことであり、隣り合う両層のＥａの差は、両層間
を越えた正孔の移動のしやすさを示す。Here, the ionization potential Ip is Ho
mo (the highest level of the valence band), and the difference in Ip between the two adjacent layers indicates the ease with which electrons can move between the two layers. The electron affinity Ea is Lumo (the lowest level in the conduction band), and the difference between Ea in both adjacent layers indicates the ease of movement of holes across both layers.
【００１６】そして、本発明によれば、まず、電子ブロ
ック層のエネルギーギャップＥｇ（ＥＢＬ）を発光層の
エネルギーギャップＥｇ（ＥＭＬ）よりも０．５ｅＶよ
り大とすることで、発光層に対する電子ブロック層のエ
ネルギー障壁を大きくすることができ、好ましい。According to the present invention, first, the energy gap Eg (EBL) of the electron blocking layer is set to be larger than the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer by 0.5 eV, so that the electron block with respect to the light emitting layer is formed. This is preferable because the energy barrier of the layer can be increased.
【００１７】さらに、「Ｉｐ（ＥＭＬ）−Ｉｐ（ＥＢ
Ｌ）」すなわち発光層と電子ブロック層間の電子の移動
のしやすさを、「Ｅａ（ＥＭＬ）−Ｅａ（ＥＢＬ）」す
なわち発光層と電子ブロック層間の正孔の移動のしやす
さよりも小さくすることにより、発光層から電子ブロッ
ク層への電子の移動は抑制できるが、電子ブロック層か
ら発光層への正孔の移動は容易となる。Further, "Ip (EML) -Ip (EB
L), that is, the mobility of electrons between the light emitting layer and the electron block layer is smaller than “Ea (EML) -Ea (EBL)”, that is, the mobility of holes between the light emitting layer and the electron block layer. This can suppress the movement of electrons from the light-emitting layer to the electron block layer, but facilitates the movement of holes from the electron block layer to the light-emitting layer.
【００１８】よって、本発明によれば、発光層から電子
ブロック層を介した正孔輸送層への電子の注入を、防止
できるとともに、正孔輸送層から電子ブロック層を介し
た発光層への正孔の注入は、容易に確保することがで
き、発光層での発光を適切に行うことができる。Therefore, according to the present invention, injection of electrons from the light-emitting layer to the hole transport layer via the electron block layer can be prevented, and the electron transport from the hole transport layer to the light-emitting layer via the electron block layer can be prevented. Hole injection can be easily ensured, and light emission in the light-emitting layer can be appropriately performed.
【００１９】また、請求項４に記載の発明では、発光層
（６０）が、その発光波長が５００ｎｍ未満である青色
系の発光を行うものであることを特徴としている。上記
した電子ブロック層を配設することは、本発明のような
発光層に用いて好適である。Further, the invention according to claim 4 is characterized in that the light emitting layer (60) emits blue light having an emission wavelength of less than 500 nm. The provision of the above-described electron blocking layer is suitable for use in a light emitting layer as in the present invention.
【００２０】また、請求項５に記載の発明では、電子ブ
ロック層（５０）のエネルギーギャップの絶対値が３．
０ｅＶ以上であることを特徴としている。正孔輸送層の
エネルギーギャップの絶対値が通常最大２．９ｅＶ程度
であり、電子ブロック層のエネルギーギャップ絶対値を
それよりも大きいものとすることで、発光層から正孔輸
送層への電子の注入を適切に防止可能な電子ブロック層
を実現できる。According to the fifth aspect of the present invention, the absolute value of the energy gap of the electron blocking layer (50) is 3.
It is characterized by being at least 0 eV. The absolute value of the energy gap of the hole transporting layer is usually about 2.9 eV at the maximum, and by making the absolute value of the energy gap of the electron blocking layer larger than that, the transfer of electrons from the light emitting layer to the hole transporting layer is possible. An electron blocking layer that can appropriately prevent injection can be realized.
【００２１】また、請求項６に記載の発明のように、電
子ブロック層（５０）としては、無機化合物よりなるも
のを使用することができ、この無機化合物としては、請
求項７に記載の発明のように、ａ−ＳｉＮ（アモルファ
ス窒化シリコン）、ａ−ＳｉＣ（アモルファス炭化シリ
コン）およびＺｎＳ（硫化亜鉛）のいずれか１種を採用
することができる。Further, as in the sixth aspect of the present invention, the electron blocking layer (50) can be composed of an inorganic compound, and the inorganic compound is the same as the seventh aspect of the present invention. As described above, any one of a-SiN (amorphous silicon nitride), a-SiC (amorphous silicon carbide) and ZnS (zinc sulfide) can be employed.
【００２２】さらに、請求項８に記載の発明のように、
発光層（６０）における電子ブロック層（５０）側とは
反対側の面にホールブロック層を形成すれば、発光層に
注入された正孔が発光層を通り抜けて出ていってしまう
のを防止することができ、高い発光効率を実現すること
ができる。Further, according to the invention described in claim 8,
By forming a hole blocking layer on the surface of the light emitting layer (60) opposite to the electron block layer (50) side, holes injected into the light emitting layer are prevented from passing through the light emitting layer and exiting. And high luminous efficiency can be realized.
【００２３】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。The reference numerals in the parentheses of the above means are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る有
機ＥＬ素子の概略断面構成を示す図である。図１におい
て、１０は、可視光に対して透明性を有する基板であ
り、例えば、ガラス基板より構成されている。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of an organic EL device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a substrate having transparency with respect to visible light, for example, a glass substrate.
【００２５】基板１０の一面上には、透明性を有する導
電膜からなる陽極２０がスパッタリング法等により形成
されている。陽極２０は、例えばＩＴＯ（インジウム−
錫の酸化物）やインジウム−亜鉛の酸化物等より構成す
ることができ、その膜厚は１００ｎｍ〜１μｍ程度であ
り、好ましくは１５０ｎｍ程度とすることができる。本
例の陽極２０は、厚さ１５０ｎｍのＩＴＯとしている。On one surface of the substrate 10, an anode 20 made of a transparent conductive film is formed by a sputtering method or the like. The anode 20 is made of, for example, ITO (indium-
(A tin oxide) or an indium-zinc oxide, and the thickness thereof is about 100 nm to 1 μm, and preferably about 150 nm. The anode 20 of this example is made of ITO having a thickness of 150 nm.
【００２６】陽極２０の上には、ともに正孔輸送性の有
機材料から構成される正孔注入層３０、正孔輸送層４０
が、この順に積層形成されている。本例では、正孔注入
層３０は、真空蒸着法により形成された厚さ２０ｎｍの
ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン）、正孔輸送層４０は、真
空蒸着法により形成された厚さ２０ｎｍのα−ＮＰＤ
（α−ナフチル・フェニル・ベンゼン）としている。On the anode 20, a hole injection layer 30 and a hole transport layer 40, both of which are made of a hole transporting organic material.
Are laminated in this order. In this example, the hole injection layer 30 is a 20-nm-thick CuPc (copper phthalocyanine) formed by a vacuum evaporation method, and the hole transport layer 40 is a 20-nm-thick α-NPD formed by a vacuum evaporation method.
(Α-naphthyl phenyl benzene).
【００２７】正孔輸送層４０の上には、例えば、ａ−Ｓ
ｉＮ、ａ−ＳｉＣおよびＺｎＳ等の無機化合物等よりな
る電子ブロック層５０が積層されている。本例では、電
子ブロック層５０を、プラズマＣＶＤ法によって形成さ
れた厚さ２０ｎｍのａ−ＳｉＮとしている。On the hole transport layer 40, for example, aS
An electron block layer 50 made of an inorganic compound such as iN, a-SiC, and ZnS is laminated. In this example, the electron block layer 50 is made of a-SiN having a thickness of 20 nm formed by a plasma CVD method.
【００２８】電子ブロック層５０の上には、発光層６０
が積層されている。発光層６０は、例えば、その発光波
長が５００ｎｍ未満である青色系の発光を行う青色発光
層であり、電子輸送性有機材料を母材として蛍光色素が
添加されてなるものとすることができる。本例では、発
光層６０は、蛍光色素としてのスチリルアミン誘導体を
２．５ｗｔ％添加したスチリルベンゼン誘導体を真空蒸
着法により厚さ２０ｎｍにて成膜されたものとしてい
る。On the electron block layer 50, a light emitting layer 60 is provided.
Are laminated. The light-emitting layer 60 is, for example, a blue light-emitting layer that emits blue light having a light emission wavelength of less than 500 nm, and may be formed by using an electron transporting organic material as a base material and adding a fluorescent dye. In this example, the light emitting layer 60 is formed by depositing a styrylbenzene derivative to which a styrylamine derivative as a fluorescent dye is added by 2.5 wt% with a thickness of 20 nm by a vacuum evaporation method.
【００２９】発光層６０の上には、電子輸送性の有機材
料から構成される電子輸送層７０が、積層形成されてい
る。本例では、電子輸送層７０は、真空蒸着法によって
形成された厚さ２０ｎｍのアルミキレートとしている。On the light emitting layer 60, an electron transporting layer 70 composed of an organic material having an electron transporting property is laminated. In this example, the electron transport layer 70 is a 20-nm-thick aluminum chelate formed by a vacuum evaporation method.
【００３０】電子輸送層７０の上には、陰極８０が形成
されている。陰極８０としては、ＡｌやＭｇ−Ａｇ等の
金属材料等を採用することができる。本例では、陰極８
０は、電子注入性を高めるために電子輸送層７０側に厚
さ０．５ｎｍのＬｉＦ（フッ化リチウム）、このＬｉＦ
の上に厚さ１００ｎｍのアルミニウムが成膜されたもの
としている。On the electron transport layer 70, a cathode 80 is formed. As the cathode 80, a metal material such as Al or Mg-Ag can be adopted. In this example, the cathode 8
0 is a 0.5 nm-thick LiF (lithium fluoride) on the electron transport layer 70 side to enhance the electron injection property.
And a 100-nm-thick aluminum film is formed thereon.
【００３１】かかる有機ＥＬ素子においては、対向する
陽極２０と陰極８０との間に直流電流（駆動電流）を印
加することにより、陽極２０から正孔注入層３０、正孔
輸送層４０を介して電子ブロック層５０を通し、発光層
６０へ正孔を注入する一方、陰極８０から電子輸送層７
０を介して発光層６０へ電子が注入される。In such an organic EL device, a direct current (driving current) is applied between the opposed anode 20 and cathode 80, so that the anode 20 passes through the hole injection layer 30 and the hole transport layer 40. Holes are injected into the light emitting layer 60 through the electron blocking layer 50, while the electron transport layer 7 is
Electrons are injected into the light-emitting layer 60 through 0.
【００３２】すると、発光層６０の内部にて電子と正孔
とが再結合し、励起子を生成する。発光層６０内の蛍光
色素は、この励起子のエネルギーを授受し、固体状態の
蛍光ピーク波長に応じた発光色（本例では青色）にて発
光し、基板１０側からの発光として視認される。Then, electrons and holes are recombined inside the light emitting layer 60 to generate excitons. The fluorescent dye in the light emitting layer 60 transmits and receives the energy of the exciton, emits light in a light emission color (blue in this example) according to the fluorescence peak wavelength in a solid state, and is visually recognized as light emission from the substrate 10 side. .
【００３３】ところで、本実施形態によれば、対向する
陽極２０及び陰極８０と、これら陽極２０と陰極８０と
の間に介在する有機材料よりなる有機層３０〜７０とを
備え、有機層３０〜７０が発光層６０と、この発光層６
０へ正孔を注入する正孔輸送層４０とを備え、発光層６
０にて、発光層６０内の電子と正孔輸送層４０から注入
された正孔とが再結合することにより発光が行われる有
機ＥＬ素子において、発光層６０と正孔輸送層４０との
間に、電子ブロック層５０が設けられていることを主た
る特徴としている。According to the present embodiment, the anode 20 and the cathode 80 facing each other and the organic layers 30 to 70 made of an organic material interposed between the anode 20 and the cathode 80 are provided. 70 is the light emitting layer 60 and the light emitting layer 6
A hole transport layer 40 for injecting holes into the light emitting layer 6;
At 0, in an organic EL device in which light is emitted by the recombination of electrons in the light emitting layer 60 and holes injected from the hole transport layer 40, the distance between the light emitting layer 60 and the hole transport layer 40. The main feature is that an electronic block layer 50 is provided.
【００３４】この電子ブロック層５０は、発光層６０か
ら正孔輸送層４０への電子の注入を防止するものであ
る。具体的には、図２に示すエネルギーダイアグラムに
よって説明される。The electron block layer 50 prevents electrons from being injected from the light emitting layer 60 into the hole transport layer 40. Specifically, this will be described with reference to the energy diagram shown in FIG.
【００３５】図２（ａ）に示す従来構造（電子ブロック
層無し）では、発光層６０のエネルギーギャップＥｇ
（ＥＭＬ）（＝Ｉｐ（ＥＭＬ）−Ｅａ（ＥＭＬ））と正
孔輸送層４０のエネルギーギャップＥｇ（ＨＴＬ）（＝
Ｉｐ（ＨＴＬ）−Ｅａ（ＨＴＬ））とが同程度であり、
発光層６０から正孔輸送層４０へ電子が注入されやすい
状態となっている。In the conventional structure (without the electron blocking layer) shown in FIG.
(EML) (= Ip (EML) −Ea (EML)) and the energy gap Eg (HTL) of the hole transport layer 40 (=
Ip (HTL) -Ea (HTL)),
Electrons are easily injected from the light emitting layer 60 to the hole transport layer 40.
【００３６】それに対して、図２（ｂ）に示す本実施形
態では、発光層６０と正孔輸送層４０との間に、そのエ
ネルギーギャップＥｇ（ＥＢＬ）（＝Ｉｐ（ＥＢＬ）−
Ｅａ（ＥＢＬ））が発光層６０のエネルギーギャップＥ
ｇ（ＥＭＬ）よりも大きい電子ブロック層５０が介在す
るため、発光層６０と正孔輸送層４０との間の電子移動
のエネルギー障壁が大きくなる。On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 2B, the energy gap Eg (EBL) (= Ip (EBL) −) is provided between the light emitting layer 60 and the hole transport layer 40.
Ea (EBL)) is the energy gap E of the light emitting layer 60.
Since the electron block layer 50 larger than g (EML) is interposed, the energy barrier for electron transfer between the light emitting layer 60 and the hole transport layer 40 increases.
【００３７】この図２（ｂ）に示す様な電子ブロック層
５０の介在によって形成されるエネルギーダイアグラム
によれば、陽極２０から正孔注入層３０を介して正孔輸
送層４０に注入された正孔（ホール）は、正孔輸送層４
０内を移動し電子ブロック層５０を通って発光層６０ま
で注入される。一方、陰極８０から注入された電子は、
電子輸送層７０内を移動し発光層６０まで到達する。According to the energy diagram formed by the interposition of the electron block layer 50 as shown in FIG. 2B, the holes injected from the anode 20 into the hole transport layer 40 via the hole injection layer 30 are formed. Holes are formed in the hole transport layer 4
It moves inside 0 and is injected through the electron block layer 50 to the light emitting layer 60. On the other hand, the electrons injected from the cathode 80 are
It moves inside the electron transport layer 70 and reaches the light emitting layer 60.
【００３８】ここで、発光層６０が、上記青色発光層等
の様に、正孔輸送層４０との電子移動のエネルギー障壁
が小さく、従来であれば発光層から電子が正孔輸送層に
注入されやすいものである場合であっても、電子ブロッ
ク層５０の介在によって、発光層６０と正孔輸送層４０
との間の電子移動に対するエネルギー障壁が大きくなっ
ているため、発光層６０からの正孔輸送層４０への電子
の移動が防止され、正孔輸送層４０の発光を好適に防止
することができる。Here, the light emitting layer 60 has a small energy barrier for electron transfer with the hole transporting layer 40 like the above-mentioned blue light emitting layer, and conventionally, electrons are injected from the light emitting layer into the hole transporting layer. Even in the case where the light emitting layer 60 and the hole transporting layer 40 are
Since the energy barrier against the electron transfer between them is large, the movement of the electrons from the light emitting layer 60 to the hole transport layer 40 is prevented, and the light emission of the hole transport layer 40 can be suitably prevented. .
【００３９】以上述べた本実施形態の効果をまとめる
と、発光層６０から正孔輸送層４０への電子の注入が防
止され、正孔輸送層４０における電子と正孔との再結合
が防止されるため、正孔輸送層４０での発光を防止する
ことができる。ひいては、有機ＥＬ素子の発光寿命を長
寿命化することができる。To summarize the effects of the present embodiment described above, injection of electrons from the light emitting layer 60 to the hole transport layer 40 is prevented, and recombination of electrons and holes in the hole transport layer 40 is prevented. Therefore, light emission in the hole transport layer 40 can be prevented. As a result, the emission life of the organic EL element can be extended.
【００４０】ここで、この長寿命化の効果を図３に具体
的に示す。図３は、上記した本例の有機ＥＬ素子の構成
において、発光の時間（ｈｒ）と輝度（ｃｄ／ｍ2）と
の関係を調べた結果を示す図であり、比較例として、図
１において電子ブロック層５０が無い従来の有機ＥＬ素
子についても調べた結果を示してある。FIG. 3 specifically shows the effect of extending the life. FIG. 3 is a diagram showing the result of examining the relationship between the light emission time (hr) and the luminance (cd / m 2 ) in the above-described configuration of the organic EL element of the present example. As a comparative example, FIG. The results are also shown for a conventional organic EL device without the electron blocking layer 50.
【００４１】図３からわかるように、本実施形態（図
中、黒菱形プロット）では、比較例（図中、黒三角プロ
ット）に比べて、発光層６０と正孔輸送層４０との間に
電子ブロック層５０を介在させることにより、素子寿命
を５〜６倍に長寿命化することができている。As can be seen from FIG. 3, in this embodiment (black diamond plot in the figure), the distance between the light emitting layer 60 and the hole transport layer 40 is smaller than that in the comparative example (black triangle plot in the figure). By interposing the electron block layer 50, the life of the element can be extended five to six times.
【００４２】また、本実施形態の好ましい形態として
は、次のような形態が挙げられる。まず、発光層４０の
エネルギーギャップＥｇ（ＥＭＬ）と正孔輸送層４０の
エネルギーギャップＥｇ（ＨＴＬ）との関係が、下記の
数式１の関係となっていることが好ましい。The preferred embodiment of the present embodiment includes the following embodiments. First, it is preferable that the relationship between the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer 40 and the energy gap Eg (HTL) of the hole transport layer 40 be a relationship represented by the following equation (1).
【００４３】[0043]
【数１】Ｅｇ（ＥＭＬ）＞Ｅｇ（ＨＴＬ）−０．５（単
位：ｅＶ） このように、発光層６０のエネルギーギャップＥｇ（Ｅ
ＭＬ）が正孔輸送層４０のエネルギーギャップＥｇ（Ｈ
ＴＬ）から０．５ｅＶ差し引いた値よりも大きい場合に
は、発光層６０と正孔輸送層４０との電子の移動障壁が
小さくなり、発光層６０から正孔輸送層４０へ電子が移
動しやすく（注入されやすく）なる。電子ブロック層５
０を設けた構成は、このような場合に特に有効である。Eg (EML)> Eg (HTL) −0.5 (unit: eV) Thus, the energy gap Eg (E
ML) is the energy gap Eg (H) of the hole transport layer 40.
When it is larger than the value obtained by subtracting 0.5 eV from (TL), the electron barrier between the light emitting layer 60 and the hole transport layer 40 becomes small, and the electrons easily move from the light emitting layer 60 to the hole transport layer 40. (Easy to inject). Electronic block layer 5
The configuration provided with 0 is particularly effective in such a case.
【００４４】また、電子ブロック層５０のエネルギーギ
ャップＥｇ（ＥＢＬ）、発光層６０のエネルギーギャッ
プＥｇ（ＥＭＬ）、電子ブロック層５０のイオン化ポテ
ンシャルＩｐ（ＥＢＬ）、発光層６０のイオン化ポテン
シャルＩｐ（ＥＭＬ）、電子ブロック層５０の電子親和
力Ｅａ（ＥＢＬ）、発光層６０の電子親和力Ｅａ（ＥＭ
Ｌ）の関係が、次の数式２且つ数式３を満足するように
なっていることが好ましい。The energy gap Eg (EBL) of the electron block layer 50, the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer 60, the ionization potential Ip (EBL) of the electron block layer 50, and the ionization potential Ip (EML) of the light emitting layer 60 , The electron affinity Ea (EBL) of the electron block layer 50, and the electron affinity Ea (EM
It is preferable that the relationship of L) satisfies the following Expressions 2 and 3.
【００４５】[0045]
【数２】Ｅｇ（ＥＢＬ）−Ｅｇ（ＥＭＬ）＞０．５（単
位：ｅＶ）## EQU2 ## Eg (EBL) -Eg (EML)> 0.5 (unit: eV)
【００４６】[0046]
【数３】Ｉｐ（ＥＭＬ）−Ｉｐ（ＥＢＬ）＜Ｅａ（ＥＭ
Ｌ）−Ｅａ（ＥＢＬ） ここで、イオン化ポテンシャルＩｐはＨｏｍｏ（価電子
帯最高準位）のことであり、隣り合う両層のＩｐの差
は、両層間を越えた電子の移動のしやすさを示す。ま
た、電子親和力ＥａはＬｕｍｏ（伝導帯最低準位）のこ
とであり、隣り合う両層のＥａの差は、両層間を越えた
正孔の移動のしやすさを示す。## EQU3 ## Ip (EML) -Ip (EBL) <Ea (EM
L) -Ea (EBL) Here, the ionization potential Ip is Homo (the highest level in the valence band), and the difference between Ip between the two adjacent layers is the ease with which electrons can move between the two layers. Is shown. The electron affinity Ea is Lumo (the lowest level in the conduction band), and the difference between Ea in both adjacent layers indicates the ease of movement of holes across both layers.
【００４７】まず、上記数式２に示す様に、電子ブロッ
ク層５０のエネルギーギャップＥｇ（ＥＢＬ）を発光層
６０のエネルギーギャップＥｇ（ＥＭＬ）よりも０．５
ｅＶより大とすることで、発光層６０に対する電子ブロ
ック層５０のエネルギー障壁を十分に大きくすることが
でき、好ましい。First, as shown in the above equation (2), the energy gap Eg (EBL) of the electron block layer 50 is set to be larger than the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer 60 by 0.5.
By setting it higher than eV, the energy barrier of the electron block layer 50 with respect to the light emitting layer 60 can be made sufficiently large, which is preferable.
【００４８】さらに、上記数式３に示す様に、「Ｉｐ
（ＥＭＬ）−Ｉｐ（ＥＢＬ）」すなわち発光層６０と電
子ブロック層５０間の電子の移動のしやすさを、「Ｅａ
（ＥＭＬ）−Ｅａ（ＥＢＬ）」すなわち発光層６０と電
子ブロック層５０間の正孔の移動のしやすさよりも小さ
くすることにより、発光層６０から電子ブロック層５０
への電子の移動は抑制できるが、電子ブロック層５０か
ら発光層６０への正孔の移動は容易となる。Further, as shown in the above equation 3, "Ip
(EML) -Ip (EBL) ”, that is, the easiness of electron transfer between the light emitting layer 60 and the electron block layer 50 is referred to as“ Ea
(EML) −Ea (EBL) ”, that is, smaller than the ease with which holes can move between the light emitting layer 60 and the electron block layer 50, so that the electron block layer 50
Although the transfer of electrons to the electron blocking layer 50 can be suppressed, the transfer of holes from the electron block layer 50 to the light emitting layer 60 becomes easy.
【００４９】よって、上記数式２及び数式３を満足する
ようにすれば、発光層６０から電子ブロック層５０を介
した正孔輸送層４０への電子の注入を、十分に防止でき
るとともに、正孔輸送層４０から電子ブロック層５０を
介した発光層６０への正孔の注入を、容易に確保するこ
とができ、発光層６０での発光を適切に行うことができ
る。Therefore, by satisfying the above equations (2) and (3), injection of electrons from the light emitting layer 60 into the hole transport layer 40 via the electron blocking layer 50 can be sufficiently prevented, and Injection of holes from the transport layer 40 to the light emitting layer 60 via the electron blocking layer 50 can be easily ensured, and light emission in the light emitting layer 60 can be appropriately performed.
【００５０】また、電子ブロック層５０のエネルギーギ
ャップＥｇ（ＥＢＬ）の絶対値は３．０ｅＶ以上である
ことが好ましい。これは、正孔輸送層４０のエネルギー
ギャップＥｇ（ＨＴＬ）の絶対値が通常最大２．９ｅＶ
程度であり、電子ブロック層５０のエネルギーギャップ
絶対値をそれよりも大きいものとすることで、発光層６
０から正孔輸送層４０への電子の注入を適切に防止可能
な電子ブロック層５０を実現できる。It is preferable that the absolute value of the energy gap Eg (EBL) of the electron block layer 50 is 3.0 eV or more. This is because the absolute value of the energy gap Eg (HTL) of the hole transport layer 40 is usually 2.9 eV at maximum.
By setting the absolute value of the energy gap of the electron blocking layer 50 to be larger than that, the light emitting layer 6
The electron block layer 50 capable of appropriately preventing the injection of electrons from 0 to the hole transport layer 40 can be realized.
【００５１】以上述べた本実施形態のエネルギーダイア
グラムの関係について、上記した本例の有機ＥＬ素子の
構成において、示しておく。つまり、正孔輸送層４０が
厚さ２０ｎｍのＣｕＰｃ、電子ブロック層５０が厚さ２
０ｎｍのａ−ＳｉＮ、発光層６０がスチリルアミン誘導
体を２．５ｗｔ％添加した厚さ２０ｎｍのスチリルベン
ゼン誘導体である場合である。The relationship between the energy diagrams of the present embodiment described above is shown in the configuration of the organic EL element of the present embodiment described above. That is, the hole transport layer 40 has a thickness of 20 nm of CuPc, and the electron block layer 50 has a thickness of 2 nm.
This is the case where the 0 nm a-SiN and the light emitting layer 60 is a 20 nm thick styrylbenzene derivative to which 2.5% by weight of a styrylamine derivative is added.
【００５２】この例において、正孔輸送層４０は、イオ
ン化ポテンシャルＩｐ（ＨＴＬ）が−５．３５ｅＶ、電
子親和力Ｅａ（ＨＴＬ）が−２．４ｅＶ、エネルギーギ
ャップＥｇ（ＨＴＬ）の絶対値が２．９５ｅＶである。
電子ブロック層５０は、イオン化ポテンシャルＩｐ（Ｅ
ＢＬ）が−５．５ｅＶ、電子親和力Ｅａ（ＥＢＬ）が−
２．０ｅＶ、エネルギーギャップＥｇ（ＥＢＬ）の絶対
値が３．５ｅＶである。発光層６０は、イオン化ポテン
シャルＩｐ（ＥＭＬ）が−５．７ｅＶ、電子親和力Ｅａ
（ＥＭＬ）が−２．８ｅＶ、エネルギーギャップＥｇ
（ＥＭＬ）の絶対値が２．９ｅＶである。In this example, the hole transport layer 40 has an ionization potential Ip (HTL) of -5.35 eV, an electron affinity Ea (HTL) of -2.4 eV, and an absolute value of the energy gap Eg (HTL) of 2. 95 eV.
The electron blocking layer 50 has an ionization potential Ip (E
BL) is -5.5 eV and the electron affinity Ea (EBL) is-
2.0 eV and the absolute value of the energy gap Eg (EBL) is 3.5 eV. The light emitting layer 60 has an ionization potential Ip (EML) of -5.7 eV and an electron affinity Ea
(EML) is -2.8 eV, energy gap Eg
The absolute value of (EML) is 2.9 eV.
【００５３】なお、上記実施形態において、発光層６０
における電子ブロック層５０側とは反対側の面（つま
り、発光層６０と電子輸送層７０との間）に、ホールブ
ロック層（図示せず、例えばオキサジアゾール等よりな
る膜）を形成しても良い。それによれば、発光層６０に
注入された正孔が発光層６０を通り抜けて出ていってし
まうのを防止することができ、高い発光効率を実現する
ことができる。In the above embodiment, the light emitting layer 60
A hole blocking layer (not shown, for example, a film made of oxadiazole or the like) is formed on the surface of Is also good. According to this, it is possible to prevent holes injected into the light emitting layer 60 from passing through the light emitting layer 60 and out, and to realize high luminous efficiency.
【００５４】以上、実施形態に基づいて本発明を説明し
てきたが、本発明は、要するに、陽極と陰極の間に挟ま
れた有機層における発光層が、該発光層内の電子と正孔
輸送層から注入された正孔との再結合エネルギーにより
発光する有機ＥＬ素子において、該発光層と該正孔輸送
層との間に、該発光層から該正孔輸送層への電子の注入
を防止する電子ブロック層を設けたことを主たる特徴と
するものであり、他の部分は適宜設計変更しても良い。Although the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is basically based on the fact that the light emitting layer in the organic layer sandwiched between the anode and the cathode is composed of the electron and hole transport in the light emitting layer. In an organic EL device that emits light by recombination energy with holes injected from a layer, between the light emitting layer and the hole transport layer, injection of electrons from the light emitting layer to the hole transport layer is prevented. The main feature is that an electronic block layer is provided, and the other parts may be appropriately designed and changed.
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ素子の概略断
面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view of an organic EL device according to an embodiment of the present invention.
【図２】上記実施形態の効果を説明するためのエネルギ
ーダイアグラムを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an energy diagram for explaining effects of the embodiment.
【図３】上記実施形態における素子の長寿命化の具体的
効果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a specific effect of extending the life of the device in the embodiment.
２０…陽極、３０…正孔注入層、４０…正孔輸送層、５
０…電子ブロック層、６０…発光層、７０…電子輸送
層、８０…陰極。Reference numeral 20: anode, 30: hole injection layer, 40: hole transport layer, 5
0: electron block layer, 60: light emitting layer, 70: electron transport layer, 80: cathode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 恒夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3K007 AB00 AB03 AB04 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Tsuneo Uchida 1-1-1 Showa-cho, Kariya-shi, Aichi F-term in Denso Co., Ltd. (Reference) 3K007 AB00 AB03 AB04 CA01 CB01 DA00 DB03 EB00 FA01
Claims (8)
と、これら陽極と陰極との間に介在する有機材料よりな
る有機層（３０〜７０）とを備え、 前記有機層は発光層（６０）と、この発光層へ正孔を注
入する正孔輸送層（４０）とを備え、 前記発光層にて、前記発光層内の電子と前記正孔輸送層
から注入された正孔とを再結合させることにより発光を
行うようにした有機ＥＬ素子において、 前記発光層と前記正孔輸送層との間に、前記発光層から
前記正孔輸送層への電子の注入を防止する電子ブロック
層（５０）が設けられていることを特徴とする有機ＥＬ
素子。1. Opposite anode (20) and cathode (80)
And an organic layer (30 to 70) made of an organic material interposed between the anode and the cathode, wherein the organic layer is a light emitting layer (60) and a hole transport for injecting holes into the light emitting layer. A layer (40), wherein the light emitting layer emits light by recombining electrons in the light emitting layer with holes injected from the hole transport layer. An organic EL, wherein an electron block layer (50) for preventing injection of electrons from the light emitting layer to the hole transport layer is provided between the light emitting layer and the hole transport layer.
element.
プＥｇ（ＥＭＬ）と前記正孔輸送層（４０）のエネルギ
ーギャップＥｇ（ＨＴＬ）との関係が、 Ｅｇ（ＥＭＬ）＞Ｅｇ（ＨＴＬ）−０．５（単位：ｅ
Ｖ）となっていることを特徴とする請求項１に記載の有
機ＥＬ素子。2. The relationship between the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer (60) and the energy gap Eg (HTL) of the hole transport layer (40) is as follows: Eg (EML)> Eg (HTL) -0. .5 (unit: e
2. The organic EL device according to claim 1, wherein V).
ーギャップＥｇ（ＥＢＬ）、前記発光層（６０）のエネ
ルギーギャップＥｇ（ＥＭＬ）、前記電子ブロック層の
イオン化ポテンシャルＩｐ（ＥＢＬ）、前記発光層のイ
オン化ポテンシャルＩｐ（ＥＭＬ）、前記電子ブロック
層の電子親和力Ｅａ（ＥＢＬ）、前記発光層の電子親和
力Ｅａ（ＥＭＬ）の関係が、 Ｅｇ（ＥＢＬ）−Ｅｇ（ＥＭＬ）＞０．５（単位：ｅ
Ｖ） であり、かつ、 Ｉｐ（ＥＭＬ）−Ｉｐ（ＥＢＬ）＜Ｅａ（ＥＭＬ）−Ｅ
ａ（ＥＢＬ） となっていることを特徴とする請求項１または２に記載
の有機ＥＬ素子。3. The energy gap Eg (EBL) of the electron block layer (50), the energy gap Eg (EML) of the light emitting layer (60), the ionization potential Ip (EBL) of the electron block layer, The relationship among the ionization potential Ip (EML), the electron affinity Ea (EBL) of the electron blocking layer, and the electron affinity Ea (EML) of the light emitting layer is expressed as: Eg (EBL) −Eg (EML)> 0.5 (unit: e)
V) and Ip (EML) -Ip (EBL) <Ea (EML) -E
The organic EL device according to claim 1, wherein a (EBL) is satisfied.
５００ｎｍ未満である青色系の発光を行うものであるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載
の有機ＥＬ素子。4. The organic EL according to claim 1, wherein the light emitting layer emits blue light having an emission wavelength of less than 500 nm. element.
ーギャップの絶対値が３．０ｅＶ以上であることを特徴
とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の有機Ｅ
Ｌ素子。5. The organic E according to claim 1, wherein an absolute value of an energy gap of the electron blocking layer (50) is 3.0 eV or more.
L element.
合物よりなることを特徴とする請求項１ないし５のいず
れか１つに記載の有機ＥＬ素子。6. The organic EL device according to claim 1, wherein the electron block layer (50) is made of an inorganic compound.
ｉＣおよびＺｎＳのいずれか１種であることを特徴とす
る請求項６に記載の有機ＥＬ素子。7. The inorganic compound is a-SiN, a-S
The organic EL device according to claim 6, wherein the organic EL device is any one of iC and ZnS.
ロック層（６０）側とは反対側の面にホールブロック層
が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７の
いずれか１つに記載の有機ＥＬ素子。8. The light-emitting layer according to claim 1, wherein a hole-blocking layer is formed on a surface of the light-emitting layer opposite to the electron-blocking layer. 3. The organic EL device according to claim 1.
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