JP2004119145A

JP2004119145A - Organic el element

Info

Publication number: JP2004119145A
Application number: JP2002279715A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsubaki; 椿　健治; Yukihiro Kondo; 近藤　行廣; Yasuhisa Kishigami; 岸上　泰久; Masaru Yokoyama; 横山　勝; Hideo Nakanishi; 中西　秀雄; Teruo Nakagawa; 中川　照雄; Yasuhiko Suehiro; 末廣　康彦
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2004-04-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL element in which high efficiency of light emission can be achieved. <P>SOLUTION: The organic EL element in which a hole transporting layer 3, an organic light-emitting layer 4, and an electron transporting layer 5 are installed between a positive electrode 1 and a negative electrode 2 in this order. When an electron injection factor of the electron transporting layer 5 (voltage value in energizing a current of 10 mA/cm<SP>2</SP>in an Al/electron transport layer/Al) is taken as Ve and a hole injection factor of the hole transporting layer 3 (the voltage value in energizing the current of 10 mA/cm<SP>2</SP>in an ITO/electron transporting layer/Au) is taken as Vh, the hole transporting layer 3 and the electron transporting layer 5 are formed so that the relation becomes as 0.7 < Ve/Vh < 1.3. Because a balance of electron injection from the electron transporting layer 5 and a hole injection from the hole transporting layer 3 is improved and flow of a carrier not participating in the light emission is decreased, the efficiency of the organic EL element is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フラットパネルディスプレイ、液晶表示機用バックライト、照明用光源などに用いられる有機ＥＬ素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパネルディスプレイ、液晶表示機用バックライト、照明用の光源などに用いられる発光体として、フラットパネルディスプレイの薄型化、液晶表示機を備える電子機器の小型化や薄型化、あるいは照明器具の形状の自由化などのために、薄く、軽量であり、かつ高効率であるものが近年ますます要求されるようになっている。そしてこのような要求に応じることができるものとして、有機ＥＬ素子（有機エレクトロルミネッセンス素子）が注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子が低電圧で発光することは、イーストマン・コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらにより、電極間に二層の薄膜を積層した構成の素子において初めて示された（Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，５１，１２，９１３（１９８７））。そしてこれ以降、有機ＥＬ素子は、電池などの１０Ｖ程度の低電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ^２程度の高輝度の発光が可能なこと、蛍光物質を構成する材料の組み合せで多数の色を発光させることが可能なこと、非常に薄い面発光体として使用可能なこと、などから産業界で注目され、素子構成に改良を加えた種々の薄膜構成の有機ＥＬ素子が検討されている。
【０００４】
ここで、有機ＥＬ素子の基本的な素子構成は、陽極／有機発光層／陰極であるが、その他、陽極／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極の構成、陽極／ホール注入層／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極の構成、陽極／ホール注入層／有機発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極の構成、陽極／ホール注入層／有機発光層／電子注入層／陰極の構成など、種々の構成のものが挙げられる。
【０００５】
そして有機ＥＬ素子の開発は近年急速に進み、一部実用化に至っているが、更なる高効率化が望まれている。例えば、陽極／ホール輸送層／有機発光層／電子輸送層／陰極のような層構成を有する有機ＥＬ素子にあって、ホール輸送層や電子輸送層におけるホールや電子のキャリア注入バランスを向上させることによって、発光効率を高めることが検討されている。例えば特許文献１では、電子輸送層を特定のジフェノキノン誘導体で形成することによって、発光効率を上昇させるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１３９２８８号公報（請求項１等）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現状では発光の高効率化はまだ十分とはいえないものであり、従って本発明は発光の高効率化を達成することができる有機ＥＬ素子を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間にホール輸送層、有機発光層、電子輸送層をこの順に設けた有機ＥＬ素子において、電子輸送層の電子注入ファクター（Ａｌ／電子輸送層／Ａｌに１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を通電したときの電圧値）をＶｅ、ホール輸送層のホール注入ファクター（ＩＴＯ／電子輸送層／Ａｕに１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を通電したときの電圧値）をＶｈすると、
０．７＜Ｖｅ／Ｖｈ＜１．３
の関係になるようにホール輸送層と電子輸送層を形成して成ることを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項２の発明は、請求項１において、Ｖｈ値の異なる少なくとも２種類の化合物を共蒸着した層又はＶｈ値の異なる少なくとも２種類の化合物を積層した層でホール輸送層を形成して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項３の発明は、Ｖｅ値の異なる少なくとも２種類の化合物を共蒸着した層又はＶｅ値の異なる少なくとも２種類の化合物を積層した層で電子輸送層を形成して成ることを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る有機ＥＬ素子の層構成の一例を示すものであり、基板１０の表面上に透明導電膜などからなる陽極１を積層し、陽極１の表面上にホール輸送層３を介して有機発光層４を積層すると共に、さらにこの有機発光層４の上に電子輸送層５を介して陰極２が積層してある。これを基本構成として有機ＥＬ素子、すなわち有機エレクトロルミネッセンス素子を形成することができるものであり、陽極１に正電圧を、陰極２に負電圧を印加すると、電子輸送層５を介して有機発光層４に注入された電子と、ホール輸送層３を介して有機発光層４に注入されたホールとが、有機発光層４内、又は有機発光層４とホール輸送層３の界面等にて再結合して発光が起こるものである。有機発光層４は一層あるいは複数層で形成されるものであり、有機発光層４を複数層に形成することによって、任意の色調において発光効率の高い有機ＥＬ素子を得ることができ、特に白色など、単一の発光性有機材料からなる単一層の有機発光層４では実現が難しい発光色を容易に、かつ必要に応じて任意に得ることが可能になる。
【００１３】
ここで、一般に、有機ＥＬ素子の内部量子効率η_φは次式で示される。
【００１４】
内部量子効率η_φ＝γ・β・φ_ｆ
上式においてγは電子とホールのキャリア注入バランス因子、βはキャリア再結合による一重項励起子の生成効率、φ_ｆは一重項励起子からの発光効率である。そしてβは電子スピンの量子的関係より一重項と三重項の励起確率が１：３であることから発光材料のタイプにより規定され、一重項発光材料の場合２５％である。またφ_ｆも基本的に発光材料の蛍光量子効率に依存する。従って、素子構造的に有機ＥＬ素子の発光の効率化を高めるためには、すなわち有機ＥＬ素子の内部量子効率η_φを向上させるためには、キャリア注入バランス因子γを制御する必要がある。
【００１５】
そこで本発明者等は、有機ＥＬ素子の高効率化を達成するために鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成したものであり、キャリア注入バランス因子γは、電子輸送層５の電子注入ファクター（Ｖｅ）とホール輸送層３のホール注入ファクター（Ｖｈ）の比として求めることができ（γ＝Ｖｅ／Ｖｈ）、
０．７＜キャリア注入バランス因子γ＝Ｖｅ／Ｖｈ＜１．３
の関係になるようにホール輸送層３と電子輸送層５を形成することによって、有機ＥＬ素子の高効率化を達成することができたものである。
【００１６】
キャリア注入バランス因子γ＝Ｖｅ／Ｖｈが０．７以下では、電子注入がホール注入に比べて過剰であり、発光に関与しないキャリアの流れが存在してしまい、発光効率が低くなるものである。また逆にキャリア注入バランス因子γ＝Ｖｅ／Ｖｈが１．３以上では、ホール注入が電子注入に比べて過剰になり、同様に発光に関与しないキャリアの流れが存在してしまい、発光効率が低くなるものである。
【００１７】
ここで、ホール輸送層３のホール注入ファクター（ホール注入指標）のＶｈ値は、ホール輸送層３の一方の片側にＩＴＯ（インジウムチンオキサイド）の電極を、他方の片側にＡｕの電極を設けたＩＴＯ／ホール輸送層／Ａｕの層構成で、ＩＴＯ側をプラスに、Ａｕ側をマイナスに接続し、順方向に電圧を印加して１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの電圧値として定量化した数値である。また電子輸送層５の電子注入ファクター（電子注入指標）のＶｅ値は、電子輸送層５の両側にそれぞれＡｌの電極を設けたＡｌ／電子輸送層／Ａｌの層構成で、一方のＡｌ側をプラスに、他方のＡｌ側をマイナスに接続し、順方向に電圧を印加して１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの電圧値として定量化した数値である。
【００１８】
尚、電子輸送層５の電子注入ファクターＶｅ値を求める場合、通常は電子輸送層５の単層で上記の電圧値の測定を行なうが、形成しようとする有機ＥＬ素子の電子輸送層５の厚みが３００Å以下である場合、測定の際に短絡が生じることがある。このため、この場合には有機発光層４に用いる材料を電子輸送層５と積層した状態で上記の電圧値の測定を行なうようにして、電子輸送層５の電子注入ファクターＶｅ値を求める。ホール輸送層３のホール注入ファクターＶｈ値を求める場合、ホール輸送層３が３００Å以下である場合も同様にして測定を行なう。また、形成しようとする有機ＥＬ素子の陰極２にＮａ等のアルカリ金属など、Ａｌより仕事関数が小さな金属を用いる場合、電子注入性能がＡｌより高くなるので、Ａｌより仕事関数が小さな金属の層をＡｌと電子輸送層５の間に挿入した状態で、電子輸送層５の電子注入ファクターＶｅ値を求める。
【００１９】
そして、ホール輸送層３の材料や層厚などを変えることによって、ホール輸送層３のホール注入ファクターのＶｈ値を調整することができ、また電子輸送層５の材料や層厚などを変えることによって、電子輸送層５の電子注入ファクターのＶｅ値を調整することができるものであり、０．７＜Ｖｅ／Ｖｈ＜１．３になるように、ホール注入ファクターＶｈを調整したホール輸送層３と電子注入ファクターＶｅを調整した電子輸送層５を組み合わせて有機ＥＬ素子を作製することによって、高発光効率の有機ＥＬ素子を得ることができるものである。
【００２０】
ここで、従来からホール輸送性材料や電子輸送性材料として知られている既存の材料を用いてホール輸送層３や電子輸送層５を形成する場合、一種類の材料だけでホール輸送層３や電子輸送層５を形成するときには、所期のホール注入ファクターＶｈ値や電子注入ファクターＶｅ値を得ることが難しいことが多い。そこでこの場合には、Ｖｈ値の異なる複数種類の化合物を共蒸着した層や、Ｖｈ値の異なる複数種類の化合物を積層した層でホール輸送層３を形成することによって、既存の材料の範囲内で所期のホール注入ファクターＶｈ値を有するホール輸送層３を容易に形成することができるものであり、また、Ｖｅ値の異なる複数種類の化合物を共蒸着した層や、Ｖｅ値の異なる複数種類の化合物を積層した層で電子輸送層５を形成することによって、既存の材料の範囲内で所期の電子注入ファクターＶｅ値を有する電子輸送層５を容易に形成することができるものである。Ｖｈ値やＶｅ値の異なる複数種類の材料を共蒸着したり、積層したりする際の、共蒸着比率や、積層の膜厚比率は、所期のホール注入ファクターＶｈ値や電子注入ファクターＶｅ値を得るために、任意の範囲で適宜設定することができるものである。
【００２１】
有機ＥＬ素子を構成する上記の各層の材料には、従来から使用されている公知のものを適宜使用することができる。すなわち、上記の基板１０としては、有機発光層４で発光された光が基板１０を通して出射されるものである場合には、光透過性を有するものが使用されるが、無色透明のものの他に、多少着色されているものや、スリガラス状のものであってもよい。例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラスなどの透明ガラス板、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂などの樹脂から任意の方法で作製されたプラスチックフィルムやプラスチック板などを用いることができる。
【００２２】
上記の陽極１は有機発光層４にホールを注入するための電極であり、この陽極１としては、仕事関数の大きい金属、合金、電気伝導性化合物、あるいはこれらの混合物からなる電極材料を用いるのが好ましく、特に仕事関数が４ｅＶ以上の電極材料を用いるのが好ましい。このような電極材料としては、具体的には、金などの金属、ＣｕＩ、ＩＴＯ、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ、ＩＺＯ（インジウムジンクオキサイド）等の導電性透明材料があげられる。例えばこれらの電極材料を基板１０の上に真空蒸着法やスパッタリング法等の方法で成膜することによって、陽極１を薄膜として作製することができる。有機発光層４における発光を陽極１を透過させて基板１０から外部に照射する場合には、陽極１の光透過率を１０％以上にすることが好ましい。また、陽極１のシート抵抗は数百Ω／□以下であることが好ましく、特に１００Ω／□以下であることが好ましい。さらに陽極１の膜厚は、陽極１の光透過率、シート抵抗等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下に設定するのが好ましく、より好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲である。
【００２３】
また上記の陰極２は、有機発光層４に電子を注入するための電極であり、この陰極２としては、仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物からなる電極材料を用いることが好ましく、仕事関数が５ｅＶ以下の電極材料を用いるのが好ましい。このような電極材料としては、アルカリ金属、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ金属の酸化物、アルカリ土類金属等や、これらと他の金属との合金などを用いることができるものであり、例えばナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム、アルミニウム、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物などを例として挙げることができる。
【００２４】
陰極２は、例えば上記の電極材料を、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により、薄膜に形成することによって作製することができる。また、有機発光層４における発光を陰極２を透過させて外部に照射する場合には、陰極２の光透過率を１０％以上にすることが好ましい。ここで、陰極２の膜厚は、陰極２の光透過率等の特性を上記のように制御するために、材料により異なるが、通常５００ｎｍ以下に設定するのが好ましく、好ましくは１００〜２００ｎｍの範囲とするのがよい。
【００２５】
上記の有機発光層４は、ホスト材料に蛍光材料を分散してドープした有機材料よりなるものである。このホスト材料はキャリアの注入を持続する材料であり、電子輸送性の材料、ホール輸送性の材料のいずれとも使用することができ、後述のホール輸送層３を構成するホール輸送性材料や、電子輸送層５を構成する電子輸送性材料を用いることができる。
【００２６】
また本発明において有機発光層４に使用できる発光材料またはドーピング材料としては、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及び各種蛍光色素等があるが、これらに限定されるものではない。またこれらの化合物のうちから選択される発光材料を９０〜９９．５質量部、ドーピング材料を０．５〜１０質量部含むようにすることも好ましい。この有機発光層３の厚みは０．５〜５００ｎｍが好ましく、特に０．５〜２００ｎｍが好ましい。
【００２７】
そして、ホール輸送層３を構成するホール輸送性の材料としては、ホールを輸送する能力を有し、陽極１からのホール注入効果を有するとともに、有機発光層４や発光性有機化合物に対して優れたホール注入効果を有し、さらに電子のホール輸送層３への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を用いることができる。具体的にはフタロシアニン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、及びポリビニルカルバゾール、ポリシラン、ポリエチレンジオキサイドチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子など、高分子材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２８】
また電子輸送層５を構成する電子輸送性の材料としては、電子を輸送する能力を有し、陰極２からの電子注入効果を有するとともに、有機発光層４や発光性有機化合物に対して優れた電子注入効果を有し、さらにホールの電子輸送層５への移動を防止し、かつ薄膜形成能力の優れた化合物を用いることができる。具体的には、フルオレン、バソフェナントロリン、バソクプロイン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、オキサゾール、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール、イミダゾール、アントラキノジメタン等やそれらの化合物、金属錯体化合物もしくは含窒素五員環誘導体を挙げることができる。上記の金属錯体化合物としては、具体的には、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）ガリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）ベリリウム、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリナート）亜鉛、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（ｏ−クレゾラート）ガリウム、ビス（２−メチル−８−キノリナート）（１−ナフトラート）アルミニウム等があるが、これらに限定されるものではない。また上記の含窒素五員環誘導体としては、オキサゾール、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾールもしくはトリアゾール誘導体が好ましい。具体的には、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−チアゾール、２，５−ビス（１−フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、２−（４’−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−５−（４”−ビフェニル）１，３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，４−ビス［２−（５−フェニルチアジアゾリル）］ベンゼン、２，５−ビス（１−ナフチル）−１，３，４−トリアゾール、３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール等があるが、これらに限定されるものではない。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３０】
（ホール注入ファクターＶｈの測定）
厚み０．７ｍｍのガラス基板１１の表面に、ＩＴＯをスパッタしてシート抵抗７Ω／□のＩＴＯ層１２を形成したＩＴＯガラス（三容真空社製）を用い、これをアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥させ、さらにＵＶオゾン洗浄した。そしてこのＩＴＯガラス基板１１を真空蒸着装置にセットし、後記のホール輸送層用の材料を蒸着して、ＩＴＯ層１２の上にホール輸送層３を形成した後、さらにＡｕを１０Å／ｓの蒸着速度で１０００Å厚に蒸着して、ホール輸送層３の上にＡｕ層１３を形成した（図２（ａ）参照）。
【００３１】
ここで、上記のホール輸送層用の材料として４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（株式会社同仁化学研究所製：以下α−ＮＰＤと略す）を用い、α−ＮＰＤを厚み８００Åに蒸着して形成したホール輸送層３を「Ｈ１」とする。
【００３２】
また、上記のホール輸送層用の材料としてα−ＮＰＤを用い、α−ＮＰＤを厚み１６００Åに蒸着して形成したホール輸送層３を「Ｈ２」とする。
【００３３】
さらに、上記のホール輸送層用の材料としてα−ＮＰＤとジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）を用い、α−ＮＰＤとＤＰＶＢｉを１：１の質量比で厚み８００Åに共蒸着して形成したホール輸送層３を「Ｈ３」とする。
【００３４】
そして、「Ｈ１」〜「Ｈ３」のホール輸送層３について、図２（ａ）のようにＩＴＯ層１２側をプラス、Ａｕ層１３側をマイナスとして電源（東陽テクニカ社製「ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３６モデル」）に接続し、１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの電圧値を測定して、「Ｈ１」〜「Ｈ３」のホール輸送層３のホール注入ファクターＶｈを求めた。結果を［表１］に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
（電子注入ファクターＶｅの測定）
厚み０．７ｍｍのガラス基板１４をアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥させ、さらにＵＶオゾン洗浄した。そしてこのガラス基板１４を真空蒸着装置にセットし、Ａｌを１０Å／ｓの蒸着速度で５００Å厚に蒸着してＡｌ層１５を形成した後、後記の電子輸送用の材料を蒸着して、Ａｌ層１５の上に電子輸送層５を形成し、さらにＡｌを１０Å／ｓの蒸着速度で１０００Å厚に蒸着して、電子輸送層５の上にＡｌ層１６を形成した（図２（ｂ）参照）。
【００３７】
ここで、上記の電子輸送用の材料として、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム（ケミプロ化成株式会社製：以下Ａｌｑと略す）を用い、Ａｌ層１５の上に、有機発光層４に使用するＤＰＶＢｉを６００Å厚、Ａｌｑを１００Å厚、Ｎａを５Å厚の順に蒸着して、１００Å厚のＡｌｑによって電子輸送層５を形成し、この電子輸送層５を「Ｅ１」とする。
【００３８】
また上記の電子輸送用の材料として、バソクプロイン（株式会社同仁化学研究所製：以下ＢＣＰと略す）を用い、Ａｌ層１５の上にＤＰＶＢｉを６００Å厚、ＢＣＰを１００Å厚、Ｎａを５Å厚の順に蒸着して、１００Å厚のＢＣＰによって電子輸送層５を形成し、この電子輸送層５を「Ｅ２」とする。
【００３９】
さらに上記の電子輸送用の材料として、ＡｌｑとＢＣＰを用い、Ａｌ層１５の上にＤＰＶＢｉを６００Å厚、ＡｌｑとＢＣＰを質量比１：１で共蒸着した層を１００Å厚、Ｎａを５Å厚の順に蒸着して、１００Å厚のＡｌｑとＢＣＰの共蒸着層によって電子輸送層５を形成し、この電子輸送層５を「Ｅ３」とする。
【００４０】
そして、「Ｅ１」〜「Ｅ３」の電子輸送層５について、図２（ｂ）のようにＡｌ層１５側をプラス、Ａｌ層１６側をマイナスとして電源（東陽テクニカ社製「ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３６モデル」）に接続し、１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を流したときの電圧値を測定して、「Ｅ１」〜「Ｅ３」の電子輸送層５の電子注入ファクターＶｅを求めた。結果を［表２］に示す。
【００４１】
【表２】

【００４２】
（実施例１）
厚み０．７ｍｍの透明ガラス基板１０の表面に、ＩＴＯをスパッタしてシート抵抗７Ω／□の透明電極からなる陽極１を形成したＩＴＯガラス（三容真空社製）を用い、これをアセトン、純水、イソプロピルアルコールで１５分間超音波洗浄した後、乾燥させ、さらにＵＶオゾン洗浄した。
【００４３】
次に、このＩＴＯガラス基板１０を真空蒸着装置にセットし、１．３３×１０^−４Ｐａの減圧下、α−ＮＰＤを１〜２Å／ｓの蒸着速度で８００Å厚に蒸着し、陽極１の上にホール輸送層３（「Ｈ１」に相当する）を形成した。
【００４４】
次に、ホール輸送層３の上に、ジスチリルビフェニル誘導体（ＤＰＶＢｉ）にドーパントとして末端にカルバゾリル基を有するＤＳＡ誘導体（ＢＣｚＶＢｉ）を１２質量％ドープした層を６００Å厚で蒸着し、有機発光層４を形成した。
【００４５】
続いて、有機発光層４の上に、ＢＣＰを１００Å厚に蒸着し、電子輸送層５（「Ｅ２」に相当する）を形成した。次いで、電子輸送層５の上にナトリウムディスペンサー（ＳＡＥＳ　Ｇｅｔｔｅｒｓ社製）を用いてＮａを５Å厚で蒸着し、最後にこの上にＡｌを１０Å／ｓの蒸着速度１０００Å厚に蒸着して陰極２を形成した。
【００４６】
この後、これらの各層を蒸着して形成した基板１０を露点−７６℃以下のドライ窒素雰囲気のグローブボックスに大気に曝露することなく搬送した。一方、通気性を有する袋に吸水剤として酸化バリウムの粉末を入れてこれをガラス製の封止板に粘着剤で貼り付けると共に封止板の外周部に紫外線硬化樹脂製のシール剤を塗布したものを予め用意した。そしてグローブボックス内において基板１０に封止板をシール剤で貼り合わせ、ＵＶ照射してシール剤を硬化させることによって封止板で各層を封止した有機ＥＬ素子を得た。
【００４７】
（実施例２）
実施例１において、陽極３の上にα−ＮＰＤを１〜２Å／ｓの蒸着速度で１６００Å厚に蒸着してホール輸送層３（「Ｈ２」に相当する）を形成した。また有機発光層４の上にＡｌｑを１００Å厚に蒸着して電子輸送層５（「Ｅ１」に相当する）を形成した。その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。
【００４８】
（実施例３）
実施例１において、陽極３の上にα−ＮＰＤとＤＰＶＢｉを１：１の質量比で厚み８００Åに共蒸着してホール輸送層３（「Ｈ３」に相当する）を形成した。また有機発光層４の上にＡｌｑとＢＣＰを質量比１：１で１００Å厚に共蒸着して電子輸送層５（「Ｅ３」に相当する）を形成した。その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。
【００４９】
（比較例１）
実施例１において、有機発光層４の上にＡｌｑを１００Å厚に蒸着して電子輸送層５（「Ｅ１」に相当する）を形成した。その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。
【００５０】
（比較例２）
実施例１において、陽極３の上にα−ＮＰＤを１６００Å厚に蒸着してホール輸送層３（「Ｈ２」に相当する）を形成した。その他は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を得た。
【００５１】
上記のようにして実施例１〜３及び比較例１〜２で得た有機ＥＬ素子を電源（東陽テクニカ社製「ＫＥＩＴＨＬＥＹ２３６モデル」）に接続し、１０００ｃｄ／ｍ^２の輝度で発光するのに必要な電圧と電流を測定して、消費電力と電流効率を求めた。その結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】

【００５３】
表３にみられるように、０．７＜キャリア注入バランス因子γ＝Ｖｅ／Ｖｈ＜１．３の関係になるようにホール輸送層３と電子輸送層５を組み合わせた各実施例の有機ＥＬ素子は、消費電力が小さく、また電流効率が大きいことにより、効率が高いことが確認される。
【００５４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る有機ＥＬ素子は、陽極と陰極の間にホール輸送層、有機発光層、電子輸送層をこの順に設けた有機ＥＬ素子において、電子輸送層の電子注入ファクター（Ａｌ／電子輸送層／Ａｌに１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を通電したときの電圧値）をＶｅ、ホール輸送層のホール注入ファクター（ＩＴＯ／電子輸送層／Ａｕに１０ｍＡ／ｃｍ^２の電流を通電したときの電圧値）をＶｈすると、
０．７＜Ｖｅ／Ｖｈ＜１．３
の関係になるようにホール輸送層と電子輸送層を形成するようにしたので、電子輸送層からの電子注入とホール輸送層からのホール注入のバランスが良くなって、発光に関与しないキャリアの流れが少なくなり、有機ＥＬ素子の効率を向上することができ、発光の高効率化を達成することができるものである。
【００５５】
また請求項２の発明は、請求項１において、Ｖｈ値の異なる少なくとも２種類の化合物を共蒸着した層又はＶｈ値の異なる少なくとも２種類の化合物を積層した層でホール輸送層を形成するようにしたので、既存の材料の範囲内で所期のホール注入ファクターＶｈ値を有するホール輸送層を容易に形成することができるものである。
【００５６】
また請求項３の発明は、Ｖｅ値の異なる少なくとも２種類の化合物を共蒸着した層又はＶｅ値の異なる少なくとも２種類の化合物を積層した層で電子輸送層を形成するようにしたので、既存の材料の範囲内で所期の電子注入ファクターＶｅ値を有する電子輸送層を容易に形成することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機ＥＬ素子の層構成の一例を示す概略図である。
【図２】（ａ）はホール注入ファクターＶｈの測定を示す概略図、（ｂ）は電子注入ファクターＶｅの測定を示す概略図である。
【符号の説明】
１　陽極
２　陰極
３　ホール輸送層
４　有機発光層
５　電子輸送層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic EL device used for a flat panel display, a backlight for a liquid crystal display, a light source for illumination, and the like.
[0002]
[Prior art]
As luminous bodies used in flat panel displays, backlights for liquid crystal displays, light sources for lighting, etc., thinner flat panel displays, smaller and thinner electronic devices equipped with liquid crystal displays, For liberalization and the like, thin, lightweight, and highly efficient ones have been increasingly required in recent years. An organic EL device (organic electroluminescence device) has attracted attention as a device that can meet such a demand.
[0003]
The organic EL device emits light at a low voltage according to C.I. W. Tang et al. Showed for the first time a device having a configuration in which two thin films were stacked between electrodes (Appl. Phys. Lett., 51, 12, 913 (1987)). Thereafter, the organic EL element is capable of emitting high-brightness light of about 100 to 100,000 cd / m ² at a low voltage of about 10 V, such as a battery, and emits many colors by a combination of materials constituting the fluorescent substance. The organic EL devices having various thin film configurations with improved device configurations are being studied in the industry because of the possibility of being able to be used and being usable as a very thin surface light emitter.
[0004]
Here, the basic element structure of the organic EL element is an anode / organic light emitting layer / cathode, but in addition, the structure of anode / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / cathode, anode / hole injection layer / Hole transport layer / Organic light emitting layer / Electron transport layer / Cathode structure, anode / Hole injection layer / Organic light emitting layer / Electron transport layer / Electron injection layer / Cathode structure, Anode / Hole injection layer / Organic light emitting layer / Electron Various configurations, such as a configuration of an injection layer / a cathode, may be mentioned.
[0005]
In recent years, the development of organic EL elements has progressed rapidly and some of them have been put to practical use, but further higher efficiency is desired. For example, in an organic EL device having a layer structure such as an anode / hole transport layer / organic light emitting layer / electron transport layer / cathode, the hole / electron carrier injection balance in the hole transport layer or the electron transport layer is improved. It has been studied to increase the luminous efficiency. For example, in Patent Document 1, the luminous efficiency is increased by forming the electron transport layer with a specific diphenoquinone derivative.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-139288 (Claim 1 etc.)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, at present, the efficiency of light emission cannot be said to be high enough yet, and therefore, an object of the present invention is to provide an organic EL device capable of achieving high light emission efficiency.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The organic EL device according to claim 1 of the present invention is an organic EL device in which a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer are provided in this order between an anode and a cathode, and has an electron injection factor (Al / The voltage value when a current of 10 mA / cm ² is applied to the electron transport layer / Al is Ve, and the hole injection factor of the hole transport layer (when a current of 10 mA / cm ² is applied to the ITO / electron transport layer / Au). Voltage value) is Vh,
0.7 <Ve / Vh <1.3
The hole transport layer and the electron transport layer are formed so as to satisfy the following relationship.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the hole transport layer is formed by a layer obtained by co-evaporating at least two types of compounds having different Vh values or a layer obtained by laminating at least two types of compounds having different Vh values. It is characterized by the following.
[0010]
The invention according to claim 3 is characterized in that the electron transport layer is formed by a layer obtained by co-evaporating at least two kinds of compounds having different Ve values or a layer obtained by laminating at least two kinds of compounds having different Ve values. Things.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0012]
FIG. 1 shows an example of a layer structure of an organic EL device according to the present invention. An anode 1 made of a transparent conductive film or the like is laminated on a surface of a substrate 10, and a hole transport layer 3 is formed on the surface of the anode 1. The organic light emitting layer 4 is laminated via the organic light emitting layer 4, and the cathode 2 is further laminated on the organic light emitting layer 4 via the electron transport layer 5. An organic EL element, that is, an organic electroluminescence element can be formed based on this structure. When a positive voltage is applied to the anode 1 and a negative voltage is applied to the cathode 2, the organic light emitting layer is passed through the electron transport layer 5. The electrons injected into the organic light emitting layer 4 and the holes injected into the organic light emitting layer 4 via the hole transport layer 3 are recombined in the organic light emitting layer 4 or at the interface between the organic light emitting layer 4 and the hole transport layer 3. Then, light emission occurs. The organic light emitting layer 4 is formed of one layer or a plurality of layers. By forming the organic light emitting layer 4 in a plurality of layers, an organic EL element having high luminous efficiency in an arbitrary color tone can be obtained. In addition, it is possible to easily and arbitrarily obtain a luminescent color which is difficult to realize with a single organic luminescent layer 4 made of a single luminescent organic material.
[0013]
Here, in general, the internal quantum efficiency eta _phi of the organic EL device represented by the following formula.
[0014]
Internal quantum efficiency η _φ = γ ・ β ・ φ _f
In the above formula, γ is a carrier injection balance factor of electrons and holes, β is a generation efficiency of a singlet exciton by carrier recombination, and φ _f is a light emission efficiency from the singlet exciton. Β is defined by the type of the light emitting material since the singlet and triplet excitation probabilities are 1: 3 based on the quantum spin electron relationship. In the case of the singlet light emitting material, β is 25%. Also, φ _f basically depends on the fluorescence quantum efficiency of the light emitting material. Therefore, in order to increase the efficiency of the light emitting element structure of organic EL device, i.e., in order to improve the internal quantum efficiency eta _phi of the organic EL element, it is necessary to control the carrier injection balance factor gamma.
[0015]
Thus, the present inventors have conducted intensive studies to achieve higher efficiency of the organic EL device, and as a result, completed the present invention. The carrier injection balance factor γ is the electron injection factor of the electron transport layer 5. (Ve) and the hole injection factor (Vh) of the hole transport layer 3 (γ = Ve / Vh),
0.7 <carrier injection balance factor γ = Ve / Vh <1.3
By forming the hole transporting layer 3 and the electron transporting layer 5 so as to satisfy the following relationship, the efficiency of the organic EL device can be improved.
[0016]
When the carrier injection balance factor γ = Ve / Vh is 0.7 or less, the electron injection is excessive compared to the hole injection, and there is a flow of carriers not involved in light emission, resulting in low light emission efficiency. On the other hand, when the carrier injection balance factor γ = Ve / Vh is 1.3 or more, the hole injection becomes excessive compared to the electron injection, and similarly, the flow of carriers not involved in light emission exists, and the light emission efficiency is low. It becomes.
[0017]
Here, the Vh value of the hole injection factor (hole injection index) of the hole transport layer 3 was such that an ITO (indium tin oxide) electrode was provided on one side of the hole transport layer 3 and an Au electrode was provided on the other side. In the layer configuration of ITO / hole transport layer / Au, the ITO side is connected to the positive side and the Au side is connected to the negative side, and the voltage is quantified as a voltage value when a voltage of 10 mA / cm ² is applied by applying a voltage in the forward direction. It is a numerical value. Further, the Ve value of the electron injection factor (electron injection index) of the electron transport layer 5 is such that the Al electrode provided on both sides of the electron transport layer 5 has an Al / electron transport layer / Al layer structure. It is a numerical value quantified as a voltage value when a voltage of 10 mA / cm ² flows when a voltage is applied in the forward direction by connecting the other Al side to the negative side and applying a voltage in the forward direction.
[0018]
When the electron injection factor Ve value of the electron transport layer 5 is obtained, the above voltage value is usually measured with a single layer of the electron transport layer 5, but the thickness of the electron transport layer 5 of the organic EL element to be formed is determined. Is less than 300 °, a short circuit may occur during measurement. Therefore, in this case, the electron injection factor Ve value of the electron transport layer 5 is determined by measuring the above-mentioned voltage value in a state where the material used for the organic light emitting layer 4 is laminated on the electron transport layer 5. When the hole injection factor Vh value of the hole transport layer 3 is obtained, the same measurement is performed when the hole transport layer 3 has a temperature of 300 ° or less. When a metal having a smaller work function than Al, such as an alkali metal such as Na, is used for the cathode 2 of the organic EL element to be formed, the electron injection performance is higher than that of Al. Is inserted between Al and the electron transport layer 5, the electron injection factor Ve value of the electron transport layer 5 is determined.
[0019]
The Vh value of the hole injection factor of the hole transport layer 3 can be adjusted by changing the material and layer thickness of the hole transport layer 3, and by changing the material and layer thickness of the electron transport layer 5. The electron transporting layer 5 can adjust the Ve value of the electron injection factor of the electron transporting layer 5, and the hole transporting layer 3 in which the hole injection factor Vh is adjusted so that 0.7 <Ve / Vh <1.3. By manufacturing an organic EL device by combining the electron transport layer 5 with an adjusted electron injection factor Ve, an organic EL device with high luminous efficiency can be obtained.
[0020]
Here, when the hole transport layer 3 or the electron transport layer 5 is formed using an existing material conventionally known as a hole transport material or an electron transport material, the hole transport layer 3 or the electron transport layer 5 can be formed using only one kind of material. When the electron transport layer 5 is formed, it is often difficult to obtain the desired hole injection factor Vh or electron injection factor Ve. Therefore, in this case, the hole transport layer 3 is formed of a layer in which a plurality of types of compounds having different Vh values are co-evaporated or a layer in which a plurality of types of compounds having different Vh values are stacked, so that the range of existing materials is reduced. It is possible to easily form the hole transporting layer 3 having the desired hole injection factor Vh value, and to perform a co-evaporation of a plurality of types of compounds having different Ve values, or a plurality of types having different Ve values. The electron transport layer 5 having a desired electron injection factor Ve value within the range of existing materials can be easily formed by forming the electron transport layer 5 with a layer in which the above compound is laminated. When co-depositing or laminating a plurality of types of materials having different Vh values and Ve values, the co-evaporation ratio and the film thickness ratio of the lamination are determined by an intended hole injection factor Vh value and electron injection factor Ve value. Can be appropriately set in an arbitrary range in order to obtain.
[0021]
As a material for each of the above-mentioned layers constituting the organic EL element, a conventionally known material can be appropriately used. That is, when the light emitted from the organic light emitting layer 4 is emitted through the substrate 10, a substrate having a light transmitting property is used as the above-described substrate 10. It may be slightly colored or ground glass. For example, a transparent glass plate such as soda lime glass or non-alkali glass, a plastic film or a plastic plate made of a resin such as polyester, polyolefin, polyamide, epoxy resin, or fluororesin by any method can be used.
[0022]
The above-mentioned anode 1 is an electrode for injecting holes into the organic light emitting layer 4. As the anode 1, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound having a large work function, or a mixture thereof is used. It is particularly preferable to use an electrode material having a work function of 4 eV or more. Specific examples of such an electrode material include metals such as gold, and conductive transparent materials such as CuI, ITO, SnO ₂ , ZnO, and IZO (indium zinc oxide). For example, by forming these electrode materials on the substrate 10 by a method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method, the anode 1 can be manufactured as a thin film. When light emitted from the organic light emitting layer 4 is transmitted through the anode 1 and is irradiated from the substrate 10 to the outside, the light transmittance of the anode 1 is preferably set to 10% or more. Further, the sheet resistance of the anode 1 is preferably several hundred Ω / □ or less, particularly preferably 100 Ω / □ or less. Further, the thickness of the anode 1 varies depending on the material in order to control the light transmittance, sheet resistance, and other characteristics of the anode 1 as described above, but is usually preferably set to 500 nm or less, and more preferably 10 to 10 nm. The range is 200 nm.
[0023]
The above-mentioned cathode 2 is an electrode for injecting electrons into the organic light emitting layer 4. As the cathode 2, an electrode material composed of a metal, an alloy, an electrically conductive compound and a mixture thereof having a small work function is used. It is preferable to use an electrode material having a work function of 5 eV or less. Examples of such an electrode material include alkali metals, alkali metal halides, alkali metal oxides, alkaline earth metals, and the like, and alloys of these with other metals, such as sodium. sodium - potassium alloy, lithium, magnesium, aluminum, magnesium - silver mixture, a magnesium - indium mixture, an aluminum - lithium alloy, Al / _Al 2 _{O 3} mixture, Al / LiF mixture, and the like as examples.
[0024]
The cathode 2 can be manufactured, for example, by forming the above-mentioned electrode material into a thin film by a method such as a vacuum evaporation method or a sputtering method. When light emitted from the organic light emitting layer 4 is transmitted through the cathode 2 and irradiated to the outside, the light transmittance of the cathode 2 is preferably set to 10% or more. Here, the thickness of the cathode 2 varies depending on the material in order to control the characteristics such as the light transmittance of the cathode 2 as described above, but it is usually preferably set to 500 nm or less, preferably 100 to 200 nm. It is good to be a range.
[0025]
The organic light emitting layer 4 is made of an organic material in which a fluorescent material is dispersed and doped in a host material. The host material is a material that keeps injecting carriers, and can be used as any of an electron transporting material and a hole transporting material. An electron transporting material for forming the transport layer 5 can be used.
[0026]
In the present invention, the light emitting material or doping material that can be used for the organic light emitting layer 4 includes anthracene, naphthalene, pyrene, tetracene, coronene, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, coumarin, oxadiazole, bisbenzo. Xazoline, bisstyryl, cyclopentadiene, quinoline metal complex, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum complex, tris (4-methyl-8-quinolinato) aluminum complex, tris (5-phenyl-8-quinolinato) aluminum complex, Aminoquinoline metal complex, benzoquinoline metal complex, tri- (p-terphenyl-4-yl) amine, 1-aryl-2,5-di (2-thienyl) pyrrole derivative, pyran, quinacridone Rubrene, distyrylbenzene derivatives, di still arylene derivatives, and various there are fluorescent dyes such as, but not limited thereto. It is also preferable to include 90 to 99.5 parts by mass of a light emitting material selected from these compounds and 0.5 to 10 parts by mass of a doping material. The thickness of the organic light emitting layer 3 is preferably 0.5 to 500 nm, and particularly preferably 0.5 to 200 nm.
[0027]
The hole-transporting material constituting the hole-transporting layer 3 has the ability to transport holes, has the effect of injecting holes from the anode 1, and is superior to the organic light-emitting layer 4 and the light-emitting organic compound. It is possible to use a compound that has a good hole injection effect, prevents electrons from being transferred to the hole transport layer 3, and has excellent thin film forming ability. Specifically, phthalocyanine derivatives, naphthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, N, N'-bis (3-methylphenyl)-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine (TPD) and 4,4 ' Aromatic diamine compounds such as -bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivatives, pyrazoline derivatives, tetrahydroimidazole, poly Arylalkane, butadiene, 4,4 ', 4 "-tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), and polyvinylcarbazole, polysilane, polyethylenedioxide thiophene (PEDOT) Polymer materials such as conductive polymers such as Fees, but are not limited to these.
[0028]
The electron-transporting material constituting the electron-transporting layer 5 has the ability to transport electrons, has the effect of injecting electrons from the cathode 2, and is excellent in the organic light-emitting layer 4 and the light-emitting organic compound. It is possible to use a compound which has an electron injecting effect, further prevents holes from moving to the electron transport layer 5, and has an excellent ability to form a thin film. Specifically, fluorene, bathophenanthroline, bathocuproine, anthraquinodimethane, diphenoquinone, oxazole, oxadiazole derivative, triazole, imidazole, anthraquinodimethane and the like, a compound thereof, a metal complex compound or a nitrogen-containing five-membered ring derivative Can be mentioned. As the above metal complex compound, specifically, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (2-methyl-8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (8-hydroxyquinolinato) gallium, Bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) zinc, bis (2-methyl-8-quinolinato) (o-cresolate) gallium, bis (2-methyl-8) -Quinolinato) (1-naphtholate) aluminum and the like, but are not limited thereto. As the nitrogen-containing five-membered ring derivative, an oxazole, thiazole, oxadiazole, thiadiazole or triazole derivative is preferable. Specifically, 2,5-bis (1-phenyl) -1,3,4-oxazole, 2,5-bis (1-phenyl) -1,3,4-thiazole, 2,5-bis (1 -Phenyl) -1,3,4-oxadiazole, 2- (4′-tert-butylphenyl) -5- (4 ″ -biphenyl) 1,3,4-oxadiazole, 2,5-bis ( 1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole, 1,4-bis [2- (5-phenylthiadiazolyl)] benzene, 2,5-bis (1-naphthyl) -1,3,4 -Triazole, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-t-butylphenyl) -1,2,4-triazole and the like, but are not limited thereto.
[0029]
【Example】
Next, the present invention will be described specifically with reference to examples.
[0030]
(Measurement of hole injection factor Vh)
ITO glass (manufactured by Sanyo Vacuum Co., Ltd.) in which an ITO layer 12 having a sheet resistance of 7Ω / □ was formed by sputtering ITO on the surface of a glass substrate 11 having a thickness of 0.7 mm was used. For 15 minutes, dried, and further washed with UV ozone. Then, the ITO glass substrate 11 is set in a vacuum deposition apparatus, a material for a hole transport layer described later is deposited, a hole transport layer 3 is formed on the ITO layer 12, and Au is further deposited at a rate of 10 ° / s. An Au layer 13 was formed on the hole transport layer 3 by vapor deposition at a speed of 1000 ° (see FIG. 2A).
[0031]
Here, 4,4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (manufactured by Dojindo Laboratories Co., Ltd .; hereinafter abbreviated as α-NPD) is used as a material for the hole transport layer. The hole transport layer 3 formed by vapor-depositing α-NPD to a thickness of 800 ° is referred to as “H1”.
[0032]
In addition, α-NPD is used as a material for the hole transport layer, and the hole transport layer 3 formed by depositing α-NPD to a thickness of 1600 ° is referred to as “H2”.
[0033]
Further, a hole transport layer formed by using α-NPD and a distyrylbiphenyl derivative (DPVBi) as materials for the hole transport layer and co-evaporating α-NPD and DPVBi at a mass ratio of 1: 1 to a thickness of 800 °. 3 as “H3”.
[0034]
Then, as for the hole transport layers 3 of “H1” to “H3”, as shown in FIG. 2A, the ITO layer 12 side is plus and the Au layer 13 side is minus, and the power supply (“KEITHLEY236 model” manufactured by Toyo Technica) is used. The hole injection factor Vh of the hole transport layer 3 of “H1” to “H3” was determined by measuring the voltage value when a current of 10 mA / cm ² was applied and the current was passed. The results are shown in [Table 1].
[0035]
[Table 1]

[0036]
(Measurement of electron injection factor Ve)
The glass substrate 14 having a thickness of 0.7 mm was subjected to ultrasonic cleaning with acetone, pure water, and isopropyl alcohol for 15 minutes, dried, and further subjected to UV ozone cleaning. Then, the glass substrate 14 was set in a vacuum deposition apparatus, and Al was deposited at a deposition rate of 10 ° / s to a thickness of 500 ° to form an Al layer 15, and then a material for electron transport described below was deposited. The electron transporting layer 5 was formed on the electron transporting layer 15, and Al was further evaporated at a deposition rate of 10 ° / s to a thickness of 1000 ° to form an Al layer 16 on the electron transporting layer 5 (see FIG. 2B). .
[0037]
Here, tris (8-hydroxyquinolinate) aluminum (manufactured by Chemipro Kasei Co., Ltd .; hereinafter, abbreviated as Alq) is used as the material for electron transport, and is used for the organic light emitting layer 4 on the Al layer 15. Then, DPVBi to be deposited is deposited to a thickness of 600, Alq to a thickness of 100, and Na to a thickness of 5 to form an electron transport layer 5 of Alq having a thickness of 100, and this electron transport layer 5 is referred to as "E1".
[0038]
As the material for electron transport, bathocuproine (manufactured by Dojindo Laboratories Co., Ltd .; hereinafter, abbreviated as BCP) is used. DPVBi is 600 mm thick, BCP is 100 mm thick, and Na is 5 mm thick on the Al layer 15. The electron transport layer 5 is formed by BCP with a thickness of 100 ° by vapor deposition, and this electron transport layer 5 is designated as “E2”.
[0039]
Further, Alq and BCP were used as the materials for electron transport, and DPVBi was formed on the Al layer 15 in a thickness of 600 mm, a layer obtained by co-depositing Alq and BCP at a mass ratio of 1: 1 was formed in a thickness of 100 mm, and Na was formed in a thickness of 5 mm. The electron transport layer 5 is formed by a co-deposited layer of Alq and BCP having a thickness of 100 mm, and the electron transport layer 5 is referred to as “E3”.
[0040]
Then, as for the electron transport layers 5 of “E1” to “E3”, as shown in FIG. 2B, the Al layer 15 side is plus and the Al layer 16 side is minus, and a power supply (“KEITHLEY 236 model” manufactured by Toyo Technica) is used. The electron injection factor Ve of the electron transport layer 5 of “E1” to “E3” was determined by measuring the voltage value when a current of 10 mA / cm ² was applied and the current was passed. The results are shown in [Table 2].
[0041]
[Table 2]

[0042]
(Example 1)
ITO glass (manufactured by Sanyo Vacuum Co., Ltd.) having an anode 1 formed of a transparent electrode having a sheet resistance of 7Ω / □ was formed by sputtering ITO on the surface of a transparent glass substrate 10 having a thickness of 0.7 mm. After ultrasonic cleaning with water and isopropyl alcohol for 15 minutes, the substrate was dried and further subjected to UV ozone cleaning.
[0043]
Next, the ITO glass substrate 10 was set in a vacuum evaporation apparatus, and α-NPD was evaporated under a reduced pressure of 1.33 × 10 ⁻⁴ Pa at an evaporation rate of 1 to 2 ° / s to a thickness of 800 °. A hole transport layer 3 (corresponding to “H1”) was formed thereon.
[0044]
Next, on the hole transport layer 3, a layer obtained by doping a distyrylbiphenyl derivative (DPVBi) with a DSA derivative (BCzVBi) having a carbazolyl group at a terminal as a dopant by 12% by mass as a dopant is vapor-deposited to a thickness of 600 °. Was formed.
[0045]
Subsequently, on the organic light emitting layer 4, BCP was deposited to a thickness of 100 ° to form an electron transport layer 5 (corresponding to “E2”). Next, Na was vapor-deposited on the electron transporting layer 5 using a sodium dispenser (manufactured by SAES Getters) to a thickness of 5 mm, and finally, Al was vapor-deposited thereon at a vapor deposition rate of 10 mm / s to a thickness of 1000 mm to form the cathode 2. Formed.
[0046]
Thereafter, the substrate 10 formed by depositing each of these layers was transported to a glove box in a dry nitrogen atmosphere having a dew point of −76 ° C. or less without being exposed to the atmosphere. On the other hand, barium oxide powder as a water-absorbing agent was put in a bag having air permeability, this was adhered to a glass sealing plate with an adhesive, and a sealing agent made of an ultraviolet curable resin was applied to the outer periphery of the sealing plate. Things were prepared in advance. Then, in the glove box, a sealing plate was adhered to the substrate 10 with a sealing agent, and the sealing agent was cured by UV irradiation to obtain an organic EL element in which each layer was sealed with the sealing plate.
[0047]
(Example 2)
In Example 1, α-NPD was deposited on the anode 3 at a deposition rate of 1-2 ° / s to a thickness of 1600 ° to form a hole transport layer 3 (corresponding to “H2”). An electron transport layer 5 (corresponding to “E1”) was formed on the organic light emitting layer 4 by vapor-depositing Alq to a thickness of 100 °. Otherwise, the procedure of Example 1 was followed to obtain an organic EL device.
[0048]
(Example 3)
In Example 1, α-NPD and DPVBi were co-deposited on the anode 3 at a mass ratio of 1: 1 to a thickness of 800 ° to form a hole transport layer 3 (corresponding to “H3”). An electron transport layer 5 (corresponding to “E3”) was formed on the organic light emitting layer 4 by co-evaporating Alq and BCP at a mass ratio of 1: 1 and a thickness of 100 °. Otherwise, the procedure of Example 1 was followed to obtain an organic EL device.
[0049]
(Comparative Example 1)
In Example 1, an electron transport layer 5 (corresponding to “E1”) was formed on the organic light emitting layer 4 by depositing Alq to a thickness of 100 °. Otherwise, the procedure of Example 1 was followed to obtain an organic EL device.
[0050]
(Comparative Example 2)
In Example 1, a hole transport layer 3 (corresponding to “H2”) was formed by depositing α-NPD on the anode 3 to a thickness of 1600 °. Otherwise, the procedure of Example 1 was followed to obtain an organic EL device.
[0051]
The organic EL devices obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 2 were connected to a power supply (“KEITHLEY 236 model” manufactured by Toyo Corporation) to emit light at a luminance of 1000 cd / m ^2. Voltage and current were measured, and power consumption and current efficiency were determined. Table 3 shows the results.
[0052]
[Table 3]

[0053]
As can be seen from Table 3, the organic EL device of each embodiment in which the hole transport layer 3 and the electron transport layer 5 are combined so that 0.7 <carrier injection balance factor γ = Ve / Vh <1.3. It is confirmed that the power consumption is low and the current efficiency is high, so that the efficiency is high.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, the organic EL device according to claim 1 of the present invention is an organic EL device in which a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer are provided in this order between an anode and a cathode. The factor (voltage value when a current of 10 mA / cm ² is applied to Al / electron transport layer / Al) is Ve, and the hole injection factor of the hole transport layer (current of 10 mA / cm ² is ITO / electron transport layer / Au). When the voltage value at the time of energization is Vh,
0.7 <Ve / Vh <1.3
Since the hole transport layer and the electron transport layer are formed so as to satisfy the relationship, the balance between the electron injection from the electron transport layer and the hole injection from the hole transport layer is improved, and the flow of carriers not involved in light emission is improved. , The efficiency of the organic EL element can be improved, and higher efficiency of light emission can be achieved.
[0055]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the hole transport layer is formed of a layer in which at least two types of compounds having different Vh values are co-evaporated or a layer in which at least two types of compounds having different Vh values are stacked. Therefore, a hole transport layer having an intended hole injection factor Vh value within the range of existing materials can be easily formed.
[0056]
According to the third aspect of the present invention, the electron transport layer is formed by a layer obtained by co-evaporating at least two types of compounds having different Ve values or a layer obtained by laminating at least two types of compounds having different Ve values. An electron transport layer having an intended electron injection factor Ve value within the range of the material can be easily formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a layer configuration of an organic EL device of the present invention.
2A is a schematic diagram illustrating measurement of a hole injection factor Vh, and FIG. 2B is a schematic diagram illustrating measurement of an electron injection factor Ve.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 anode 2 cathode 3 hole transport layer 4 organic light emitting layer 5 electron transport layer

Claims

In an organic EL device in which a hole transport layer, an organic light emitting layer, and an electron transport layer are provided in this order between an anode and a cathode, an electron injection factor of the electron transport layer (a current of 10 mA / cm ² is applied to Al / electron transport layer / Al). When Ve is the voltage value when current is applied, and Vh is the hole injection factor of the hole transport layer (voltage value when a current of 10 mA / cm ² is applied to ITO / electron transport layer / Au),
0.7 <Ve / Vh <1.3
An organic EL device comprising a hole transport layer and an electron transport layer formed so as to satisfy the following relationship.

2. The organic EL according to claim 1, wherein the hole transport layer is formed by a layer obtained by co-evaporating at least two kinds of compounds having different Vh values or a layer obtained by laminating at least two kinds of compounds having different Vh values. element.

2. The organic EL according to claim 1, wherein the electron transport layer is formed by a layer obtained by co-evaporating at least two kinds of compounds having different Ve values or a layer obtained by laminating at least two kinds of compounds having different Ve values. element.