JP2002367785A - Luminous element - Google Patents

Luminous element

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JP2002367785A
JP2002367785A JP2001173611A JP2001173611A JP2002367785A JP 2002367785 A JP2002367785 A JP 2002367785A JP 2001173611 A JP2001173611 A JP 2001173611A JP 2001173611 A JP2001173611 A JP 2001173611A JP 2002367785 A JP2002367785 A JP 2002367785A
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JP
Japan
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layer
transport layer
light emitting
light
electron
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Application number
JP2001173611A
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Japanese (ja)
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Takeshi Tominaga
剛 富永
Akira Makiyama
暁 槇山
Toru Kohama
亨 小濱
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a luminous element with good thermal stability, good electric energy utilization efficiency and with good color purity. SOLUTION: With a luminous element having a sequentially laminated structure at least of a positive electrode, a luminous layer, an electron transport layer and a negative electrode, the relation among the hole transport layer, the luminous layer and the electron transport layer is Ea (HTL)<Ea (EML) and Ip (EML)<Ip (ETL). A main material composing the luminous layer and the electron transport layer is made of an organic compound with sublimiable property, and a main material composing the electron transport layer is an organic compound with molecular weight of not less than 400. [Ea: electron affinity (eV), Ip: ionization potential (eV), HTL: hole transport layer, EML: luminous layer, and ETL: electron transport layer].

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギーを
光に変換できる素子であって、表示素子、フラットパネ
ルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標
識、看板、電子写真機、光信号発生器などの分野に利用
可能な発光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 element capable of converting electric energy into light, and relates to a display element, a flat panel display, a backlight, lighting, an interior, a sign, a sign, an electrophotographic device, an optical signal generator, and the like. The present invention relates to a light emitting element that can be used in the field.

【0002】[0002]

【従来の技術】陰極から注入された電子と陽極から注入
された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する
際に発光するという有機積層薄膜発光素子の研究が近年
活発に行われている。この素子は、薄型、低駆動電圧下
での高輝度発光、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が
特徴であり注目を集めている。
2. Description of the Related Art In recent years, research has been actively conducted on organic laminated thin-film light-emitting devices in which electrons injected from a cathode and holes injected from an anode emit light when they recombine in an organic phosphor sandwiched between both electrodes. ing. This device has attracted attention because it is thin, emits light with high luminance under a low driving voltage, and emits multicolor light by selecting a fluorescent material.

【0003】この研究は、コダック社のC.W.Tan
gらが有機積層薄膜素子が高輝度に発光することを示し
て以来(Appl.Phys.Lett.51(12)
21,p.913,1987)、多くの研究機関が検討
を行っている。コダック社の研究グループが提示した有
機積層薄膜発光素子の代表的な構成は、ITOガラス基
板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である8−
ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてM
g:Agを順次設けたものであり、10V程度の駆動電
圧で1000cd/m2の緑色発光が可能であった。
[0003] This study was carried out by Kodak Corporation. W. Tan
g. et al. showed that the organic laminated thin film element emits light with high luminance (Appl. Phys. Lett. 51 (12)
21, p. 913, 1987), and many research institutions are conducting studies. A typical configuration of an organic laminated thin film light emitting device presented by a research group of Kodak Company is a diamine compound having a hole transporting property and a light emitting layer on an ITO glass substrate.
Aluminum hydroxyquinoline and M as cathode
g: Ag was sequentially provided, and green light emission of 1000 cd / m 2 was possible at a driving voltage of about 10 V.

【0004】この有機積層薄膜発光素子の構成について
は、上記の陽極/正孔輸送層/発光層/陰極の他に、電
子輸送層を適宜設けたものが知られている。正孔輸送層
とは陽極より注入された正孔を発光層に輸送する機能を
有し、一方の電子輸送層は陰極より注入された電子を発
光層に輸送する。これらの層を発光層と両極の間に挿入
することにより、発光効率、耐久性が向上することが知
られている。これらを用いた素子構成の例として、陽極
/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、陽極/発光
層/電子輸送層/陰極などが挙げられる。
With respect to the structure of this organic layered thin film light emitting device, there is known a structure in which an electron transport layer is appropriately provided in addition to the anode / hole transport layer / light emitting layer / cathode. The hole transporting layer has a function of transporting holes injected from the anode to the light emitting layer, and one electron transporting layer transports electrons injected from the cathode to the light emitting layer. It is known that luminous efficiency and durability are improved by inserting these layers between the light emitting layer and both electrodes. Examples of device configurations using these include anode / hole transport layer / light-emitting layer / electron transport layer / cathode, anode / light-emitting layer / electron transport layer / cathode, and the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし従来、電子輸送
材料は数少ない既存材料を用いても、発光材料と相互作
用を起こす、もしくは電子輸送材料自体の発光が混在す
る等の理由で所望の発光色が得られなかったり、高効率
発光が得られるものの耐久性が短い等の問題があった。
例えば、特定のフェナントロリン誘導体は高効率発光を
示すものの、長時間の通電により結晶化し、薄膜が白濁
化する問題がある。また、発光効率および耐久性に比較
的良い特性を示すものとして、キノリノール金属錯体や
ベンゾキノリノール金属錯体があるが、これらはこの材
料自身に高い青緑〜黄色での発光能力があるために、電
子輸送材料として用いた際に、これらの材料自身の発光
が混在して色純度が悪化する恐れがある。また、正孔輸
送層、発光層および電子輸送層の電子親和力および/あ
るいはイオン化ポテンシャルの好ましい関係については
種々の報告があるが、これらの報告に用いられている電
子輸送材料は熱的に不安定であったり、電子輸送能力が
不十分なために、発光効率、色純度、耐久性のいずれか
の点で満足のいく特性が得られていなかった。
However, conventionally, even if a small number of existing electron transporting materials are used, a desired emission color is required because of the interaction with the light emitting material or the mixed emission of the electron transporting material. However, there have been problems such as the inability to obtain light emission and the high efficiency of light emission but short durability.
For example, although a specific phenanthroline derivative shows high-efficiency light emission, there is a problem that the thin film becomes cloudy due to crystallization due to long-term energization. In addition, quinolinol metal complexes and benzoquinolinol metal complexes exhibit relatively good properties in terms of luminous efficiency and durability. When used as a transport material, the luminescence of these materials themselves may be mixed and the color purity may be degraded. Various reports have been made on the preferable relationship between the electron affinity and / or ionization potential of the hole transport layer, the light emitting layer and the electron transport layer. However, the electron transport material used in these reports is thermally unstable. Or insufficient electron-transporting ability, so that satisfactory characteristics have not been obtained in any of luminous efficiency, color purity, and durability.

【0006】本発明は、かかる従来技術の問題を解決
し、熱的安定性に優れ、発光効率が高く、高輝度で色純
度に優れた発光素子を提供することを目的とするもので
ある。
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and to provide a light emitting device having excellent thermal stability, high luminous efficiency, high luminance and excellent color purity.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は少なくとも陽
極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が順に積層
された構造を有する発光素子において、正孔輸送層、発
光層、電子輸送層はEa(HTL)<Ea(EML)お
よびIp(EML)<Ip(ETL)の関係にあり、発
光層および電子輸送層を主に構成する材料が昇華性を有
する有機化合物からなり、さらに電子輸送層を主に構成
する材料は分子量400以上の有機化合物であることを
特徴とする発光素子である。(ここで、Ea:電子親和
力(eV)、Ip:イオン化ポテンシャル(eV)、H
TL:正孔輸送層、EML:発光層、ETL:電子輸送
層である)
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a light emitting device having a structure in which at least an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and a cathode are sequentially laminated. The layers have a relationship of Ea (HTL) <Ea (EML) and Ip (EML) <Ip (ETL), and the material mainly constituting the light emitting layer and the electron transport layer is made of an organic compound having sublimability, The light emitting element is characterized in that a material mainly constituting the transport layer is an organic compound having a molecular weight of 400 or more. (Where, Ea: electron affinity (eV), Ip: ionization potential (eV), H
(TL: hole transport layer, EML: light emitting layer, ETL: electron transport layer)

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明において陽極は、光を取り
出すために透明であれば酸化錫、酸化インジウム、酸化
錫インジウム(ITO)などの導電性金属酸化物、ある
いは金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅など
の無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポ
リアニリンなどの導電性ポリマなど特に限定されるもの
でないが、ITOガラスやネサガラスを用いることが特
に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流
が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電
力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば3
00Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機
能するが、現在では10Ω/□程度の基板の供給も可能
になっていることから、低抵抗品を使用することが特に
望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ
事ができるが、通常100〜300nmの間で用いられ
ることが多い。また、ガラス基板はソーダライムガラ
ス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機械
的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、0.5
mm以上あれば十分である。ガラスの材質については、
ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカ
リガラスの方が好ましいが、SiO2などのバリアコー
トを施したソーダライムガラスも市販されているのでこ
れを使用できる。さらに、陽極が安定に機能するのであ
れば、基板はガラスである必要はなく、例えばプラスチ
ック基板上に陽極を形成しても良い。ITO膜形成方法
は、電子線ビーム法、スパッタリング法、化学反応法な
ど特に制限を受けるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the anode is made of a conductive metal oxide such as tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO) or a metal such as gold, silver or chromium if it is transparent to extract light. Although not particularly limited, such as metals, inorganic conductive substances such as copper iodide and copper sulfide, and conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole, and polyaniline, it is particularly preferable to use ITO glass or Nesa glass. The resistance of the transparent electrode is not limited as long as a current sufficient for light emission of the element can be supplied, but is preferably low from the viewpoint of power consumption of the element. For example, 3
Although an ITO substrate having a resistance of 00 Ω / □ or less functions as an element electrode, a substrate having a resistance of about 10 Ω / □ can be supplied at present. The thickness of the ITO can be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually used in a range of usually 100 to 300 nm. Further, the glass substrate is made of soda lime glass, non-alkali glass, or the like, and the thickness only needs to be sufficient to maintain the mechanical strength.
mm or more is sufficient. For the glass material,
Alkali-free glass is preferred because less ions elute from the glass is preferred, but soda-lime glass with a barrier coat such as SiO 2 is also commercially available and can be used. Furthermore, if the anode functions stably, the substrate does not need to be glass, and for example, the anode may be formed on a plastic substrate. The method of forming the ITO film is not particularly limited, such as an electron beam method, a sputtering method, and a chemical reaction method.

【0009】陰極は、電子を本有機物層に効率良く注入
できる物質であれば特に限定されないが、一般に白金、
金、銀、銅、鉄、錫、亜鉛、アルミニウム、インジウ
ム、クロム、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシ
ウム、マグネシウム、セシウム、ストロンチウムなどが
あげられる。電子注入効率をあげて素子特性を向上させ
るためにはリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウ
ム、マグネシウム、セシウム、ストロンチウムまたはこ
れら低仕事関数金属を含む合金が有効である。しかし、
これらの低仕事関数金属は、一般に大気中で不安定であ
ることが多く、例えば、有機層に微量のリチウムやセシ
ウム、マグネシウム(真空蒸着の膜厚計表示で1nm以
下)をドーピングして安定性の高い電極を使用する方法
が好ましい例として挙げることができるが、フッ化リチ
ウムのような無機塩の使用も可能であることから特にこ
れらに限定されるものではない。更に電極保護のために
白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウム
などの金属、またはこれら金属を用いた合金、そしてシ
リカ、チタニア、窒化ケイ素などの無機物、ポリビニル
アルコール、塩化ビニル、炭化水素系高分子などを積層
することが好ましい例として挙げられる。これらの電極
の作製法も抵抗加熱、電子線ビーム、スパッタリング、
イオンプレーティング、コーティングなど導通を取るこ
とができれば特に制限されない。
The cathode is not particularly limited as long as it can efficiently inject electrons into the present organic material layer.
Gold, silver, copper, iron, tin, zinc, aluminum, indium, chromium, lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, cesium, strontium and the like. Lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, cesium, strontium, or an alloy containing these low work function metals is effective for improving the device characteristics by increasing the electron injection efficiency. But,
In general, these low work function metals are generally unstable in the air. For example, an organic layer is doped with a small amount of lithium, cesium, or magnesium (1 nm or less as indicated by a film thickness gauge by vacuum evaporation) to obtain stability. Although a method using an electrode having a high density can be cited as a preferable example, the method is not particularly limited to these, since an inorganic salt such as lithium fluoride can be used. Furthermore, for electrode protection, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum and indium, or alloys using these metals, and inorganic substances such as silica, titania and silicon nitride, polyvinyl alcohol, vinyl chloride, It is preferable to laminate a hydrocarbon polymer or the like. These electrodes are manufactured by resistance heating, electron beam, sputtering,
There is no particular limitation as long as conduction such as ion plating and coating can be obtained.

【0010】正孔輸送層とは陽極から正孔が注入され、
さらに正孔を輸送することを司る層であり、正孔輸送性
材料として具体的にはN,N’−ジフェニル−N,N’
−ビス(3−メチルフェニル)−4,4’−ジフェニル
−1,1’−ジアミン、N,N’−ビス(1−ナフチ
ル)−N,N’−ジフェニル−4,4’−ジフェニル−
1,1’−ジアミンなどのトリフェニルアミン類、ビス
(N−アリルカルバゾール)またはビス(N−アルキル
カルバゾール)類、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化
合物、ジスチリル誘導体、ヒドラゾン系化合物、オキサ
ジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体、ポルフィリ
ン誘導体に代表される複素環化合物、ポリマー系では前
記単量体を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘
導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどが挙げ
られるが、素子作製に必要な薄膜を形成し、陽極から正
孔が注入できて、さらに正孔を輸送できる化合物であれ
ば特に限定されるものではない。これらは単独で用いて
もよいし、複数の誘導体を混合あるいは積層して用いて
層を形成しても良い。さらに、それ自身は正孔輸送能を
有さないが、正孔輸送層全体の輸送能や熱的安定性、電
気化学的安定性の向上など種々の目的で有機化合物や無
機化合物、金属錯体を正孔輸送材料に添加して正孔輸送
層を形成しても良い。
In the hole transport layer, holes are injected from the anode,
Further, it is a layer responsible for transporting holes, and specifically N, N′-diphenyl-N, N ′ as a hole transporting material.
-Bis (3-methylphenyl) -4,4'-diphenyl-1,1'-diamine, N, N'-bis (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl-4,4'-diphenyl-
Triphenylamines such as 1,1′-diamine, bis (N-allylcarbazole) or bis (N-alkylcarbazole), pyrazoline derivatives, stilbene compounds, distyryl derivatives, hydrazone compounds, oxadiazole derivatives and phthalocyanines Derivatives, heterocyclic compounds typified by porphyrin derivatives, and polymer-based polycarbonates and styrene derivatives having the above monomers in the side chain, polyvinyl carbazole, polysilane, and the like. The compound is not particularly limited as long as it is a compound capable of injecting holes from and transporting holes. These may be used alone, or a plurality of derivatives may be mixed or laminated to form a layer. Furthermore, although it does not itself have a hole transporting ability, organic compounds, inorganic compounds, and metal complexes are used for various purposes such as improving the transporting ability, thermal stability, and electrochemical stability of the entire hole transporting layer. A hole transporting layer may be formed by adding to a hole transporting material.

【0011】発光層とは実際に発光物質が形成される層
であり、発光材料は1種類の有機化合物のみから構成さ
れてもよいし、2種以上の有機化合物からなる混合層で
もよいが、発光効率、色純度および耐久性の向上の点か
らは2種以上の有機化合物から構成される方が好まし
い。2種以上の有機化合物からなる組み合わせとしてホ
スト材料とドーパント材料の組み合わせを挙げることが
できる。この場合、ホスト材料は発光層の薄膜形成能お
よび電荷輸送能を主に担い、一方のドーパント材料は発
光能を主に担い、その発光機構にはエネルギー移動型と
キャリヤトラップ型が提唱されている。エネルギー移動
型では、両極より注入された電荷がホスト層内で再結合
して、ホスト材料が励起され、励起ホスト材料からドー
パント材料にエネルギー移動が起こり、最終的にドーパ
ント材料からの発光を得るものである。一方のキャリヤ
トラップ型ではホスト層中を移動してきたキャリヤが直
接ドーパント材料上で再結合し、励起されたドーパント
が発光するものである。いずれにせよ発光能を担うドー
パント材料に溶液状態で高色純度、高蛍光量子収率のも
のを用いることにより、高色純度、高効率の発光を得る
ことができる。さらに、ドーパント材料の添加により膜
形成の母体をなすホスト層の膜質が結晶性低減の方向に
働く場合があり、この場合には耐久性も向上する。
The light emitting layer is a layer on which a light emitting substance is actually formed. The light emitting material may be composed of only one kind of organic compound, or may be a mixed layer composed of two or more kinds of organic compounds. From the viewpoint of improving luminous efficiency, color purity, and durability, it is preferable to be composed of two or more organic compounds. As a combination composed of two or more organic compounds, a combination of a host material and a dopant material can be given. In this case, the host material mainly plays a role of forming a thin film and a charge transporting ability of the light emitting layer, while the dopant material mainly plays a role of the light emitting ability, and an energy transfer type and a carrier trap type have been proposed for the light emitting mechanism. . In the energy transfer type, charges injected from both electrodes recombine in the host layer to excite the host material, energy is transferred from the excited host material to the dopant material, and finally light emission from the dopant material is obtained. It is. On the other hand, in the carrier trap type, carriers moving in the host layer recombine directly on the dopant material, and the excited dopant emits light. In any case, by using a dopant material having a high color purity and a high fluorescence quantum yield in a solution state as a dopant material having a light emitting ability, light emission with high color purity and high efficiency can be obtained. Further, the film quality of the host layer, which forms the base for film formation, sometimes acts in the direction of decreasing the crystallinity by the addition of the dopant material, and in this case, the durability is also improved.

【0012】このようなホスト材料とドーパント材料の
組み合わせを用いる場合、ドーパント材料はホスト材料
の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、い
ずれであってもよい。さらに、ドーパント材料は積層さ
れていても、分散されていても、いずれであってもよ
い。また、ドーピング量は、多すぎると濃度消光現象が
起きるため、ホスト物質に対して10重量%以下で用い
ることが好ましく、更に好ましくは2重量%以下であ
る。
When a combination of such a host material and a dopant material is used, the dopant material may be contained in the entire host material, partially contained, or in any case. Further, the dopant material may be laminated, dispersed, or the like. When the doping amount is too large, the concentration quenching phenomenon occurs. Therefore, the doping amount is preferably 10% by weight or less, more preferably 2% by weight or less based on the host material.

【0013】さらに、耐久性向上の観点から発光能は担
わずに、膜質変化あるいは過剰なキャリヤをトラップす
る目的でドーパント材料を添加する場合もある。この場
合のドーピング条件についても上記と同様である。
Further, there is a case where a dopant material is added for the purpose of changing the film quality or trapping an excessive carrier without taking the light emitting ability from the viewpoint of improving the durability. The doping conditions in this case are the same as above.

【0014】単独で発光層を形成する場合の有機化合物
あるいはホストおよびドーパント材料の組み合わせにお
けるホスト材料としては具体的に以下のものを挙げるこ
とができる。アントラセンやピレン、ペリレンなどの縮
合環誘導体、ピラジン、ナフチリジン、キノキサリン、
ピロロピリジン、ピリミジン、チオフェン、チオキサン
テンなどの複素環誘導体、トリス(8−キノリノラト)
アルミニウム錯体、などのキノリノール金属錯体、ベン
ゾキノリノール金属錯体、ビピリジン金属錯体、ローダ
ミン金属錯体、アゾメチン金属錯体、ジスチリルベンゼ
ン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、スチルベ
ン誘導体、アルダジン誘導体、クマリン誘導体、フタル
イミド誘導体、ナフタルイミド誘導体、ペリノン誘導
体、ピロロピロール誘導体、シクロペンタジエン誘導
体、イミダゾール誘導体やオキサゾール誘導体、チアゾ
ール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール
誘導体、トリアゾール誘導体などのアゾール誘導体およ
びその金属錯体、ベンズオキサゾール、ベンズイミダゾ
ール、ベンゾチアゾールなどのベンズアゾール誘導体お
よびその金属錯体、トリフェニルアミン誘導体やカルバ
ゾール誘導体などのアミン誘導体、メロシアニン誘導
体、ポルフィリン誘導体、、トリス(2−フェニルピリ
ジン)イリジウム錯体などのりん光材料、ポリマー系で
は、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレ
ン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用で
きる。
[0014] Specific examples of the organic compound or the host material in the combination of the host and the dopant material when forming the light emitting layer alone include the following. Fused ring derivatives such as anthracene, pyrene and perylene, pyrazine, naphthyridine, quinoxaline,
Heterocyclic derivatives such as pyrrolopyridine, pyrimidine, thiophene, thioxanthene, tris (8-quinolinolato)
Quinolinol metal complexes such as aluminum complexes, benzoquinolinol metal complexes, bipyridine metal complexes, rhodamine metal complexes, azomethine metal complexes, distyrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, stilbene derivatives, aldazine derivatives, coumarin derivatives, phthalimide derivatives, naphthalimide Derivatives, perinone derivatives, pyrrolopyrrole derivatives, cyclopentadiene derivatives, imidazole derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, azole derivatives such as oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives and their metal complexes, benzoxazole, benzimidazole, benzothiazole, etc. Benzazole derivatives and metal complexes thereof, and triphenylamine derivatives and carbazole derivatives Emissions derivatives, phosphorescent materials such as merocyanine derivative, a porphyrin derivative ,, tris (2-phenylpyridine) iridium complex, a polymeric, polyphenylene vinylene derivatives, polyparaphenylene derivatives, and polythiophene derivatives may be used.

【0015】ドーパント材料としては、従来から知られ
ている、アントラセン、ペリレンなどの縮合多環芳香族
炭化水素、7−ジメチルアミノ−4−メチルクマリンを
始めとするクマリン誘導体、ビス(ジイソプロピルフェ
ニル)ペリレンテトラカルボン酸イミドなどのナフタル
イミド誘導体、ペリノン誘導体、アセチルアセトンやベ
ンゾイルアセトンとフェナントロリンなどを配位子とす
るEu錯体などの希土類錯体、ジシアノメチレンピラン
誘導体、ジシアノメチレンチオピラン誘導体、マグネシ
ウムフタロシアニン、アルミニウムクロロフタロシアニ
ンなどの金属フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導
体、ローダミン誘導体、デアザフラビン誘導体、クマリ
ン誘導体、オキサジン化合物、チオキサンテン誘導体、
シアニン色素誘導体、フルオレセイン誘導体、アクリジ
ン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピロール誘導
体、キナゾリン誘導体、ピロロピリジン誘導体、スクア
リリウム誘導体、ビオラントロン誘導体、フェナジン誘
導体、アクリドン誘導体、ジアザフラビン誘導体、ピロ
メテン誘導体およびその金属錯体、フェノキサジン誘導
体、フェノキサゾン誘導体、チアジアゾロピレン誘導
体、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム錯体な
どのりん光材料が知られているが、これらは単独で用い
てもよいし、複数の誘導体を混合して用いも良い。
Examples of the dopant material include conventionally known condensed polycyclic aromatic hydrocarbons such as anthracene and perylene, coumarin derivatives such as 7-dimethylamino-4-methylcoumarin, and bis (diisopropylphenyl) perylene. Naphthalimide derivatives such as tetracarboxylic imides, perinone derivatives, rare earth complexes such as Eu complexes having acetylacetone, benzoylacetone and phenanthroline as ligands, dicyanomethylenepyran derivatives, dicyanomethylenethiopyran derivatives, magnesium phthalocyanine, aluminum chlorophthalocyanine Such as metal phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, rhodamine derivatives, deazaflavin derivatives, coumarin derivatives, oxazine compounds, thioxanthene derivatives,
Cyanine dye derivative, fluorescein derivative, acridine derivative, quinacridone derivative, pyrrolopyrrole derivative, quinazoline derivative, pyrrolopyridine derivative, squarylium derivative, biolanthrone derivative, phenazine derivative, acridone derivative, diazaflavin derivative, pyromethene derivative and its metal complex, phenoxazine derivative, Phosphorescent materials such as a phenoxazone derivative, a thiadiazolopyrene derivative, and a tris (2-phenylpyridine) iridium complex are known, but these may be used alone or as a mixture of a plurality of derivatives.

【0016】電子輸送層とは陰極から電子が注入され、
さらに電子を輸送することを司る層であり、電子注入効
率が高く、注入された電子を効率良く輸送することが望
ましい。しかしながら、正孔と電子の輸送バランスを考
えた場合に、陽極からの正孔が再結合せずに陰極側へ流
れるのを効率よく阻止できる役割を主に果たす場合に
は、電子輸送能力がそれ程高くなくても、発光効率を向
上させる効果は電子輸送能力が高い材料と同等に有す
る。したがって、本発明における電子輸送層は、正孔の
移動を効率よく阻止できる正孔阻止層も同義のものとし
て含まれる。
Electrons are injected from the cathode into the electron transport layer.
Further, the layer is responsible for transporting electrons, has a high electron injection efficiency, and desirably transports the injected electrons efficiently. However, considering the transport balance between holes and electrons, if the role of mainly preventing the holes from the anode from flowing to the cathode side without recombination is to play an important role, the electron transport capability is not so high. Even if it is not high, the effect of improving the luminous efficiency is equivalent to a material having a high electron transporting ability. Therefore, the electron transport layer in the present invention includes a hole blocking layer capable of efficiently blocking the movement of holes as the same thing.

【0017】本発明の電子輸送層を主に構成する材料は
分子量が400以上の有機化合物からなる。分子量が4
00以上でないと効率よく電子を輸送できても、電子輸
送層が熱的に不安定で結晶化しやすくなり、長時間の通
電に対して安定な発光が得られない。分子量が400以
上であれば安定な発光が得られるが、さらに好ましくは
600以上である。さらに、有機化合物の熱的安定性の
指標として、ガラス転移温度が挙げられ、ガラス転移温
度が高いほど熱的に安定なアモルファス薄膜を与えるこ
とができる。本発明の電子輸送層を主に構成する材料は
ガラス転移温度が70℃以上であることが好ましく、よ
り好ましくは90℃以上であり、さらに好ましくは11
0℃以上である。また、結晶化しずらい膜を与えるとい
う観点からは冷結晶化温度が高い方が好ましく、具体的
には120℃以上であることが好ましく、より好ましく
は150℃以上、さらに好ましくは180℃以上であ
る。さらに、極めて結晶化しずらい膜を与えるという点
からは冷結晶化温度が観測されないことが好ましい。こ
こでいう観測されないとは、試料のガラス転移温度や冷
結晶化温度を測定する際に、ある一定の速度で試料を昇
温したときの場合であり、ガラス転移温度以上の温度で
試料を長時間保持した場合に結晶化が観測されるか否か
を意味するものではない。尚、本発明では示差走査熱量
計を用いて温度変調DSC法により粉末試料を測定した
値を採用している。
The material mainly constituting the electron transport layer of the present invention comprises an organic compound having a molecular weight of 400 or more. Molecular weight 4
If it is less than 00, even if electrons can be transported efficiently, the electron transport layer is thermally unstable and tends to be crystallized, and stable light emission cannot be obtained for a long-time energization. If the molecular weight is 400 or more, stable light emission can be obtained, but more preferably 600 or more. Further, as an index of the thermal stability of an organic compound, a glass transition temperature can be cited, and a higher glass transition temperature can provide a thermally stable amorphous thin film. The material mainly constituting the electron transporting layer of the present invention preferably has a glass transition temperature of 70 ° C. or higher, more preferably 90 ° C. or higher, and further preferably 11 ° C. or higher.
0 ° C. or higher. In addition, from the viewpoint of providing a film that is difficult to crystallize, the cold crystallization temperature is preferably higher, specifically, preferably 120 ° C or higher, more preferably 150 ° C or higher, and still more preferably 180 ° C or higher. is there. Furthermore, it is preferable that a cold crystallization temperature is not observed from the viewpoint of giving a film which is extremely difficult to crystallize. What is not observed here is the case where the sample is heated at a certain rate when measuring the glass transition temperature or the cold crystallization temperature of the sample. It does not mean whether or not crystallization is observed when held for a time. In the present invention, a value obtained by measuring a powder sample by a temperature modulation DSC method using a differential scanning calorimeter is adopted.

【0018】このような電子輸送層を構成する有機化合
物の化学構造としては、チオフェンジオキサイド、ピラ
ゾール、イミダゾール、トリアゾール、テトラゾール、
オキサゾール、オキサジアゾール、チアゾール、チアジ
アゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピリミ
ドン、ピラジン、トリアジンなどの芳香複素環やベンゼ
ン、ナフタレン、アントラセン、フェナンスレン、ピレ
ン、スチレン、スチルベンなどの芳香族炭化水素のよう
な電子輸送能を有する母骨格となりうるものやこれらの
母骨格にビニル基、カルボニル基、カルボキシル基、ア
ルデヒド基、ニトロ基、シアノ基、ハロゲン、スルホ
ン、リンオキサイドなどの電子輸送能を有する官能基を
修飾したものが含まれていればどのような化学構造を有
していても良いが、電子輸送能を維持しつつ上記の熱的
安定性を有するには該有機化合物が複数の母骨格を含
み、複数の母骨格が共役結合、芳香族炭化水素、芳香複
素環により連結されていることが好ましい。母骨格は連
結に使われる箇所以外が置換されていても無置換でも良
い。一方の連結基も同様に連結に使われる箇所以外が置
換されていても無置換でも良く、また1種類でもこれら
を混合したものでも良い。 このような有機化合物の中
でも、電子輸送能力や正孔阻止能力が高いことから、母
骨格に少なくとも1個以上のピリジン環が含まれている
ことが好ましく、より好ましくはピリジン環がベンゼン
あるいはピリジンと縮合したキノリンあるいはナフチリ
ジンであり、さらに好ましくはキノリンがベンゼンやピ
リジンと縮合したベンゾキノリンやフェナントロリンで
ある。これらの母骨格は連結に使われる箇所以外が置換
されていても無置換でも良い。また、ピリジン環以外に
もリンオキサイドを同様に好ましい母骨格として挙げる
ことができる。
The chemical structure of the organic compound constituting such an electron transporting layer includes thiophenedoxide, pyrazole, imidazole, triazole, tetrazole,
Electrons such as aromatic heterocycles such as oxazole, oxadiazole, thiazole, thiadiazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrimidone, pyrazine, and triazine, and aromatic hydrocarbons such as benzene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, styrene, and stilbene. Modification of functional groups having electron transport ability such as vinyl group, carbonyl group, carboxyl group, aldehyde group, nitro group, cyano group, halogen, sulfone, and phosphorus oxide which can be a parent skeleton having transport ability The organic compound may have any chemical structure as long as the organic compound contains a plurality of mother skeletons, while maintaining the electron transporting ability and having the above-mentioned thermal stability. Multiple mother skeletons are linked by conjugated bonds, aromatic hydrocarbons and aromatic heterocycles Rukoto is preferable. The mother skeleton may be substituted or unsubstituted at positions other than those used for connection. Similarly, one of the linking groups may be substituted or unsubstituted at a portion other than the portion used for linking, and may be a single type or a mixture thereof. Among such organic compounds, since the electron transporting ability and the hole blocking ability are high, it is preferable that the mother skeleton contains at least one pyridine ring, and more preferably, the pyridine ring has benzene or pyridine. Condensed quinoline or naphthyridine, more preferably benzoquinoline or phenanthroline in which quinoline is condensed with benzene or pyridine. These mother skeletons may be substituted or unsubstituted at positions other than those used for connection. In addition, other than the pyridine ring, phosphorus oxide can also be mentioned as a preferable mother skeleton.

【0019】本発明における電子輸送層は上記有機化合
物一種のみに限る必要はなく、複数の材料を混合あるい
は積層して層を形成してもよい。さらに、それ自身は電
子輸送能を有さないが、電子輸送層全体の輸送能や熱的
安定性、電気化学的安定性の向上など種々の目的で有機
化合物や無機化合物、金属錯体を電子輸送材料に添加し
て電子輸送層を形成しても良い。
The electron transporting layer in the present invention is not limited to one kind of the above-mentioned organic compound, but may be formed by mixing or laminating a plurality of materials. In addition, although it does not have electron transport capability itself, it transports organic compounds, inorganic compounds, and metal complexes for various purposes such as improving the transport capability, thermal stability, and electrochemical stability of the entire electron transport layer. The electron transport layer may be formed by adding to the material.

【0020】本発明の正孔輸送層、発光層、電子輸送層
はEa(HTL)<Ea(EML)およびIp(EM
L)<Ip(ETL)の関係にあり、各層を主に構成す
る材料や添加物などはこれらの関係を満たすように上記
の化合物群の中から適切に選択されなければならない。
ここで、Ea:電子親和力(eV)、Ip:イオン化ポ
テンシャル(eV)、HTL:正孔輸送層、EML:発
光層、ETL:電子輸送層である。
The hole transporting layer, the light emitting layer and the electron transporting layer of the present invention have Ea (HTL) <Ea (EML) and Ip (EML).
L) <Ip (ETL), and the materials and additives mainly constituting each layer must be appropriately selected from the above compound group so as to satisfy these relationships.
Here, Ea: electron affinity (eV), Ip: ionization potential (eV), HTL: hole transport layer, EML: light emitting layer, and ETL: electron transport layer.

【0021】Ea(HTL)<Ea(EML)の関係に
より陰極より注入された電子が発光層内で再結合せずに
陽極側に流れるのを効率よく阻止でき、一方Ip(EM
L)<Ip(ETL)の関係により陽極より注入された
正孔が発光層内で再結合せずに陰極側に流れるのを効率
良く阻止できることができ、全体として発光効率を向上
させる。さらに、正孔輸送層および電子輸送層自体が発
光することもないために、発光層のみからの高色純度発
光が得られる。Ea(HTL)<Ea(EML)および
Ip(EML)<Ip(ETL)を満たせば十分効果は
あるが、高温下での動作環境などを考慮すると、より好
ましくは二層の差が0.1eV以上であり、さらに好ま
しくは0.2eV以上である。
Due to the relationship of Ea (HTL) <Ea (EML), electrons injected from the cathode can efficiently be prevented from flowing to the anode side without recombination in the light emitting layer, while Ip (EML).
L) Due to the relationship of <Ip (ETL), holes injected from the anode can be efficiently prevented from flowing to the cathode side without recombination in the light emitting layer, thereby improving the luminous efficiency as a whole. Further, since the hole transporting layer and the electron transporting layer do not emit light, high color purity light emission can be obtained only from the light emitting layer. A sufficient effect can be obtained if Ea (HTL) <Ea (EML) and Ip (EML) <Ip (ETL) are satisfied, but the difference between the two layers is more preferably 0.1 eV in consideration of the operating environment at high temperatures. Or more, more preferably 0.2 eV or more.

【0022】尚、電子親和力およびイオン化ポテンシャ
ルの絶対値は測定条件等により異なることが報告されて
いるが、本発明においては次のようにして得られた値を
用いた。各層の単独層を別途ITOガラス基板および石
英ガラス基板上に真空蒸着で作製し、ITOガラス基板
上の薄膜を用いて大気雰囲気型紫外線光電子分析装置
(AC−1、理研計器(株)製)によりイオン化ポテンシ
ャルを測定した。この際、イオン化ポテンシャル値は試
料の状態により変化することが考えられる。従って、正
孔輸送層、発光層、電子輸送層のいずれかが2種以上の
材料からなる混合層の場合には、その層を形成する主な
構成材料の単独層ではなく、混合層自体のイオン化ポテ
ンシャル値を測定する必要がある。一方の電子親和力
は、石英ガラス基板上の薄膜を用いて測定した紫外・可
視吸収スペクトルから見積もったエネルギーギャップ値
とイオン化ポテンシャル値より算出した。
Although it has been reported that the absolute values of the electron affinity and the ionization potential vary depending on the measurement conditions and the like, the values obtained as follows are used in the present invention. A single layer of each layer is separately formed by vacuum evaporation on an ITO glass substrate and a quartz glass substrate, and an air atmosphere type ultraviolet photoelectron analyzer (AC-1, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.) is used by using the thin film on the ITO glass substrate. The ionization potential was measured. At this time, it is considered that the ionization potential value changes depending on the state of the sample. Therefore, when any one of the hole transport layer, the light-emitting layer, and the electron transport layer is a mixed layer composed of two or more materials, the mixed layer itself is not a single layer of the main constituent materials forming the layer. It is necessary to measure the ionization potential value. On the other hand, the electron affinity was calculated from an energy gap value and an ionization potential value estimated from an ultraviolet / visible absorption spectrum measured using a thin film on a quartz glass substrate.

【0023】以上の発光層および電子輸送層を主に構成
する有機化合物は昇華性を有する。ここでいう昇華性と
は、固体が液体を経ずに気化するという厳密な意味では
なく、真空中で加熱したときに分解することなく揮発
し、薄膜形成が可能であるという広義の意味で用いてい
る。本発明における発光素子は積層構造を有するが、昇
華性を有する有機化合物であれば真空蒸着法などのドラ
イプロセスにより積層構造の形成が容易である。また、
発光層内にドーピング層を形成する場合においても、ホ
スト材料との共蒸着法やホスト材料と予め混合してから
同時に蒸着する方法を用いることにより制御性に優れた
ドーピング層が形成できる。さらに、マトリクスおよび
/またはセグメント方式で表示するディスプレイなどを
構成する際に所望のパターン化された発光を得る必要が
あるが、昇華性を有する有機化合物であればドライプロ
セスでのパターニング形成により容易にパターニングで
きる。
The organic compounds mainly constituting the light emitting layer and the electron transporting layer have sublimability. Sublimation here is not strictly meaning that a solid evaporates without passing through a liquid, but is used in a broad sense that it evaporates without decomposing when heated in a vacuum and a thin film can be formed. ing. Although the light-emitting element of the present invention has a laminated structure, it is easy to form a laminated structure by a dry process such as a vacuum deposition method as long as it is an organic compound having a sublimation property. Also,
In the case where a doping layer is formed in a light emitting layer, a doping layer with excellent controllability can be formed by using a co-evaporation method with a host material or a method in which the doping layer is mixed with a host material in advance and then simultaneously evaporated. Furthermore, it is necessary to obtain a desired patterned light emission when constructing a display for displaying in a matrix and / or segment system, but if it is an organic compound having sublimability, it can be easily formed by patterning in a dry process. Can be patterned.

【0024】尚、本発明の発光素子は陽極側から順に積
層していく方法で作製するのが好ましいため、正孔輸送
層はマトリクスやセグメント方式で表示するディスプレ
イなどを構成する際にもパターニングする必要がない。
従って、本発明における正孔輸送層はドライプロセスお
よび/またはウェットプロセスのいずれを用いて形成し
てもよく、昇華性を有していても有していなくても良
い。
It is preferable that the light emitting device of the present invention is manufactured by a method of laminating layers in order from the anode side. Therefore, the hole transport layer is also patterned when a display such as a matrix or segment display is formed. No need.
Therefore, the hole transport layer in the present invention may be formed by any of a dry process and / or a wet process, and may or may not have sublimability.

【0025】また、本発明における発光層および電子輸
送層を主に構成する材料とは、各層の薄膜状態の性質が
その材料により決定されているということである。例え
ばホストおよびドーパント材料の組み合わせからなる発
光層では、発光層を主に構成する材料とはホスト材料の
ことを意味する。
The material mainly constituting the light emitting layer and the electron transport layer in the present invention means that the properties of each layer in a thin film state are determined by the material. For example, in a light emitting layer composed of a combination of a host and a dopant material, the material mainly constituting the light emitting layer means a host material.

【0026】各層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビ
ーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング
法など特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加
熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。層の厚み
は、発光物質の抵抗値にもよるので限定することはでき
ないが、1〜1000nmの間から選ばれる。
The method of forming each layer is not particularly limited, such as resistance heating evaporation, electron beam evaporation, sputtering, molecular lamination, and coating method. Usually, resistance heating evaporation and electron beam evaporation are preferable in terms of characteristics. . The thickness of the layer depends on the resistance of the luminescent material and cannot be limited, but is selected from the range of 1 to 1000 nm.

【0027】電気エネルギーとは主に直流電流を指す
が、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。
電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電
力、寿命を考慮するとできるだけ低いエネルギーで最大
の輝度が得られるようにするべきである。
Although the electric energy mainly refers to a direct current, a pulse current or an alternating current can also be used.
The current value and the voltage value are not particularly limited. However, in consideration of the power consumption and life of the device, it is necessary to obtain the maximum luminance with the lowest possible energy.

【0028】本発明におけるマトリクスとは、表示のた
めの画素が格子状に配置されたものをいい、画素の集合
で文字や画像を表示する。画素の形状、サイズは用途に
よって決まる。例えばパソコン、モニター、テレビの画
像および文字表示には、通常一辺が300μm以下の四
角形の画素が用いられるし、表示パネルのような大型デ
ィスプレイの場合は、一辺がmmオーダーの画素を用い
ることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を
配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、赤、
緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的に
はデルタタイプとストライプタイプがある。そして、こ
のマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やア
クティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の
方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を
考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場
合があるので、これも用途によって使い分けることが必
要である。
The matrix in the present invention refers to a matrix in which pixels for display are arranged in a lattice, and displays a character or an image by a set of pixels. The shape and size of the pixel depend on the application. For example, a square pixel having a side of 300 μm or less is usually used for displaying images and characters on a personal computer, a monitor, and a television. In the case of a large display such as a display panel, a pixel having a side of mm order is used. . For monochrome display, pixels of the same color may be arranged, but for color display, red, red,
Green and blue pixels are displayed side by side. In this case, there are typically a delta type and a stripe type. The matrix may be driven by either a line-sequential driving method or an active matrix. The line-sequential driving has the advantage that the structure is simpler, but the active matrix is sometimes superior when the operating characteristics are taken into consideration.

【0029】本発明におけるセグメントタイプとは、予
め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、
決められた領域を発光させることになる。例えば、デジ
タル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ
機器や電磁調理器などの動作状態表示、自動車のパネル
表示などがあげられる。そして、前記マトリクス表示と
セグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよ
い。
In the present invention, the segment type means that a pattern is formed so as to display predetermined information,
Light is emitted from the determined area. For example, there are a time display and a temperature display on a digital clock or a thermometer, an operation state display of an audio device, an electromagnetic cooker, or the like, and a panel display of an automobile. The matrix display and the segment display may coexist in the same panel.

【0030】本発明の発光素子はバックライトとしても
好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しな
い表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶
表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示
板、標識などに使用される。特に液晶表示装置、中でも
薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライト
としては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなって
いるため薄型化が困難であることを考えると、本発明に
おける発光素子を用いたバックライトは薄型、軽量が特
徴になる。
The light emitting device of the present invention is also preferably used as a backlight. The backlight is mainly used for improving the visibility of a display device that does not emit light, and is used for a liquid crystal display device, a clock, an audio device, an automobile panel, a display panel, a sign, and the like. In particular, as for the backlight for liquid crystal display devices, particularly for personal computer applications where thinning is an issue, the present invention is considered to be difficult because the conventional type is made of a fluorescent lamp or a light guide plate, and it is difficult to make it thin. The backlight using the light emitting element in the above is characterized by being thin and lightweight.

【0031】[0031]

【実施例】以下、実施例および比較例をあげて本発明を
説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるも
のではない。
The present invention will be described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0032】実施例1 ITO透明導電膜を150nm堆積させたガラス基板
(旭硝子(株)製、15Ω/□、電子ビーム蒸着品)を
30×40mmに切断、エッチングを行った。得られた
基板をアセトン、”セミコクリン56”で各々15分間
超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。続いてイソプ
ロピルアルコールで15分間超音波洗浄してから熱メタ
ノールに15分間浸漬させて乾燥させた。この基板を素
子を作製する直前に1時間UV−オゾン処理し、真空蒸
着装置内に設置して、装置内の真空度が1×10-5Pa
以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず第
一の正孔注入輸送層として銅フタロシアニン(CuP
c)を10nm蒸着し、引き続いて第二の正孔輸送層と
してN,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(1−ナフ
チル)−1,1’−ジフェニル−4,4’−ジアミン
(α−NPD)を50nm積層した。さらに、引き続い
て発光層としてトリス(4−ヒドロキシフェナントリジ
ノ)アルミニウム(III)(AlPhq3)を25nm
の厚さに蒸着した。ついで電子輸送層として下記に示す
ETM1を25nmの厚さに積層した。引き続いてリチ
ウムを0.2nmドーピングし、最後にアルミニウムを
150nm蒸着して陰極とし、5×5mm角の素子を作
製した。発光層と接する第二の正孔輸送層の電子親和力
は2.44eV、発光層の電子親和力は3.21eV、
発光層のイオン化ポテンシャルは5.82eV、電子輸
送層のイオン化ポテンシャルは6.18eVである。ま
た、ETM1の分子量は672である。この発光素子か
らは、15Vの印加電圧で、発光ピーク波長が556n
mのAlPhq3に基づく黄緑色発光が得られ、発光輝
度は10000cd/m2であった。また、この発光素
子の通電後100時間経過後の初期輝度保持率は80%
であり、均質な発光面を維持していた。
Example 1 A glass substrate on which an ITO transparent conductive film was deposited to a thickness of 150 nm (a product of Asahi Glass Co., Ltd., 15 Ω / □, electron beam deposited) was cut into a size of 30 × 40 mm and etched. The obtained substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and "Semicocline 56" for 15 minutes each, and then with ultrapure water. Subsequently, the substrate was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol for 15 minutes, immersed in hot methanol for 15 minutes, and dried. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the element, and was placed in a vacuum evaporation apparatus, and the degree of vacuum in the apparatus was 1 × 10 −5 Pa
Evacuation was performed until the following. First, copper phthalocyanine (CuP) is used as a first hole injection / transport layer by a resistance heating method.
c) was deposited to a thickness of 10 nm and subsequently used as a second hole transport layer as N, N′-diphenyl-N, N′-bis (1-naphthyl) -1,1′-diphenyl-4,4′-diamine ( α-NPD) was laminated to a thickness of 50 nm. Further, subsequently, tris (4-hydroxyphenanthridino) aluminum (III) (AlPhq3) is used as a light emitting layer in a thickness of 25 nm.
Deposited to a thickness of Next, ETM1 shown below was laminated to a thickness of 25 nm as an electron transport layer. Subsequently, lithium was doped to a thickness of 0.2 nm, and finally aluminum was deposited to a thickness of 150 nm to form a cathode, thereby producing a 5 × 5 mm square device. The electron affinity of the second hole transport layer in contact with the light emitting layer is 2.44 eV, the electron affinity of the light emitting layer is 3.21 eV,
The ionization potential of the light emitting layer is 5.82 eV, and the ionization potential of the electron transport layer is 6.18 eV. The molecular weight of ETM1 is 672. From this light-emitting element, the emission peak wavelength was 556 n at an applied voltage of 15 V.
Yellow green light emission based on m of AlPhq3 was obtained, and the light emission luminance was 10,000 cd / m 2 . The initial luminance retention rate of this light-emitting element after 100 hours from energization was 80%.
And a uniform light emitting surface was maintained.

【0033】[0033]

【化1】 Embedded image

【0034】実施例2 電子輸送層として下記に示すETM2を用いた以外は実
施例1と全く同様にして発光素子を作製した。電子輸送
層のイオン化ポテンシャルは5.99eV、ETM2の
分子量は401、ガラス転移温度は71℃、冷結晶化ピ
ーク温度は129℃である。この発光素子からは、15
Vの印加電圧で、発光ピーク波長が556nmのAlP
hq3に基づく黄緑色発光が得られ、発光輝度は120
00cd/m2であった。また、この発光素子の通電後
100時間経過後の初期輝度保持率は80%であり、均
質な発光面を維持していた。
Example 2 A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that ETM2 shown below was used as the electron transporting layer. The electron transport layer has an ionization potential of 5.99 eV, a molecular weight of ETM2 of 401, a glass transition temperature of 71 ° C, and a cold crystallization peak temperature of 129 ° C. From this light emitting element, 15
With an applied voltage of V, an AlP having an emission peak wavelength of 556 nm
Yellow-green light emission based on hq3 was obtained, and the light emission luminance was 120.
00 cd / m 2 . The light-emitting element had an initial luminance retention ratio of 80% after 100 hours had passed from energization, and maintained a uniform light-emitting surface.

【0035】[0035]

【化2】 Embedded image

【0036】比較例1 電子輸送層としてトリス(8−キノリノラト)アルミニ
ウム(III)(Alq3)を用いた以外は実施例1と全
く同様にして発光素子を作製した。Alq3のイオン化
ポテンシャルは5.79eV、分子量は459である。
この発光素子からは、15Vの印加電圧で、発光ピーク
波長が556nmのAlPhq3に基づく黄緑色発光が
得られ、発光輝度は9000cd/m2であった。
Comparative Example 1 A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that tris (8-quinolinolato) aluminum (III) (Alq3) was used as the electron transporting layer. Alq3 has an ionization potential of 5.79 eV and a molecular weight of 459.
The light-emitting element emitted yellow-green light with a peak emission wavelength of 556 nm based on AlPhq3 at an applied voltage of 15 V, and emitted light of 9000 cd / m 2 .

【0037】比較例2 電子輸送層として2,9−ジメチル−4,7−ジフェニ
ル−1,10−フェナントロリン(BCP)を用いた以
外は実施例1と全く同様にして発光素子を作製した。B
CPのイオン化ポテンシャルは6.2eV、分子量は3
60である。この発光素子からは、15Vの印加電圧
で、発光ピーク波長が556nmのAlPhq3に基づ
く黄緑色発光が得られ、発光輝度は11000cd/m
2であった。しかしながら、この発光素子の通電後10
0時間経過後の初期輝度保持率は50%以下であり、発
光面にはムラが見られた。
Comparative Example 2 A light emitting device was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 except that 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP) was used as the electron transporting layer. B
CP has an ionization potential of 6.2 eV and a molecular weight of 3
60. The light-emitting element can emit yellow-green light based on AlPhq3 having a light emission peak wavelength of 556 nm at an applied voltage of 15 V, and have a light emission luminance of 11000 cd / m 2.
Was 2 . However, after the light-emitting element is energized,
The initial luminance retention after 0 hour was 50% or less, and unevenness was observed on the light emitting surface.

【0038】実施例3 発光層として下記に示すEM1を用いた以外は実施例2
と全く同様にして発光素子を作製した。発光層の電子親
和力は2.65eV、イオン化ポテンシャルは5.71
eVである。この発光素子からは、15Vの印加電圧
で、発光ピーク波長が470nmのEM1に基づく青色
発光が得られ、発光輝度は3200cd/m2であっ
た。
Example 3 Example 2 except that EM1 shown below was used as the light emitting layer.
A light-emitting element was manufactured in exactly the same manner as described above. The electron affinity of the light emitting layer is 2.65 eV, and the ionization potential is 5.71.
eV. The light-emitting element emitted blue light based on EM1 having a light-emitting peak wavelength of 470 nm at an applied voltage of 15 V, and had a light-emitting luminance of 3200 cd / m 2 .

【0039】[0039]

【化3】 Embedded image

【0040】実施例4 発光層部分をホスト材料として1,4−ジケト−2,5
−ビス(3,5−ジメチルベンジル)−3,6−ビス
(4−エチルフェニル)ピロロ[3,4−c]ピロー
ル、ドーパント材料として下記に示すEM2を用いて、
ドーパントが1.0wt%になるように15nmの厚さ
に共蒸着した以外は実施例2と全く同様にして発光素子
を作製した。発光層の電子親和力は3.49eV、イオ
ン化ポテンシャルは5.78eVである。この発光素子
からは、14Vの印加電圧で、発光ピーク波長640n
mのドーパント材料に基づく赤色発光が得られ、発光輝
度は5000cd/m2であった。
Example 4 1,4-diketo-2,5 using the light-emitting layer as a host material
Using -bis (3,5-dimethylbenzyl) -3,6-bis (4-ethylphenyl) pyrrolo [3,4-c] pyrrole and EM2 shown below as a dopant material,
A light emitting device was manufactured in exactly the same manner as in Example 2, except that the dopant was co-evaporated to a thickness of 15 nm so as to be 1.0 wt%. The electron affinity of the light emitting layer is 3.49 eV, and the ionization potential is 5.78 eV. From this light emitting element, an applied voltage of 14 V and a light emission peak wavelength of 640 n
Red light emission based on the m dopant materials was obtained, and the emission luminance was 5000 cd / m 2 .

【0041】[0041]

【化4】 Embedded image

【0042】比較例3 電子輸送層としてAlq3を用いる以外は実施例4と全
く同様にして発光素子を作製した。この発光素子から
は、14Vの印加電圧で赤色発光は得られず、640n
mの発光ピーク波長と共に535nmの付近にショルダ
ーピークを有する橙色発光となった。
Comparative Example 3 A light emitting device was manufactured in exactly the same manner as in Example 4 except that Alq3 was used as the electron transporting layer. From this light emitting element, red light emission was not obtained at an applied voltage of 14 V, and 640 n
Orange light emission having a shoulder peak near 535 nm together with the m emission peak wavelength was obtained.

【0043】実施例5 ITO透明導電膜を150nm堆積させたガラス基板
(旭硝子(株)製、15Ω/□、電子ビーム蒸着品)を
30×40mmに切断、フォトリソグラフィ法によって
300μmピッチ(残り幅270μm)×32本のスト
ライプ状にパターン加工した。ITOストライプの長辺
方向片側は外部との電気的接続を容易にするために1.
27mmピッチ(開口部幅800μm)まで広げてあ
る。得られた基板をアセトン、”セミコクリン56”で
各々15分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。
続いてイソプロピルアルコールで15分間超音波洗浄し
てから熱メタノールに15分間浸漬させて乾燥させた。
この基板を素子を作製する直前に1時間UV−オゾン処
理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が5
×10-4Pa以下になるまで排気した。抵抗加熱法によ
って、まずCuPcを10nm蒸着し、引き続いてα−
NPDを50nm蒸着した。次に発光層部分をホスト材
料として1,4−ジケト−2,5−ビス(3,5−ジメ
チルベンジル)−3,6−ビス(4−エチルフェニル)
ピロロ[3,4−c]ピロール、ドーパント材料として
EM2を用いて、ドーパントが1.0wt%になるよう
に25nmの厚さに共蒸着した。引き続いて電子輸送層
としてETM2を25nmの厚さに積層した。次に厚さ
50μmのコバール板にウエットエッチングによって1
6本の250μmの開口部(残り幅50μm、300μ
mピッチに相当)を設けたマスクを、真空中でITOス
トライプに直交するようにマスク交換し、マスクとIT
O基板が密着するように裏面から磁石で固定した。そし
てリチウムを0.5nm有機層にドーピングした後、ア
ルミニウムを200nm蒸着して32×16ドットマト
リクス素子を作製した。本素子をマトリクス駆動させた
ところ、クロストークなく文字表示できた。
Example 5 A glass substrate (15 Ω / □, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., electron beam deposited) on which an ITO transparent conductive film was deposited to a thickness of 150 nm was cut into 30 × 40 mm, and a 300 μm pitch (remaining width 270 μm) was obtained by photolithography. ) X 32 stripes were patterned. One side of the long side of the ITO stripe is used to facilitate electrical connection with the outside.
It is expanded to a pitch of 27 mm (opening width 800 μm). The obtained substrate was subjected to ultrasonic cleaning with acetone and "Semicocline 56" for 15 minutes each, and then with ultrapure water.
Subsequently, the substrate was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol for 15 minutes, immersed in hot methanol for 15 minutes, and dried.
This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before the device was manufactured, and was placed in a vacuum evaporation apparatus.
Evacuation was performed until the pressure became × 10 −4 Pa or less. First, CuPc was deposited to a thickness of 10 nm by a resistance heating method, and then α-
NPD was deposited to a thickness of 50 nm. Next, 1,4-diketo-2,5-bis (3,5-dimethylbenzyl) -3,6-bis (4-ethylphenyl) is used with the light emitting layer portion as a host material.
Using pyrrolo [3,4-c] pyrrole and EM2 as a dopant material, co-evaporation was performed to a thickness of 25 nm so that the dopant was 1.0 wt%. Subsequently, ETM2 was laminated to a thickness of 25 nm as an electron transport layer. Next, a Kovar plate having a thickness of 50 μm was wet etched to form
Six 250 μm openings (remaining width 50 μm, 300 μm
The mask provided with (equivalent to m pitch) is exchanged in a vacuum so as to be orthogonal to the ITO stripe, and the mask and the IT
It was fixed with a magnet from the back so that the O substrate was in close contact. Then, after doping the organic layer with 0.5 nm of lithium, 200 nm of aluminum was vapor-deposited to produce a 32 × 16 dot matrix element. When this device was driven in a matrix, characters could be displayed without crosstalk.

【0044】[0044]

【発明の効果】本発明は、熱的安定性に優れ、電気エネ
ルギーの利用効率が高く、色純度に優れた赤色発光素子
を提供できるものである。
According to the present invention, it is possible to provide a red light emitting device having excellent thermal stability, high utilization efficiency of electric energy, and excellent color purity.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K007 AB03 AB04 AB11 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3K007 AB03 AB04 AB11 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも陽極、正孔輸送層、発光層、電
子輸送層、陰極が順に積層された構造を有する発光素子
において、正孔輸送層、発光層、電子輸送層はEa(H
TL)<Ea(EML)およびIp(EML)< Ip
(ETL)の関係にあり、発光層および電子輸送層を主
に構成する材料が昇華性を有する有機化合物からなり、
さらに電子輸送層を主に構成する材料は分子量400以
上の有機化合物であることを特徴とする発光素子。(こ
こで、Ea:電子親和力(eV)、Ip:イオン化ポテ
ンシャル(eV)、HTL:正孔輸送層、EML:発光
層、ETL:電子輸送層である)
1. A light-emitting device having a structure in which at least an anode, a hole-transport layer, a light-emitting layer, an electron-transport layer, and a cathode are sequentially laminated, wherein the hole-transport layer, the light-emitting layer, and the electron-transport layer are Ea (H
TL) <Ea (EML) and Ip (EML) <Ip
(ETL), and the material mainly constituting the light emitting layer and the electron transport layer is composed of an organic compound having sublimability,
Further, the light-emitting element is characterized in that a material mainly constituting the electron transport layer is an organic compound having a molecular weight of 400 or more. (Ea: electron affinity (eV), Ip: ionization potential (eV), HTL: hole transport layer, EML: light emitting layer, ETL: electron transport layer)
【請求項2】前記電子輸送層を主に構成する有機化合物
のガラス転移温度が70℃以上であることを特徴とする
請求項1記載の発光素子。
2. The light emitting device according to claim 1, wherein a glass transition temperature of an organic compound mainly constituting the electron transporting layer is 70 ° C. or higher.
【請求項3】発光層が少なくとも2種類以上の有機化合
物から構成されることを特徴とする請求項1記載の発光
素子。
3. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer is composed of at least two or more kinds of organic compounds.
【請求項4】発光素子がマトリクスおよび/またはセグ
メント方式によって表示するディスプレイを構成するこ
とを特徴とする請求項1記載の発光素子。
4. The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device constitutes a display for displaying by a matrix and / or segment method.
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