JP2005174675A - Organic electroluminescent element and light emitting device - Google Patents

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Naoyuki Ueda
尚之 植田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element improved in electron transportation property, and provide a light emitting device using this. <P>SOLUTION: The organic electroluminescent element 10 is constructed to have at least a luminous layer 5 and an electron transporting layer 6 between a positive electrode 2 and a negative electrode 8, and as a main component of the electron transporting layer 6, an organic compound having as a main skeleton a substituted anthracene which is made by bonding the 9th place carbon atom of anthracene or the 9th place and the 10th place carbon atoms of anthracene with phenyl group and/or naphthyl group is used. Furthermore, this organic electroluminescent element is arranged corresponding to a plurality of picture elements, and thereby a display device of self light-emitting type is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば自発光型のカラ−ディスプレイ等の表示装置の表示素子等として好適な有機電界発光素子、及びこれを用いた表示装置に関するものである。   The present invention relates to an organic electroluminescent element suitable as a display element of a display device such as a self-luminous color display, and a display device using the same.

近年、特にマルチメディア指向の製品等においては、人間と機械とのインタ−フェ−スの重要性が高まってきている。人間がより快適に効率よく機械を操作するためには、機械からの情報を誤り無く、簡潔に、瞬時に、充分な量で取り出し、わかりやすく表示する必要があり、そのためにディスプレイを初めとする様々な表示装置についての研究が行われている。   In recent years, especially in multimedia-oriented products, the importance of human-machine interfaces has increased. In order for humans to operate a machine more comfortably and efficiently, it is necessary to extract information from the machine in a concise, instantaneous, and sufficient amount, and display it in an easy-to-understand manner. Various display devices have been studied.

また、機械の小型化に伴い、表示装置の小型化や薄型化に対する要求も日々高まっているのが現状である。そのような中で、ラップトップ型情報処理機器をはじめ、小型テレビ、時計、電卓等々、小型化された製品の多くには、インターフェースのための表示装置として液晶ディスプレイが用いられている。   In addition, with the miniaturization of machines, the demand for miniaturization and thinning of display devices is increasing day by day. Under such circumstances, a liquid crystal display is used as a display device for an interface in many miniaturized products such as a laptop information processing device, a small television, a clock, a calculator, and the like.

液晶ディスプレイは、液晶が低電圧で駆動でき、低消費電力であるという特徴を生かして、小型から大容量表示装置に至るまで、インターフェースにおいて中心的な役割を担う表示装置として研究されてきた。   The liquid crystal display has been studied as a display device that plays a central role in an interface from a small size to a large capacity display device by taking advantage of the feature that the liquid crystal can be driven at a low voltage and has low power consumption.

しかしながら、液晶素子は光透過型の表示素子であり、自発光型の素子ではないので、液晶ディスプレイにはバックライトが欠かせず、その発光に液晶素子の駆動よりも大きな電力を必要とする。従って、例えば蓄電池等で駆動される携帯用機器等において、一回の充電で稼動時間できる時間が短くなるなど、使用上の制限が生じるという問題がある。   However, since the liquid crystal element is a light transmissive display element and not a self-luminous element, a backlight is indispensable for the liquid crystal display, and the light emission requires larger power than the driving of the liquid crystal element. Therefore, for example, in portable devices driven by a storage battery or the like, there is a problem in that there is a limitation in use, such as shortening the time that can be operated by one charge.

また、液晶ディスプレイは、主として画面垂直方向に透過する光量を液晶分子の配向によって制御することで表示を実現しているため、視野角が狭く、その視野角の中においても角度によってコントラストが変化してしまうという問題があり、大型ディスプレイ等の大面積表示には適していない。   In addition, the liquid crystal display realizes the display mainly by controlling the amount of light transmitted in the vertical direction of the screen by the orientation of the liquid crystal molecules, so the viewing angle is narrow, and the contrast changes depending on the angle within the viewing angle. This is not suitable for large area display such as a large display.

更に、液晶分子の配向速度が遅いという問題がある。このため、液晶ディスプレイを単純マトリクス方式で駆動する方式は、コストが低く、画面サイズの大型化も比較的容易であるものの、動画を扱うのに十分な応答速度を出すことができず、動画の表示には適していない。もう一つの駆動方式であるアクティブマトリクス方式で液晶ディスプレイを駆動する方式は、動画を扱うのに十分な応答速度を実現できる反面、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)駆動回路を用いるので、画素欠陥により画面サイズを大型化することが困難であり、また、コストダウンを計る上からも得策ではない。   Furthermore, there is a problem that the alignment speed of liquid crystal molecules is slow. For this reason, the method of driving a liquid crystal display by a simple matrix method is low in cost and relatively easy to increase the screen size, but cannot provide a response speed sufficient for handling moving images, Not suitable for display. Another driving method, which is a liquid crystal display driving method using an active matrix method, can achieve a response speed sufficient for handling moving images, but uses a TFT (Thin Film Transistor) driving circuit, which may cause pixel defects. It is difficult to increase the screen size, and it is not a good idea for cost reduction.

このような液晶ディスプレイに対して、自発光型素子であるプラズマ表示素子、無機電界発光素子および有機電界発光素子などを用いた表示装置が研究されている。   For such a liquid crystal display, a display device using a plasma display element, an inorganic electroluminescence element, an organic electroluminescence element, or the like, which is a self-luminous element, has been studied.

このうち、プラズマ表示素子は、低圧ガス中でのプラズマ発光を表示に利用したもので、PDP(プラズマ表示装置)は、大型化・大容量化に適している。しかし、PDPは薄型化や低コスト化が難しく、さらに、駆動に高電圧の交流バイアス電源を必要とし、携帯用機器には適していない。   Among these, the plasma display element uses plasma light emission in a low-pressure gas for display, and a PDP (plasma display device) is suitable for an increase in size and capacity. However, it is difficult to reduce the thickness and cost of the PDP, and further, a high-voltage AC bias power source is required for driving, which is not suitable for portable devices.

また、無機電界発光素子は、かつて緑色発光ディスプレイ等が商品化されたが、プラズマ表示素子と同様、交流バイアス駆動で駆動に数百Vの高電圧の印加を必要としたため、ユ−ザ−に受け入れられなかった。その後、技術進歩の結果、今日ではカラ−ディスプレイに必要なR(赤)、G(緑)、B(青)の三原色の発光に成功しているが、発光材料が無機化合物であるため、分子設計等による発光波長等の制御は無理であり、フルカラ−化には、困難が伴うと予想される。   In addition, as for the inorganic electroluminescent element, a green light emitting display or the like was once commercialized. However, as with the plasma display element, since it is necessary to apply a high voltage of several hundred volts for driving by AC bias driving, It was not accepted. After that, as a result of technological progress, it has succeeded in light emission of the three primary colors R (red), G (green), and B (blue) that are necessary for color displays, but since the light-emitting material is an inorganic compound, It is impossible to control the emission wavelength by design and the like, and full color is expected to be difficult.

一方、有機電界発光素子は、有機化合物による電界発光を利用するもので、この現象は、既に今から約30数年前に発見されている。即ち、1960年代前半に、強い蛍光性を有するアントラセン単結晶ヘ電荷キャリアを注入すると、ルミネッセンス(発光)が誘起される特異な現象が観測された。それ以来、有機電界発光素子は長期間にわたって研究の対象にされてきたが、なにぶんにも低輝度、単色で、しかも単結晶を用いていたため、主に有機材料ヘのキャリア注入の点に技術的重点が置かれ、基礎的研究の段階の域を出なかった。   On the other hand, an organic electroluminescent element utilizes electroluminescence by an organic compound, and this phenomenon has already been discovered about 30 years ago. That is, in the first half of the 1960s, when a charge carrier was injected into an anthracene single crystal having strong fluorescence, a unique phenomenon in which luminescence (luminescence) was induced was observed. Since then, organic electroluminescent devices have been the subject of research for a long time, but because of their low brightness, single color, and the use of single crystals, they are mainly technical in terms of carrier injection into organic materials. Emphasis was put on and did not leave the basic research stage.

しかし、1987年にEastman Kodak社のTangらが低電圧駆動、高輝度発光が可能なアモルファス発光層を有する積層構造の有機薄膜電界発光素子を発表(C. W. Tang and S. A. VanSlyke, Appl. Phys. Lett., 51, 913 (1987))して以来、各方面でRGB三原色の発光、安定性、輝度上昇、積層構造及び製造方法等の研究開発が多方面で盛んに行われるようになり、今日に至っている(以下、有機薄膜電界発光素子を有機EL(Electroluminescence)素子と称することがある。)。   However, Eastman Kodak's Tang et al. Announced in 1987 an organic thin-film electroluminescent device with an amorphous light-emitting layer capable of low-voltage drive and high-luminance emission (CW Tang and SA VanSlyke, Appl. Phys. Lett. , 51, 913 (1987)), the R & D of RGB primary colors, stability, brightness increase, layered structure and manufacturing method, etc. has been actively conducted in various fields. (Hereinafter, the organic thin film electroluminescent element may be referred to as an organic EL (Electroluminescence) element).

ここで用いられた、有機EL素子の素子構造は、陽極であるITO基板上に、1,1-ビス(4-ビス(4-トリル)アミノフェニル)シクロヘキサン(TAPC)及びトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq3 )からなる2層の有機化合物層を積層し、その上に陰極を蒸着したものである。 The element structure of the organic EL element used here is that 1,1-bis (4-bis (4-tolyl) aminophenyl) cyclohexane (TAPC) and tris (8-quinolinolato) are formed on an ITO substrate as an anode. Two organic compound layers made of aluminum (III) (Alq 3 ) are stacked, and a cathode is deposited thereon.

TAPCはトリフェニルアミン系の分子であり、TAPC層は正孔(ホール)輸送層として働く。Alq3 層は2通りの機能をもち、TAPC層との界面付近のAlq3 層は電子輸送性を有する緑色光発光層として機能し、陰極側のAlq3 層は電子輸送層として機能する。即ち、上記の有機電界発光素子の構造は、実質的には正孔輸送層/発光層/電子輸送層の3層構造である。 TAPC is a triphenylamine-based molecule, and the TAPC layer functions as a hole transport layer. The Alq 3 layer has two functions, the Alq 3 layer in the vicinity of the interface with the TAPC layer functions as a green light emitting layer having electron transport properties, and the Alq 3 layer on the cathode side functions as an electron transport layer. That is, the structure of the organic electroluminescent element is substantially a three-layer structure of a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer.

その後の活発な研究開発により、様々な素子構造が提案されているが、基本的なところは変わっていない。   Subsequent active research and development have proposed various device structures, but the basics have not changed.

図1は、多層構造を有する有機EL素子の基本形を示す概略断面図である。この有機EL素子10は、ガラス基板などの透明基板1の上に、ITO(Indium Tin Oxide)透明電極などからなる陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、及び陰極(例えばアルミニウム電極)7を、例えば真空蒸着法で順次成膜したものである。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a basic form of an organic EL element having a multilayer structure. The organic EL element 10 includes an anode 2 made of an ITO (Indium Tin Oxide) transparent electrode, a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport on a transparent substrate 1 such as a glass substrate. The layer 6 and the cathode (for example, an aluminum electrode) 7 are sequentially formed by, for example, a vacuum deposition method.

有機EL素子10の陽極2と陰極7との間に直流電圧を印加すると、陽極2から正孔が正孔注入層3へ注入され、注入された正孔は、正孔輸送層4を経て発光層5に到達する。一方、陰極7からは電子が注入され、注入された電子は、電子輸送層6を経て発光層5に到達する。発光層5に到達した正孔と電子はそこで再結合し、この再結合反応によって励起された発光物質が所定波長の発光を生じ、この光が透明基板1の側から出射される。発光層5に含まれる発光材料を種々に変えることによって、種々の発光スペクトル特性を有する発光素子を実現することができる。   When a DC voltage is applied between the anode 2 and the cathode 7 of the organic EL element 10, holes are injected from the anode 2 into the hole injection layer 3, and the injected holes emit light through the hole transport layer 4. Reach layer 5. On the other hand, electrons are injected from the cathode 7, and the injected electrons reach the light emitting layer 5 through the electron transport layer 6. The holes and electrons that have reached the light emitting layer 5 are recombined there, and the light emitting material excited by the recombination reaction emits light of a predetermined wavelength, and this light is emitted from the transparent substrate 1 side. By changing the light emitting material contained in the light emitting layer 5 in various ways, light emitting elements having various emission spectral characteristics can be realized.

実際には、1つの層が輸送層と発光層を兼ねる場合や、輸送層が複数の層で形成される場合等があり、様々な層構造のバリエーションがある。   Actually, there are cases where one layer serves as both a transport layer and a light emitting layer, and there are cases where the transport layer is formed of a plurality of layers.

発光層5には、例えばアントラセン、ナフタレン、フェナントレン、ピレン、クリセン、ペリレン、ブタジエン、クマリン、アクリジン、スチルベン等の発光物質が用いられる。   For the light-emitting layer 5, for example, a light-emitting substance such as anthracene, naphthalene, phenanthrene, pyrene, chrysene, perylene, butadiene, coumarin, acridine, stilbene, or the like is used.

正孔輸送層4としては、N,N’-ビス(3-メチルフェニル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(TPD)、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(NPB)、N,N’-ビス(4’-ビス(3-メチルフェニル)アミノ-4-ビフェニリル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(TPTE)などが用いられてきたが、いずれもトリフェニルアミン多量体の誘導体である。現在では3量体や4量体の誘導体が主流であり、材料および素子の性能も向上した。例えば、TPTEの構造式は、下記化学式9で示される。   As the hole transport layer 4, N, N'-bis (3-methylphenyl) -N, N'-diphenylbenzidine (TPD), N, N'-di (1-naphthyl) -N, N'-diphenyl Benzidine (NPB), N, N′-bis (4′-bis (3-methylphenyl) amino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine (TPTE) and the like have been used. It is a derivative of phenylamine multimer. At present, trimer and tetramer derivatives are mainly used, and the performance of materials and elements has been improved. For example, the structural formula of TPTE is represented by the following chemical formula 9.

化学式9:

Figure 2005174675
Chemical formula 9:
Figure 2005174675

一方、電子輸送層は、Alq3 誘導体、ZnやGaのキノリノラト錯体、トリアゾール、オキシジアゾール、及びシロール誘導体などが提案されてきたが、Tangの論文から15年経った現在でも、Alq3 を超える材料は発見されていない。 On the other hand, Alq 3 derivatives, quinolinolato complexes of Zn and Ga, triazoles, oxydiazoles, and silole derivatives have been proposed for the electron transport layer, but still exceed Alq 3 even after 15 years from Tang's paper. The material has not been discovered.

正孔輸送材料の正孔のドリフト移動度は〜10-4cm2/Vs程度であり、電子輸送材料の電子のドリフト移動度よりも2桁程度大きい。また、陽極2から正孔輸送層4への正孔の注入は、例えば陽極2がITO透明電極である場合には、スターバーストアミンや銅フタロシアニン錯体(CuPc)などを正孔注入層3として用いることでスムーズに行わせることができる。また、正孔輸送層4自体も発光層5のエネルギーレベルなどに合わせて、多数の候補の中から適切なものを選択することができる。 The hole drift mobility of the hole transport material is about 10 −4 cm 2 / Vs, which is about two orders of magnitude higher than the electron drift mobility of the electron transport material. For the injection of holes from the anode 2 to the hole transport layer 4, for example, when the anode 2 is an ITO transparent electrode, starburst amine, copper phthalocyanine complex (CuPc) or the like is used as the hole injection layer 3. Can be done smoothly. Further, an appropriate hole transport layer 4 itself can be selected from a large number of candidates according to the energy level of the light emitting layer 5 and the like.

一方、陰極7から電子輸送層6への電子の注入はそれほど容易ではない。陰極材料としては仕事関数の小さい金属材料が選択されるが、材料の安定性や蒸着特性などを考慮すると、仕事関数はMgの3.7eVが下限値である。電子輸送材料がAlq3 である場合、その最低非占有軌道(LUMO)レベルは約2.5eVであるから、1.2eVものエネルギー障壁が存在する。実際にはMgの活性が高すぎるため、5〜10%程度のAgと合金化あるいは共蒸着し安定化させるので、エネルギー障壁は更に大きくなる。 On the other hand, injection of electrons from the cathode 7 into the electron transport layer 6 is not so easy. As the cathode material, a metal material having a small work function is selected. However, considering the stability of the material and the vapor deposition characteristics, the work function has a lower limit of 3.7 eV of Mg. If the electron transport material is Alq 3 , its lowest unoccupied orbital (LUMO) level is about 2.5 eV, so there is an energy barrier of 1.2 eV. Actually, Mg activity is too high, and alloying or co-evaporation with about 5 to 10% of Ag is performed for stabilization, so that the energy barrier is further increased.

1997年にTangらは、Alq3 と陰極(MgAg及びAl)との間にバッファー層として1nm以下の膜厚のフッ化リチウムLiFを挿入することによって、駆動電圧が低下し、電子の注入効率が劇的に向上することを見出した(Appl. Phys. Lett., 70, 152, (1997))。 In 1997, Tang et al. Reduced the driving voltage and increased the electron injection efficiency by inserting lithium fluoride LiF with a thickness of 1 nm or less as a buffer layer between Alq 3 and the cathode (MgAg and Al). It was found to improve dramatically (Appl. Phys. Lett., 70, 152, (1997)).

しかしながら、正孔の注入効率及び移動度とのバランスを考えると、まだまだ電子の注入効率及び移動度は低く、不十分であると言わざるを得ない。   However, considering the balance between the hole injection efficiency and the mobility, it must be said that the electron injection efficiency and the mobility are still low and insufficient.

例えば、発光材料の種類によっては、電子の注入が不十分であるか、または発光層5と電子輸送層6の最高占有軌道(HOMO)のエネルギー障壁が充分でないために、正孔が発光層5を通りぬけて電子輸送層6にまで侵入し、電子輸送層6で正孔と電子が再結合し、色純度を低下させる望ましくない発光を発生させるとともに、発光効率の低下をもたらすことがある。   For example, depending on the type of the luminescent material, the injection of electrons is insufficient or the energy barrier of the highest occupied orbit (HOMO) between the luminescent layer 5 and the electron transport layer 6 is not sufficient, so that the holes are emitted from the luminescent layer 5. May penetrate into the electron transport layer 6 to recombine holes and electrons in the electron transport layer 6 to generate undesirable light emission that lowers the color purity, and may cause a decrease in light emission efficiency.

従って、低駆動電圧、高電力効率、高色純度の有機EL素子を開発するためには、Alq3 に代わる高性能の電子輸送材料が必要である。 Therefore, in order to develop an organic EL element having a low driving voltage, high power efficiency, and high color purity, a high-performance electron transport material replacing Alq 3 is necessary.

さて、9,10-ジフェニルアントラセンは青色の蛍光を示し、蛍光量子収率ηは〜1で青色領域の蛍光標準物質としてよく知られている。   Now, 9,10-diphenylanthracene exhibits blue fluorescence, and the fluorescence quantum yield η is ˜1, which is well known as a fluorescence standard substance in the blue region.

このため、9,10-ジフェニルアントラセン誘導体は、青色発光材料として盛んに研究されてきた。9,10-ジフェニルアントラセン誘導体に関する多くの特許が公開されているが、そのほとんどは青色発光材料としてのものである(例えば、特開2002−121547、特開平10−228982、特開2001−335516等々。)。   For this reason, 9,10-diphenylanthracene derivatives have been actively studied as blue light-emitting materials. Many patents relating to 9,10-diphenylanthracene derivatives have been published, most of which are blue light-emitting materials (for example, JP-A No. 2002-121547, JP-A No. 10-228982, JP-A No. 2001-335516, etc.) .)

後述の特許文献1では、電子輸送層を複数の層で構成し、9,10-ジフェニルアントラセン誘導体を発光層に隣接する電子輸送層に含有させた有機EL素子が提案されている。しかし、その目的は発光動作寿命の改良であり、9,10-ジフェニルアントラセン誘導体を主たる電子輸送材料として用いるものではない。従って、陰極に隣接している電子輸送層には9,10-ジフェニルアントラセン誘導体は含まれておらず、発光層に隣接する電子輸送層においても0.1〜25体積%の比率で混合されたドーパントとして含有されているにすぎない。また、電子輸送材料であるAlq3 に9,10-ジ(2-ナフチル)アントラセン(ADN)をドープした実施例では、ADNのドープ量を5体積%から10体積%へ増加させると輝度収量が低下する傾向が示されている。 Patent Document 1 described later proposes an organic EL element in which an electron transport layer is composed of a plurality of layers and a 9,10-diphenylanthracene derivative is contained in an electron transport layer adjacent to a light emitting layer. However, the purpose is to improve the light emitting operation lifetime, and the 9,10-diphenylanthracene derivative is not used as a main electron transporting material. Therefore, the electron transport layer adjacent to the cathode does not contain the 9,10-diphenylanthracene derivative, and the electron transport layer adjacent to the light emitting layer is also mixed at a ratio of 0.1 to 25% by volume. It is only contained as a dopant. Further, in the example in which 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (ADN) is doped into Alq 3 which is an electron transport material, the luminance yield is increased when the doping amount of ADN is increased from 5% by volume to 10% by volume. A downward trend is shown.

特開2003−51388号公報(第2及び4−8頁、図4及び5、表1及び2)JP 2003-51388 A (pages 2 and 4-8, FIGS. 4 and 5, Tables 1 and 2)

本発明の目的は、上記のような実情に鑑み、電子輸送特性が改善された有機電界発光素子、及びこれを用いた表示装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an organic electroluminescent element having improved electron transport characteristics and a display device using the same in view of the above situation.

即ち、本発明は、少なくとも発光層及び電子輸送層が陽極と陰極との間に設けられている有機電界発光素子であって、前記電子輸送層の主たる構成成分が、アントラセンの9位の炭素原子、或いは9位と10位の炭素原子にフェニル基及び/又はナフチル基が結合してなる置換アントラセンを主骨格とする有機化合物である、有機電界発光素子に係わり、また、この有機電界発光素子からなる発光装置にも係わるものである。   That is, the present invention is an organic electroluminescent device in which at least a light emitting layer and an electron transport layer are provided between an anode and a cathode, and the main component of the electron transport layer is a carbon atom at the 9th position of anthracene. Or an organic electroluminescent device, which is an organic compound having a main skeleton of a substituted anthracene formed by bonding a phenyl group and / or a naphthyl group to the 9th and 10th carbon atoms, and from the organic electroluminescent device This also relates to a light emitting device.

低駆動電圧、高電力効率、高色純度の有機電界発光素子を開発するためには、Alq3 に代わる高性能の電子輸送材料が必要とされているが、発光層のホスト材料がAlq3 である場合、正孔輸送層、発光層及び陰極のエネルギーレベルを考慮すると、電子輸送材料の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)のエネルギーレベルは、Alq3 のそれ(HOMO〜5.6eV、LUMO〜2.5eV)よりも0.2〜0.5eV程度低いことが望ましい。 Low driving voltage, high power efficiency, in order to develop an organic electroluminescent device having high color purity, although high performance electron transporting material in place of Alq 3 is required, the host material of the light-emitting layer with Alq 3 In some cases, considering the energy levels of the hole transport layer, the light emitting layer and the cathode, the energy level of the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the electron transport material is that of Alq 3 (HOMO˜5 .6 eV, LUMO to 2.5 eV) is preferably about 0.2 to 0.5 eV lower.

本発明者の研究によれば、前記置換アントラセンを主骨格とする多くの前記有機化合物のエネルギーレベルは、HOMO〜5.8eV、LUMO〜2.7eVであり、上記の条件を満たしている。この点で、前記有機化合物は電子輸送材料として理想的である。   According to the study of the present inventors, the energy levels of many organic compounds having the substituted anthracene as a main skeleton are HOMO to 5.8 eV and LUMO to 2.7 eV, which satisfy the above-mentioned conditions. In this respect, the organic compound is ideal as an electron transport material.

また、本発明者は、第一原理量子化学計算によって、主骨格が前記置換アントラセン
であれば、アルキル基、炭素原子数5〜14のアリール基、スチリル基などの炭化水素基で主骨格の芳香族環を置換・修飾しても、HOMO・LUMOの分子軌道は主骨格部分にあり、HOMO・LUMOの電子構造は本質的に変わらないことを見出した。
In addition, the present inventor has found that when the main skeleton is the substituted anthracene by a first-principles quantum chemistry calculation, the main skeleton is aromatic with a hydrocarbon group such as an alkyl group, an aryl group having 5 to 14 carbon atoms, or a styryl group. It was found that the molecular orbital of HOMO / LUMO is in the main skeleton, and the electronic structure of HOMO / LUMO is essentially unchanged even when the group ring is substituted / modified.

即ち、前記置換アントラセンを主骨格とする前記有機化合物は、上記のエネルギー構造を逸脱しない限り、Alq3 に代わる高性能の電子輸送材料の候補となりうる。 That is, the organic compound having the substituted anthracene as the main skeleton can be a candidate for a high-performance electron transport material that can replace Alq 3 as long as it does not deviate from the above energy structure.

本発明の有機電界発光素子では、電子輸送層にAlq3 を用いた場合と比較すると、電子輸送性が向上するため、駆動電圧が低下し、駆動電圧が低下することによって電力効率も向上する。また、発光層以外での望ましくない発光が減少し、発光の色純度が向上する。 In the organic electroluminescent element of the present invention, compared with the case where Alq 3 is used for the electron transport layer, the electron transport property is improved, so that the drive voltage is lowered, and the power efficiency is also improved by lowering the drive voltage. Further, undesirable light emission other than in the light emitting layer is reduced, and the color purity of the light emission is improved.

勿論、電子輸送層として有用であるためには熱的安定性や蒸着性などの、有機電界発光素子の材料として一般的に要求される性能も同時に満たす必要があるが、これは前記置換アントラセンに導入される置換基を適宜選択すること等で達成できる。   Of course, in order to be useful as an electron transport layer, it is necessary to satisfy the performance generally required as a material of an organic electroluminescence device, such as thermal stability and vapor deposition property. This can be achieved by appropriately selecting the substituent to be introduced.

また、本発明の発光装置は、本発明の有機電界発光素子を用いているため、低電圧駆動が可能であり、電力効率にも優れている。また、カラーディスプレイ等に応用した場合には、色再現性が向上する。   Moreover, since the light emitting device of the present invention uses the organic electroluminescent element of the present invention, it can be driven at a low voltage and has excellent power efficiency. In addition, when applied to a color display or the like, color reproducibility is improved.

本発明において、前記電子輸送層における前記有機化合物の割合が50質量%以上であるのがよい。   In this invention, it is good that the ratio of the said organic compound in the said electron carrying layer is 50 mass% or more.

また、前記有機化合物の主骨格が9-フェニルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は前記フェニル基の1’位、2’位及び6’位の炭素原子上に非局在化しているのがよい。   The main skeleton of the organic compound is 9-phenylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound are mainly formed by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. It is preferable that a part of the π orbitals be delocalized on the 1′-position, 2′-position and 6′-position carbon atom of the phenyl group.

具体的には、前記有機化合物は、下記一般式(1)で示される有機化合物であるのがよい。
一般式(1):

Figure 2005174675
(但し、前記一般式(1)において、R1及びR2は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1は、炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜9の整数であり、mとpの和は0〜5の整数であって、n、mまたはpがそれぞれ2以上のときは、R1、R2及びAr1は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。) Specifically, the organic compound may be an organic compound represented by the following general formula (1).
General formula (1):
Figure 2005174675
(In the general formula (1), R 1 and R 2 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 is 6 to 14 carbon atoms.) In addition, n is an integer of 0 to 9, and the sum of m and p is an integer of 0 to 5, and when n, m, or p is 2 or more, R 1 , R 2 and Ar 1 are the same or different groups.

或いは、前記有機化合物の主骨格が9-ナフチルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は、前記ナフチル基の前記アントラセン環との結合位置の炭素原子及びその両隣の炭素原子の上に非局在化しているのがよい。   Alternatively, the main skeleton of the organic compound is 9-naphthylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and the lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound are mainly formed by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. It is preferable that a part of the π orbitals be delocalized on the carbon atom at the bonding position of the naphthyl group to the anthracene ring and on the adjacent carbon atoms.

具体的には、前記有機化合物は、下記一般式(2)で示される有機化合物であるのがよい。
一般式(2):

Figure 2005174675
(但し、前記一般式(2)において、R1及びR2は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1は炭素原子数5〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜9の整数であり、mとpの和は0〜7の整数であって、n、mまたはpがそれぞれ2以上のときは、R1、R2及びAr1は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。) Specifically, the organic compound may be an organic compound represented by the following general formula (2).
General formula (2):
Figure 2005174675
(In the general formula (2), R 1 and R 2 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 is a group having 5 to 14 carbon atoms. N is an integer of 0 to 9, and the sum of m and p is an integer of 0 to 7, and when n, m or p is 2 or more, R is 1 , R 2 and Ar 1 are the same or different groups.

或いは、前記有機化合物の主骨格が9,10-ジフェニルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は前記フェニル基の1’位、2’位、6’位、1”位、2”位及び6”位の炭素原子上に非局在化しているのがよい。   Alternatively, the main skeleton of the organic compound is 9,10-diphenylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and the lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound are mainly 14 carbon atoms forming the anthracene ring. Are partly delocalized on the carbon atoms at the 1′-position, 2′-position, 6′-position, 1 ″ -position, 2 ″ -position and 6 ″ -position of the phenyl group. It is good to have.

具体的には、前記有機化合物は、下記一般式(3)で示される有機化合物であるのがよい。
一般式(3):

Figure 2005174675
(但し、前記一般式(3)において、R1〜R3は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1及びAr2は炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜8の整数であり、mとpの和およびlとqの和は、0〜5の整数であって、n、m、l、pまたはqがそれぞれ2以上のときは、R1、R2、R3、Ar1及びAr2は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。) Specifically, the organic compound may be an organic compound represented by the following general formula (3).
General formula (3):
Figure 2005174675
(In the general formula (3), R 1 to R 3 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 and Ar 2 have 6 carbon atoms. N is an integer of 0 to 8, and the sum of m and p and the sum of l and q are integers of 0 to 5, and n, m, When l, p or q is 2 or more, R 1 , R 2 , R 3 , Ar 1 and Ar 2 are the same or different groups, respectively.

或いは、前記有機化合物の主骨格が9-ナフチル-10-フェニルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は、前記ナフチル基の前記アントラセン環との結合位置の炭素原子及びその両隣の炭素原子、及び前記フェニル基の1”位、2”位及び6”位の炭素原子の上に非局在化しているのがよい。   Alternatively, the main skeleton of the organic compound is 9-naphthyl-10-phenylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound mainly includes 14 anthracene rings. A π orbit formed by a carbon atom, and a part thereof is a carbon atom at the bonding position of the naphthyl group to the anthracene ring and its adjacent carbon atoms, and the 1 ″ position and 2 ″ position of the phenyl group. And delocalized on the 6 ″ carbon atom.

具体的には、前記有機化合物は、下記一般式(4)で示される有機化合物であるのがよい。
一般式(4):

Figure 2005174675
(但し、前記一般式(4)において、R1〜R3は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar2及びAr3は炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜8の整数であり、mとpの和は0〜7の整数、lとqの和は0〜5の整数であって、n、m、l、pまたはqがそれぞれ2以上のときは、R1、R2、R3、Ar1及びAr2は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。) Specifically, the organic compound may be an organic compound represented by the following general formula (4).
General formula (4):
Figure 2005174675
(However, in the said General formula (4), R < 1 > -R < 3 > is a substituted or unsubstituted C1-C12 alkyl group or a cycloalkyl group, and Ar < 2 > and Ar < 3 > are 6 carbon atoms. And n is an integer of 0 to 8, the sum of m and p is an integer of 0 to 7, and the sum of l and q is an integer of 0 to 5. , N, m, l, p or q are each 2 or more, R 1 , R 2 , R 3 , Ar 1 and Ar 2 are the same or different groups.)

或いは、前記有機化合物の主骨格が9,10-ジナフチルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は、2つの前記ナフチル基の前記アントラセン環との結合位置の炭素原子及びその両隣の炭素原子の上に非局在化しているのがよい。   Alternatively, the main skeleton of the organic compound is 9,10-dinaphthylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound mainly includes 14 carbons forming the anthracene ring. Π orbitals formed by atoms, and some of them may be delocalized on the carbon atom at the position of bonding of the two naphthyl groups to the anthracene ring and on the adjacent carbon atoms. .

具体的には、前記有機化合物は、下記一般式(5)で示される有機化合物であるのがよい。
一般式(5):

Figure 2005174675
(但し、前記一般式(3)において、R1〜R3は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1及びAr2は炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜8の整数であり、mとpの和およびlとqの和は、0〜7の整数であって、n、m、l、pまたはqがそれぞれ2以上のときは、R1、R2、R3、Ar1及びAr2は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。) Specifically, the organic compound may be an organic compound represented by the following general formula (5).
General formula (5):
Figure 2005174675
(In the general formula (3), R 1 to R 3 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 and Ar 2 have 6 carbon atoms. N is an integer of 0 to 8, and the sum of m and p and the sum of l and q are integers of 0 to 7, and n, m, When l, p or q is 2 or more, R 1 , R 2 , R 3 , Ar 1 and Ar 2 are the same or different groups, respectively.

本発明に基づく有機電界発光素子において、前記発光層が正孔輸送性発光層であるのもよい。これは、正孔輸送層と電子輸送層とが積層されたシングルへテロ構造である。或いは、正孔輸送層と発光層と電子輸送層とが順次積層されたダブルへテロ構造であるのもよい。   In the organic electroluminescent device according to the present invention, the light emitting layer may be a hole transporting light emitting layer. This is a single heterostructure in which a hole transport layer and an electron transport layer are stacked. Alternatively, a double hetero structure in which a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer are sequentially stacked may be used.

更に、無機系材料からなる電極と有機系材料からなる電荷輸送層との間をスムーズにつなぐバッファ層として、陽極と正孔輸送層又は正孔輸送性発光層との間に正孔注入層が設けられているのがよく、或いは、陰極と前記電子輸送層との間にバッファー層が設けられているのがよい。   Furthermore, as a buffer layer that smoothly connects between an electrode made of an inorganic material and a charge transport layer made of an organic material, a hole injection layer is provided between the anode and the hole transport layer or the hole transporting light emitting layer. It may be provided, or a buffer layer may be provided between the cathode and the electron transport layer.

本発明に基づく発光装置において、前記有機電界発光素子が複数の画素に対応して設けられ、自発光型の表示装置として構成されているのがよい。   In the light emitting device according to the present invention, the organic electroluminescent element is preferably provided corresponding to a plurality of pixels and configured as a self-luminous display device.

以下、本発明の好ましい実施の形態に基づく有機電界発光素子、及びこれを用いた発光装置の例である表示装置について図面参照下に詳細に説明する。   Hereinafter, an organic electroluminescent element according to a preferred embodiment of the present invention and a display device as an example of a light emitting device using the same will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に基づく有機電界発光素子10の概略断面図である。
Embodiment 1
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic electroluminescent element 10 according to Embodiment 1 of the present invention.

図1に示す有機電界発光素子10では、透明基板1の上に透光性の陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、及び陰極7が積層され、保護層8によって封止されている。   In the organic electroluminescent element 10 shown in FIG. 1, a transparent anode 2, a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6, and a cathode 7 are laminated on a transparent substrate 1. And is sealed by the protective layer 8.

このような有機電界発光素子10においては、陽極2と陰極7との間に直流電源50を用いて直流電圧を印加することにより、陽極2からは正孔が正孔注入層3へ注入され、この正孔が正孔輸送層4を経て発光層5に到達し、また、陰極7からは電子が注入され、この電子が電子輸送層6を経て発光層5に到達する。この結果、発光層5において正孔と電子の再結合が生じ、再結合反応によって励起された発光物質が所定波長の発光を生じる。   In such an organic electroluminescent device 10, by applying a DC voltage between the anode 2 and the cathode 7 using a DC power supply 50, holes are injected from the anode 2 into the hole injection layer 3, The holes reach the light emitting layer 5 through the hole transport layer 4, and electrons are injected from the cathode 7, and the electrons reach the light emitting layer 5 through the electron transport layer 6. As a result, recombination of holes and electrons occurs in the light emitting layer 5, and the light emitting material excited by the recombination reaction emits light of a predetermined wavelength.

有機電界発光素子10は、発光光が透明基板1の側から出射される下面発光型又は基板透過型(ボトムエミッション型)の有機電界発光素子である。   The organic electroluminescence device 10 is a bottom emission type or substrate transmission type (bottom emission type) organic electroluminescence device in which emitted light is emitted from the transparent substrate 1 side.

基板1は、例えば、ガラス、プラスチック等の光透過性を有する材料を適宜用いることができる。また、有機電界発光素子を他の表示素子と組み合わせて用いる場合や、後述するように多数の有機電界発光素子をマトリックス状に配置して表示装置等を形成する場合には、各素子間で基板を共用してもよい。また、例えばアクティブマトリックス駆動する場合には、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)を共通の基板上に形成することも可能である。   For the substrate 1, for example, a light-transmitting material such as glass or plastic can be used as appropriate. When an organic electroluminescent element is used in combination with another display element, or when a large number of organic electroluminescent elements are arranged in a matrix to form a display device or the like as will be described later, a substrate is formed between the elements. May be shared. For example, in the case of active matrix driving, a TFT (Thin Film Transistor) can be formed on a common substrate.

陽極2を構成する材料は、仕事関数がなるべく大きなものがよい。また、本実施の形態では、陽極2は光透過性である必要があり、構成材料として、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)や酸化錫や酸化亜鉛等を用いる。   The material constituting the anode 2 should have a work function as large as possible. Further, in the present embodiment, the anode 2 needs to be light transmissive, and for example, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), tin oxide, zinc oxide, or the like is used as a constituent material.

一方、陰極7を構成する材料は、仕事関数がなるべく小さなものがよく、例えば、マグネシウム、カルシウム、インジウム、リチウム、アルミニウム、銀やこれらの合金が好ましい。   On the other hand, the material constituting the cathode 7 should have a work function as small as possible. For example, magnesium, calcium, indium, lithium, aluminum, silver and alloys thereof are preferable.

なお、図1に示した積層順を逆順にして、陰極7を透明基板1の上に形成する構造にすることもできる。この場合には、陰極7は、上述した材料の中から光透過性を有する材料を適宜選択して用いることとし、特に、有機電界発光素子10の発光光の波長領域において30%より多くの光を透過する材料が好ましく用いられ、その厚さを薄く、例えば50nm以下に形成して光が透過できるようにする。   Note that the cathode 7 can be formed on the transparent substrate 1 by reversing the stacking order shown in FIG. In this case, for the cathode 7, a material having optical transparency is appropriately selected from the materials described above, and more than 30% of light is emitted in the wavelength region of the emitted light of the organic electroluminescent element 10. A material that transmits light is preferably used, and its thickness is thin, for example, 50 nm or less so that light can be transmitted.

この場合、陽極2が光透過性である必要はないので、例えば、ニッケル、金、白金、パラジウム、セレン、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、レニウム、タングステン、モリブデン、クロム、タンタル、ニオブやこれらの合金、酸化物、或いは、ITO、酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタン等が用いられる。   In this case, since the anode 2 does not need to be light transmissive, for example, nickel, gold, platinum, palladium, selenium, rhodium, ruthenium, iridium, rhenium, tungsten, molybdenum, chromium, tantalum, niobium and alloys thereof, An oxide or ITO, tin oxide, zinc oxide, titanium oxide, or the like is used.

正孔注入層3の材料としては、ポリフェニレンビニレン(PPV)などの伝導性ポリマー、銅フタロシアニン錯体(CuPc)、スターバースト型アミン、トリフェニルアミンの2量体や3量体や4量体、例えば4,4’,4”-トリス(N-(2-ナフチル)-N-フェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)などの材料を適宜選択して単層もしくは積層して用いることができる。   Examples of the material for the hole injection layer 3 include conductive polymers such as polyphenylene vinylene (PPV), copper phthalocyanine complex (CuPc), starburst amine, and diphenyl, trimer, and tetramer of triphenylamine. A material such as 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (2-naphthyl) -N-phenylamino) triphenylamine (2-TNATA) can be appropriately selected and used as a single layer or a stacked layer.

正孔輸送層4の材料としては、ベンジジン又はその誘導体、スチリルアミン又はその誘導体、トリフェニルメタン又はその誘導体をはじめ、ポルフィリン又はその誘導体、トリアゾール又はその誘導体、イミダゾール又はその誘導体、オキサジアゾール又はその誘導体、ポリアリールアルカン又はその誘導体、フェニレンジアミン又はその誘導体、アリールアミン又はその誘導体、オキサゾール又はその誘導体、アントラセン又はその誘導体、フルオレノン又はその誘導体、ヒドラゾン又はその誘導体、スチルベン又はその誘導体、またはポリシラン系化合物、ビニルカルバゾール系化合物、チオフェン系化合物、アニリン系化合物等の複素環式共役系のモノマー、オリゴマー、ポリマー等が挙げられる。   The material of the hole transport layer 4 includes benzidine or a derivative thereof, styrylamine or a derivative thereof, triphenylmethane or a derivative thereof, porphyrin or a derivative thereof, triazole or a derivative thereof, imidazole or a derivative thereof, oxadiazole or a derivative thereof. Derivative, polyarylalkane or derivative thereof, phenylenediamine or derivative thereof, arylamine or derivative thereof, oxazole or derivative thereof, anthracene or derivative thereof, fluorenone or derivative thereof, hydrazone or derivative thereof, stilbene or derivative thereof, or polysilane compound And heterocyclic conjugated monomers such as vinylcarbazole compounds, thiophene compounds, and aniline compounds, oligomers, polymers, and the like.

具体的には、N,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(NPB)、N,N’-ビス(4’-ビス(3-メチルフェニル)アミノ-4-ビフェニリル)-N,N’-ジフェニルベンジジン(TPTE)、α-ナフチルフェニルジアミン、ポルフィリン、金属テトラフェニルポルフィリン、金属ナフタロシアニン、4,4’,4”-トリメチルトリフェニルアミン、4,4’,4”-トリス(m-トリルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m-MTDATA)、N,N,N’,N’-テトラキス(p-トリル)p-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラフェニルビフェニル-4,4’-ジアミン、N-フェニルカルバゾール、4-ジ-p-トリルアミノスチルベン、ポリ(パラフェニレンビニレン)、ポリ(チオフェンビニレン)、ポリ(2,2’-チエニルピロール)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。   Specifically, N, N′-di (1-naphthyl) -N, N′-diphenylbenzidine (NPB), N, N′-bis (4′-bis (3-methylphenyl) amino-4-biphenylyl ) -N, N′-diphenylbenzidine (TPTE), α-naphthylphenyldiamine, porphyrin, metal tetraphenylporphyrin, metal naphthalocyanine, 4,4 ′, 4 ″ -trimethyltriphenylamine, 4,4 ′, 4 ″ -Tris (m-tolylphenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), N, N, N ', N'-tetrakis (p-tolyl) p-phenylenediamine, N, N, N', N'-tetra Phenylbiphenyl-4,4′-diamine, N-phenylcarbazole, 4-di-p-tolylaminostilbene, poly (paraphenylenevinylene), poly (thiophenevinylene), poly (2,2′-thienylpyrrole), etc. Can be mentioned But it is not limited thereto.

発光材料としては、公知の材料を適宜選択して用いることができる。例として、赤色発光層としてはトリス(8-キノリノラト)アルミニウム(III)(Alq3 )に4-ジシアノメチレン-6-(p-ジメチルアミノスチリル)-2-メチル-4H-ピラン(DCM)を数%ドープしたもの、緑色発光層としてはAlq3 にクマリンを数%ドープしたもの、青色発光層としては4,4-ビス(2,2-ジフェニルエテン-1-イル)ビフェニル(DPVBi)などを挙げることができる。 As the light emitting material, a known material can be appropriately selected and used. As an example, the red light emitting layer includes tris (8-quinolinolato) aluminum (III) (Alq 3 ) and 4-dicyanomethylene-6- (p-dimethylaminostyryl) -2-methyl-4H-pyran (DCM). % Doped, Alq 3 doped with a few percent of coumarin, blue emitting layer 4,4-bis (2,2-diphenylethen-1-yl) biphenyl (DPVBi), etc. be able to.

電子輸送層6の主たる構成材料は、前記置換アントラセンを主骨格とする前記有機化合物である。   The main constituent material of the electron transport layer 6 is the organic compound having the substituted anthracene as a main skeleton.

電子輸送層6と陰極7との間にバッファー層として、酸化リチウム、酸化セシウム、フッ化リチウムなどのアルカリ金属元素の酸化物やフッ化物、或いはアルカリ土類金属元素の酸化物やフッ化物からなる層を挿入すると、電子の注入効率が上がり、より好ましい。   A buffer layer between the electron transport layer 6 and the cathode 7 is made of an oxide or fluoride of an alkali metal element such as lithium oxide, cesium oxide or lithium fluoride, or an oxide or fluoride of an alkaline earth metal element. Inserting a layer is more preferable because the electron injection efficiency is increased.

上述した材料による多層膜の作製は、真空蒸着やスピンコートなどの周知の方法を用いて行うことができる。   Fabrication of the multilayer film using the above-described materials can be performed using a known method such as vacuum deposition or spin coating.

なお、本実施の形態に基づく有機EL素子を駆動するときは、大気中の水分や酸素等による影響を排除し、安全性を高めるために、あらかじめ、例えばフッ化マグネシウムや窒化シリコンSiNxなどの封止剤による保護層8で封止するか、あるいは、周囲空間を乾燥した不活性ガスでパージするか真空に引いた状態にしておくことが望ましい。 When driving the organic EL element according to the present embodiment, in order to eliminate the influence of moisture, oxygen, etc. in the atmosphere and improve safety, for example, magnesium fluoride, silicon nitride SiN x or the like is used in advance. It is desirable to seal with a protective layer 8 with a sealant, or to purge the surrounding space with a dry inert gas or to be in a vacuum state.

図2は、有機電界発光素子10の積層構造のエネルギー準位をバンドモデルで模式的に示したものである。   FIG. 2 schematically shows the energy level of the laminated structure of the organic electroluminescent element 10 using a band model.

図2は、陽極2の材料としてITOを、正孔注入層3の材料として2-TNATAを、正孔輸送層4の材料としてTPTEを、発光層5のホスト材料としてAlq3 を、電子輸送層6の材料として9,10-ジフェニルアントラセン誘導体を、陰極7と電子輸送層6との間のバッファー層の材料として酸化リチウムを、そして陰極7の材料としてMg95Ag5を用いた場合のものである。 FIG. 2 shows ITO as the material of the anode 2, 2-TNATA as the material of the hole injection layer 3, TPTE as the material of the hole transport layer 4, Alq 3 as the host material of the light emitting layer 5, and the electron transport layer. In this case, 9,10-diphenylanthracene derivative is used as the material for lithium 6, lithium oxide is used as the material for the buffer layer between the cathode 7 and the electron transport layer 6, and Mg 95 Ag 5 is used as the material for the cathode 7. is there.

図2中、E2 とE7 は、各層の材料の仕事関数であり、H3、H4、H5、H6は、各層の材料の最高占有分子軌道(HOMO)のレベルを示し、L3、L4、L5、L6は、各層の材料の最低非占有分子軌道(LUMO)のレベルを示している。ここで、添え字の数字は層の番号である。なお、バッファー層の酸化リチウムの仕事関数のデータは求められていないので、一般に行われているように、金属リチウムの仕事関数ELiの値で代用している。図2に示したエネルギー準位値は一例であって、材質によって種々に変化するものである。 In FIG. 2, E 2 and E 7 are the work functions of the materials of the respective layers, and H 3 , H 4 , H 5 , and H 6 indicate the levels of the highest occupied molecular orbitals (HOMO) of the materials of the respective layers. 3 , L 4 , L 5 and L 6 indicate the level of the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) of the material of each layer. Here, the subscript number is the layer number. Since data on the work function of lithium oxide in the buffer layer has not been obtained, the value of the work function E Li of metal lithium is used instead , as is generally done. The energy level value shown in FIG. 2 is an example, and changes variously depending on the material.

図2から、電子輸送層6として前記9,10-ジフェニルアントラセン誘導体を用いた場合、Alq3と比べてLUMOレベルが低く、Liの仕事関数に近いため、電子注入に対するエネルギー障壁が低減されることがわかる。また、前記材料は電子移動度も比較的大きいので、全体として駆動電圧が低下する。また、発光層5がAlq3以外のホール輸送性の高い材料である場合、電子輸送層6のHOMOレベルが深いため、ホールを発光層5中に有効に閉じこめ、発光効率を向上させることができると共に、バソクプロイン(BCP)やビス-(2-メチル-8-キノリノラト)-4-(フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(B-Alq)などの不安定なホールブロック材料が不要となる。 From FIG. 2, when the 9,10-diphenylanthracene derivative is used as the electron transport layer 6, the LUMO level is lower than that of Alq 3 and is close to the work function of Li, so that the energy barrier against electron injection is reduced. I understand. In addition, since the material has a relatively high electron mobility, the driving voltage is lowered as a whole. Further, when the light emitting layer 5 is made of a material having a high hole transport property other than Alq 3 , the HOMO level of the electron transport layer 6 is deep, so that holes can be effectively confined in the light emitting layer 5 and the light emission efficiency can be improved. In addition, unstable hole block materials such as bathocuproine (BCP) and bis- (2-methyl-8-quinolinolato) -4- (phenylphenolato) aluminum (III) (B-Alq) are not required.

実施の形態2
図3は、本発明の実施の形態2に基づく有機電界発光素子20の概略断面図である。
Embodiment 2
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the organic electroluminescent element 20 according to the second embodiment of the present invention.

有機電界発光素子20は、素子の上部方向へ発光を取り出す上面発光型(トップエミッション型)の素子として構成されている点を除けば、基本的な構成は有機電界発光素子10と同じである。即ち、透光性の陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、及び陰極7が積層され、保護層8によって封止されている構造は全く同一である。   The basic configuration of the organic electroluminescent element 20 is the same as that of the organic electroluminescent element 10 except that the organic electroluminescent element 20 is configured as a top emission type (top emission type) element that extracts light emitted upward from the element. That is, the light-transmitting anode 2, the hole injection layer 3, the hole transport layer 4, the light emitting layer 5, the electron transport layer 6 and the cathode 7 are laminated and sealed by the protective layer 8 in exactly the same structure. It is.

異なっているのは、ITO透明電極等からなる陽極2の下部に、例えばアルミニウム等の適当な金属層による光反射層11が設けられていることである。このため、発光層5から出射された光は、光反射層11で反射され、陰極7Bを透過して出射される。   The difference is that a light reflecting layer 11 made of an appropriate metal layer such as aluminum is provided below the anode 2 made of an ITO transparent electrode or the like. For this reason, the light emitted from the light emitting layer 5 is reflected by the light reflecting layer 11 and is emitted through the cathode 7B.

このため、陰極7Bは光透過性であることが必要であり、実施の形態1で述べたように、仕事関数の小さいマグネシウム、カルシウム、インジウム、リチウム、アルミニウム、銀やこれらの合金の中から光透過性を有する材料を適宜選択して用いることする。   For this reason, the cathode 7B needs to be light-transmitting, and as described in Embodiment 1, light is selected from magnesium, calcium, indium, lithium, aluminum, silver, and alloys thereof having a small work function. A material having permeability is appropriately selected and used.

有機電界発光素子20では望ましい陽極材料としてITO等の光透過性の材料を用いることを前提としているため、光反射層11を設けることが必要になっている。実施の形態1で述べた、仕事関数が大きく陽極材料として適切なものを選択し、陽極2を光反射性に形成すれば、光反射層11を設ける必要はない。   Since the organic electroluminescent element 20 is based on the premise that a light-transmitting material such as ITO is used as a desirable anode material, it is necessary to provide the light reflecting layer 11. If a material having a large work function and suitable as an anode material described in the first embodiment is selected and the anode 2 is formed to be light reflective, it is not necessary to provide the light reflecting layer 11.

なお、実施の形態1と同様、積層順を逆順にした構造にすることも可能である。   Note that as in Embodiment Mode 1, a structure in which the stacking order is reversed may be employed.

このような上面発光型(トップエミッション型)の構造をとる利点は、基板1Bが透明である必要がなく、基板1Bの材料の選択の範囲が広がることや、基板1Bの上に例えばTFT等を形成しても、TFT等に邪魔されずに有機電界発光素子の発光部分の割合(発光面積率)を大きくとることができることである。   The advantage of adopting such a top emission type (top emission type) structure is that the substrate 1B does not need to be transparent, and the range of selection of the material of the substrate 1B is widened. For example, a TFT or the like is provided on the substrate 1B. Even if it is formed, the ratio (light emitting area ratio) of the light emitting portion of the organic electroluminescent element can be increased without being obstructed by the TFT or the like.

実施の形態3
図4は、図1に示した有機電界発光素子10又は図3に示した有機電界発光素子20を多数、マトリックス状に形成した表示装置30を模式的に示す平面図である。この表示装置30では、基板31の上に、下部電極と、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、及び電子輸送層6からなる積層体と、上部電極とが積層して形成されている。
Embodiment 3
FIG. 4 is a plan view schematically showing a display device 30 in which a large number of the organic electroluminescent elements 10 shown in FIG. 1 or the organic electroluminescent elements 20 shown in FIG. 3 are formed in a matrix. In this display device 30, a lower electrode, a laminate composed of a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, and an electron transport layer 6, and an upper electrode are laminated on a substrate 31. Is formed.

また、表示装置30の駆動方式が画素毎にTFTを備えたアクティブマトリックス方式である場合には、基板31と下部電極との間に、TFT形成層が設けられている。   Further, when the driving method of the display device 30 is an active matrix method in which a TFT is provided for each pixel, a TFT formation layer is provided between the substrate 31 and the lower electrode.

基板31は、ガラス基板、シリコン基板、プラスチック基板、さらにはTFTが形成されたTFT基板などからなる。特にこの表示装置30が基板31の側から発光光を取り出す基板透過型(ボトムエミッション型)である場合には、基板31は光透過性を有する材料で構成されることとする。   The substrate 31 is made of a glass substrate, a silicon substrate, a plastic substrate, a TFT substrate on which a TFT is formed, or the like. In particular, when the display device 30 is a substrate transmission type (bottom emission type) that extracts emitted light from the substrate 31 side, the substrate 31 is made of a light-transmitting material.

また基板31上に形成された下部電極は、陽極または陰極として用いられるものである。この下部電極は、表示装置30の駆動方式に適する形状にパターンニングされていることとする。   The lower electrode formed on the substrate 31 is used as an anode or a cathode. The lower electrode is patterned into a shape suitable for the driving method of the display device 30.

例えば、この表示装置30の駆動方式が単純マトリックス方式である場合には、下部電極は、例えば図5に示すようなストライプ状に形成される。   For example, when the driving method of the display device 30 is a simple matrix method, the lower electrode is formed in a stripe shape as shown in FIG. 5, for example.

また、表示装置30の駆動方式が画素毎にTFTを備えたアクティブマトリックス方式である場合には、下部電極は、複数配列された各画素32に対応してパターン形成され、同様に各画素32に設けられた(図示省略した)TFTに対して、これらのTFTを覆う層間絶縁膜に形成された(図示省略した)コンタクトホールを介して、それぞれが電気的に接続されている。   When the driving method of the display device 30 is an active matrix method in which a TFT is provided for each pixel, the lower electrode is patterned to correspond to each of the plurality of pixels 32 arranged in the same manner. The provided TFTs (not shown) are electrically connected through contact holes (not shown) formed in an interlayer insulating film covering these TFTs.

一方、上部電極は、下部電極が陽極である場合には陰極として用いられ、下部電極が陰極である場合には陽極として用いられる。   On the other hand, the upper electrode is used as a cathode when the lower electrode is an anode, and is used as an anode when the lower electrode is a cathode.

そして、表示装置30が、単純マトリックス方式である場合には、上部電極は、例えば図5に示すように、ストライプ状の下部電極と交差するストライプ状に形成され、交点において下部電極のストライプと上部電極のストライプとが重なる領域が1つの画素32を形成する。即ち、交差領域において、上部電極と、下部電極と、これらに挟まれた前記積層体が1つの有機電界発光素子10又は20を形成する。   When the display device 30 is a simple matrix system, the upper electrode is formed in a stripe shape that intersects with the stripe-shaped lower electrode, for example, as shown in FIG. A region where the stripe of the electrode overlaps forms one pixel 32. That is, in the intersecting region, the upper electrode, the lower electrode, and the laminate sandwiched between them form one organic electroluminescent element 10 or 20.

また、この表示装置30が、アクティブマトリックス方式である場合には、上部電極は、基板31の上方を全面的に覆うベタ膜状に形成され、各画素32に共通の電極として用いられることとする。なお、表示装置30の駆動方式としてアクティブマトリックス方式を採用する場合には、TFT等に邪魔されずに有機電界発光素子の発光部分の割合(発光面積率)を大きくとることのできる上面発光型(トップエミッション型)とすることが望ましい。   Further, when the display device 30 is an active matrix system, the upper electrode is formed in a solid film shape that covers the entire surface of the substrate 31 and is used as a common electrode for each pixel 32. . When the active matrix method is adopted as the driving method of the display device 30, a top emission type (a light emitting area ratio) that can increase the ratio of the light emitting portion of the organic electroluminescent element without being obstructed by the TFT or the like ( Top emission type) is desirable.

図5は、1例として8×3RGB単純マトリックス方式の駆動方式を用いた平面ディスプレイの構造を例示するものである。図示の如く、例えばフルカラーディスプレイの場合は、赤(R)、緑(G)及び青(B)の各三原色光をそれぞれ発光可能な3種類の積層体43a、43b及び43cが、陽極41と陰極42との間に配されている。陰極と陽極は、ともにストライプ状にパターニングされ、互いにマトリックス状に直交している。陽極41と陰極42には、シフトレジスタ内蔵の制御回路44及び45により時系列的に信号電圧が印加され、その交点位置の有機電界発光素子が発光するように構成さている。かかる構成の平面ディスプレイは、文字・信号等のディスプレイとしては勿論、画像再生装置としても使用できる。また陰極42のストライプ状パターンを赤(R)、緑(G)、青(B)の各色毎に配し、マルチカラーあるいはフルカラーの全固体型フラットパネルディスプレイを構成することが可能となる。   FIG. 5 exemplifies the structure of a flat display using an 8 × 3 RGB simple matrix driving method as an example. As shown in the figure, for example, in the case of a full-color display, three types of laminates 43a, 43b, and 43c that can emit red (R), green (G), and blue (B) light respectively have an anode 41 and a cathode. 42. Both the cathode and the anode are patterned in a stripe shape and are orthogonal to each other in a matrix shape. A signal voltage is applied to the anode 41 and the cathode 42 in a time series by control circuits 44 and 45 with a built-in shift register, and the organic electroluminescent element at the intersection is configured to emit light. The flat display having such a configuration can be used not only as a display of characters / signals but also as an image reproducing device. Further, the stripe pattern of the cathode 42 is arranged for each color of red (R), green (G), and blue (B), so that a multi-color or full-color all solid-state flat panel display can be configured.

以下、本発明の好ましい実施例について具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although the preferable Example of this invention is described concretely, this invention is not limited to a following example.

実施例1
基板1としてガラス基板を用い、この上に陽極2として膜厚が190nmのITO層を形成し、更に正孔注入層3として2-TNATA層を35nmの厚さに、正孔輸送層4としてTPTE層を30nm、発光層5としてAlq3 を35nm、電子輸送層6として下記化学式6で表される9-フェニルアントラセン誘導体を15nm、バッファー層として酸化リチウムを0.5nm、陰極7としてMg95Ag5 を200nm、それぞれ真空蒸着によって順次形成し、下面発光型の有機電界発光素子を作製した。
Example 1
A glass substrate is used as the substrate 1, an ITO layer having a thickness of 190 nm is formed thereon as the anode 2, a 2-TNATA layer is formed as the hole injection layer 3 to a thickness of 35 nm, and a TPTE as the hole transport layer 4 is formed. The layer is 30 nm, the light emitting layer 5 is Alq 3 is 35 nm, the electron transport layer 6 is 15 nm of a 9-phenylanthracene derivative represented by the following chemical formula 6, the buffer layer is 0.5 nm of lithium oxide, and the cathode 7 is Mg 95 Ag 5. Were formed sequentially by vacuum deposition, and a bottom emission type organic electroluminescence device was produced.

化学式6:

Figure 2005174675
Chemical formula 6:
Figure 2005174675

このようにして作製された有機電界発光素子10の特性を測定したところ、電流密度25mA/cm2の時の駆動電圧は5.47V、発光効率は3.5Cd/A、電力効率は2.0lm/W、輝度は900Cd/m2、発光ピーク波長は520〜525nm(緑色)であった。 When the characteristics of the organic electroluminescent device 10 thus manufactured were measured, the driving voltage at a current density of 25 mA / cm 2 was 5.47 V, the luminous efficiency was 3.5 Cd / A, and the power efficiency was 2.0 lm. / W, luminance was 900 Cd / m 2 , and emission peak wavelength was 520 to 525 nm (green).

実施例2
電子輸送層6として下記化学式7で表される9,10-ジフェニルアントラセン誘導体を用いた以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
Example 2
An organic electroluminescent device was produced in the same manner as in Example 1 except that a 9,10-diphenylanthracene derivative represented by the following chemical formula 7 was used as the electron transport layer 6.

化学式7:

Figure 2005174675
Chemical formula 7:
Figure 2005174675

このようにして作製された有機電界発光素子10の特性を測定したところ、電流密度25mA/cm2の時の駆動電圧は5.92V、発光効率は3.5Cd/A、電力効率は1.8lm/W、輝度は885Cd/m2であった。発光ピーク波長は520〜525nmであり、実施例1と変わらなかった。 The characteristics of the organic electroluminescent device 10 thus fabricated were measured. The driving voltage at a current density of 25 mA / cm 2 was 5.92 V, the luminous efficiency was 3.5 Cd / A, and the power efficiency was 1.8 lm. / W, luminance was 885 Cd / m 2 . The emission peak wavelength was 520 to 525 nm, which was not different from Example 1.

実施例3
電子輸送層6として下記化学式8で表される9,10-ジフェニルアントラセン誘導体を用いた以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
Example 3
An organic electroluminescent element was produced in the same manner as in Example 1 except that a 9,10-diphenylanthracene derivative represented by the following chemical formula 8 was used as the electron transport layer 6.

化学式8:

Figure 2005174675
Chemical formula 8:
Figure 2005174675

このようにして作製された有機電界発光素子10の特性を測定したところ、電流密度25mA/cm2の時の駆動電圧は5.29V、発光効率は3.1Cd/A、電力効率は1.8lm/W、輝度は771Cd/m2であった。発光ピーク波長は520〜525nmであり、実施例1と変わらなかった。 The characteristics of the organic electroluminescent device 10 thus fabricated were measured. The driving voltage at a current density of 25 mA / cm 2 was 5.29 V, the luminous efficiency was 3.1 Cd / A, and the power efficiency was 1.8 lm. / W, luminance was 771 Cd / m 2 . The emission peak wavelength was 520 to 525 nm, which was not different from Example 1.

比較例1
比較例として、電子輸送層6としてAlq3 を用いた以外は、実施例1と同様にして有機電界発光素子を作製した。
Comparative Example 1
As a comparative example, an organic electroluminescent element was produced in the same manner as in Example 1 except that Alq 3 was used as the electron transport layer 6.

このようにして作製された有機電界発光素子10の特性を測定したところ、電流密度25mA/cm2の時の駆動電圧は6.51V、発光効率は3.1Cd/A、電力効率は1.5lm/W、輝度は782Cd/m2であった。発光ピーク波長は520〜525nmであり、実施例1と変わらなかった。 When the characteristics of the organic electroluminescent device 10 thus manufactured were measured, the driving voltage at a current density of 25 mA / cm 2 was 6.51 V, the luminous efficiency was 3.1 Cd / A, and the power efficiency was 1.5 lm. / W, luminance was 782 Cd / m 2 . The emission peak wavelength was 520 to 525 nm, which was not different from Example 1.

上記の実験から、電流密度25mA/cm2を同じに保ったとき、比較例1と比べて実施例1〜3はいずれも駆動電圧が低くなっており、電子の注入及び輸送の効率が向上したことを示している。実施例1及び2では、電流に対する発光効率も向上しており、この原因は電子注入及び輸送効率の向上によって、電子・ホールの閉じこめの効果が向上したためと考えられる。2つの効果の総合である電力効率は実施例1が最も良くなっているが、これは1分子中に9-フェニルアントラセン構造が2単位分含まれ、電子移動度が高いためと考えられる。 From the above experiment, when the current density was kept at 25 mA / cm 2 , the driving voltage was lower in each of Examples 1 to 3 than in Comparative Example 1, and the efficiency of electron injection and transportation was improved. It is shown that. In Examples 1 and 2, the light emission efficiency with respect to the current is also improved, and this is considered to be because the effect of confining electrons and holes is improved by improving the electron injection and transport efficiency. The power efficiency, which is the sum of the two effects, is the best in Example 1, which is thought to be due to the fact that two units of 9-phenylanthracene structure are contained in one molecule and the electron mobility is high.

なお、電子輸送性に重要な働きをするのは、9-フェニルアントラセン或いは9,10-ジフェニルアントラセンからなる主骨格部分であって、その他の置換基は熱的安定性の向上に寄与するものの、電子輸送性にはあまり重要ではない。   In addition, it is a main skeleton part consisting of 9-phenylanthracene or 9,10-diphenylanthracene that plays an important role in electron transport properties, and other substituents contribute to the improvement of thermal stability. Less important for electron transport.

上述したように、本実施例の有機電界発光素子は、低駆動電圧、高電力効率の発光素子を提供するものである。電子輸送層に9-フェニルアントラセン或いは9,10-ジフェニルアントラセンを主骨格とする有機化合物を使用することによって、電子移動度と陰極からの電子の注入効率を向上し、上記の効果を実現する。   As described above, the organic electroluminescent device of this example provides a light emitting device with low driving voltage and high power efficiency. By using an organic compound having 9-phenylanthracene or 9,10-diphenylanthracene as the main skeleton in the electron transport layer, the electron mobility and the efficiency of injecting electrons from the cathode are improved, and the above effect is realized.

また、正孔輸送性の高い発光層と組み合わせた場合、電子輸送層のHOMOレベルが深くなるので、正孔が発光層に有効に閉じこめられ発光効率と色純度の向上が実現される。また、BCPやB-Alqなどの不安定なホールブロック材料が不要になるので信頼性も向上する。   In addition, when combined with a light emitting layer having a high hole transporting property, the HOMO level of the electron transport layer is deepened, so that holes are effectively confined in the light emitting layer, and the light emission efficiency and the color purity are improved. Further, since unstable hole block materials such as BCP and B-Alq are not required, the reliability is improved.

以上、本発明を実施の形態および実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。   Although the present invention has been described based on the embodiments and examples, it is needless to say that the present invention is not limited to these examples and can be appropriately changed without departing from the gist of the invention. .

低駆動電圧、高電力効率、高色純度の有機電界発光素子の実現に有用であり、有機電界発光素子が表示装置や発光装置や照明装置として様々な分野に応用される場面で用いられると効果的である。   It is useful for realizing organic electroluminescent elements with low driving voltage, high power efficiency, and high color purity, and is effective when used in various fields as display devices, light emitting devices, and lighting devices. Is.

本発明の実施の形態1に基づく有機電界発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic electroluminescent element based on Embodiment 1 of this invention. 同、有機電界発光素子の積層構造のエネルギーバンドモデルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the energy band model of the laminated structure of an organic electroluminescent element similarly. 本発明の実施の形態2に基づく有機電界発光素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the organic electroluminescent element based on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態3に基づく表示装置の平面図である。It is a top view of the display apparatus based on Embodiment 3 of this invention. 同、表示装置の1例であるフルカラーの平面ディスプレイの構成図である。2 is a configuration diagram of a full-color flat display as an example of the display device. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…透明基板、1B…基板、2…陽極、3…正孔注入層、4…正孔輸送層、
5…発光層、6…電子輸送層、7…電子注入層、7…陰極、7B…陰極(光透過性)、
8…保護層、10…有機電界発光素子、11…光反射層、20…有機電界発光素子、
30…表示装置、31…基板、32…画素、41…透明電極(陽極)、42…陰極、
43…積層体、44…制御回路、45…制御回路(輝度信号回路)、50…直流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent substrate, 1B ... Substrate, 2 ... Anode, 3 ... Hole injection layer, 4 ... Hole transport layer,
5 ... Light emitting layer, 6 ... Electron transport layer, 7 ... Electron injection layer, 7 ... Cathode, 7B ... Cathode (light transmissive),
8 ... Protective layer, 10 ... Organic electroluminescent device, 11 ... Light reflecting layer, 20 ... Organic electroluminescent device,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Display apparatus, 31 ... Board | substrate, 32 ... Pixel, 41 ... Transparent electrode (anode), 42 ... Cathode,
43 ... laminate, 44 ... control circuit, 45 ... control circuit (luminance signal circuit), 50 ... DC power supply

Claims (17)

少なくとも発光層及び電子輸送層が陽極と陰極との間に設けられている有機電界発光素子であって、前記電子輸送層の主たる構成成分が、アントラセンの9位の炭素原子、或いは9位と10位の炭素原子にフェニル基及び/又はナフチル基が結合してなる置換アントラセンを主骨格とする有機化合物である、有機電界発光素子。   It is an organic electroluminescent element in which at least a light emitting layer and an electron transport layer are provided between an anode and a cathode, and the main component of the electron transport layer is a carbon atom at the 9th position of anthracene, or 9th position and 10th position. Organic electroluminescent device, which is an organic compound having a main skeleton of a substituted anthracene formed by bonding a phenyl group and / or a naphthyl group to a carbon atom at the position. 前記電子輸送層における前記有機化合物の割合が50質量%以上である、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein a ratio of the organic compound in the electron transport layer is 50% by mass or more. 前記置換アントラセンが9-フェニルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は前記フェニル基の1’位、2’位及び6’位の炭素原子上に非局在化している、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The substituted anthracene is 9-phenylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound are π orbitals formed mainly by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. Furthermore, the organic electroluminescent element of Claim 1 which the part has delocalized on the carbon atom of 1'-position, 2'-position, and 6'-position of the said phenyl group. 前記有機化合物は、下記一般式(1)で示される有機化合物である、請求項3に記載した有機電界発光素子。
一般式(1):
Figure 2005174675
(但し、前記一般式(1)において、R1及びR2は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1は、炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜9の整数であり、mとpの和は0〜5の整数であって、n、mまたはpがそれぞれ2以上のときは、R1、R2及びAr1は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。)
The organic electroluminescent element according to claim 3, wherein the organic compound is an organic compound represented by the following general formula (1).
General formula (1):
Figure 2005174675
(In the general formula (1), R 1 and R 2 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 is 6 to 14 carbon atoms.) In addition, n is an integer of 0 to 9, and the sum of m and p is an integer of 0 to 5, and when n, m, or p is 2 or more, R 1 , R 2 and Ar 1 are the same or different groups.
前記置換アントラセンが9-ナフチルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は、前記ナフチル基の前記アントラセン環との結合位置の炭素原子及びその両隣の炭素原子の上に非局在化している、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The substituted anthracene is 9-naphthylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound are π orbitals formed mainly by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein a part thereof is delocalized on the carbon atom at the bonding position of the naphthyl group to the anthracene ring and the adjacent carbon atoms. 前記有機化合物は、下記一般式(2)で示される有機化合物である、請求項5に記載した有機電界発光素子。
一般式(2):
Figure 2005174675
(但し、前記一般式(2)において、R1及びR2は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1は炭素原子数5〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜9の整数であり、mとpの和は0〜7の整数であって、n、mまたはpがそれぞれ2以上のときは、R1、R2及びAr1は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。)
The organic electroluminescent element according to claim 5, wherein the organic compound is an organic compound represented by the following general formula (2).
General formula (2):
Figure 2005174675
(In the general formula (2), R 1 and R 2 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 is a group having 5 to 14 carbon atoms. N is an integer of 0 to 9, and the sum of m and p is an integer of 0 to 7, and when n, m or p is 2 or more, R is 1 , R 2 and Ar 1 are the same or different groups.
前記置換アントラセンが9,10-ジフェニルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は前記フェニル基の1’位、2’位、6’位、1”位、2”位及び6”位の炭素原子上に非局在化している、請求項1に記載した有機電界発光素子   The substituted anthracene is 9,10-diphenylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and the lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound are mainly formed by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. An orbital, and a part thereof is delocalized on the carbon atoms at the 1′-position, 2′-position, 6′-position, 1 ″ -position, 2 ″ -position and 6 ″ -position of the phenyl group. 1. The organic electroluminescent device described in 1. 前記有機化合物は、下記一般式(3)で示される有機化合物である、請求項7に記載した有機電界発光素子。
一般式(3):
Figure 2005174675
(但し、前記一般式(3)において、R1〜R3は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1及びAr2は炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜8の整数であり、mとpの和およびlとqの和は、0〜5の整数であって、n、m、l、pまたはqがそれぞれ2以上のときは、R1、R2、R3、Ar1及びAr2は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。)
The organic electroluminescent element according to claim 7, wherein the organic compound is an organic compound represented by the following general formula (3).
General formula (3):
Figure 2005174675
(In the general formula (3), R 1 to R 3 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 and Ar 2 have 6 carbon atoms. N is an integer of 0 to 8, and the sum of m and p and the sum of l and q are integers of 0 to 5, and n, m, When l, p or q is 2 or more, R 1 , R 2 , R 3 , Ar 1 and Ar 2 are the same or different groups, respectively.
前記置換アントラセンが9-ナフチル-10-フェニルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は、前記ナフチル基の前記アントラセン環との結合位置の炭素原子及びその両隣の炭素原子、及び前記フェニル基の1”位、2”位及び6”位の炭素原子の上に非局在化している、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The substituted anthracene is 9-naphthyl-10-phenylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound is mainly formed by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. Π orbitals, and a part of them is a carbon atom at the bonding position of the naphthyl group to the anthracene ring and its adjacent carbon atom, and the 1 ″ position, 2 ″ position and 6 ″ position of the phenyl group. The organic electroluminescent element according to claim 1, which is delocalized on a carbon atom. 前記有機化合物は、下記一般式(4)で示される有機化合物である、請求項9に記載した有機電界発光素子。
一般式(4):
Figure 2005174675
(但し、前記一般式(4)において、R1〜R3は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar2及びAr3は炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜8の整数であり、mとpの和は0〜7の整数、lとqの和は0〜5の整数であって、n、m、l、pまたはqがそれぞれ2以上のときは、R1、R2、R3、Ar1及びAr2は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。)
The organic electroluminescent element according to claim 9, wherein the organic compound is an organic compound represented by the following general formula (4).
General formula (4):
Figure 2005174675
(However, in the said General formula (4), R < 1 > -R < 3 > is a substituted or unsubstituted C1-C12 alkyl group or a cycloalkyl group, and Ar < 2 > and Ar < 3 > are 6 carbon atoms. And n is an integer of 0 to 8, the sum of m and p is an integer of 0 to 7, and the sum of l and q is an integer of 0 to 5. , N, m, l, p or q are each 2 or more, R 1 , R 2 , R 3 , Ar 1 and Ar 2 are the same or different groups.)
前記置換アントラセンが9,10-ジナフチルアントラセンであり、前記有機化合物の最高占有軌道(HOMO)及び最低非占有軌道(LUMO)は、主として前記アントラセン環を形成する14個の炭素原子によって形成されるπ軌道であり、更にその一部は、2つの前記ナフチル基の前記アントラセン環との結合位置の炭素原子及びその両隣の炭素原子の上に非局在化している、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The substituted anthracene is 9,10-dinaphthylanthracene, and the highest occupied orbital (HOMO) and lowest unoccupied orbital (LUMO) of the organic compound is mainly formed by 14 carbon atoms forming the anthracene ring. The organic compound according to claim 1, wherein the organic compound is a π orbital, and a part thereof is delocalized on the carbon atom at the bonding position of the two naphthyl groups with the anthracene ring and the carbon atoms adjacent to the carbon atom. Electroluminescent device. 前記有機化合物は、下記一般式(5)で示される有機化合物である、請求項11に記載した有機電界発光素子。
一般式(5):
Figure 2005174675
(但し、前記一般式(3)において、R1〜R3は、置換または非置換の、炭素原子数1〜12のアルキル基またはシクロアルキル基であり、Ar1及びAr2は炭素原子数6〜14のアリール基または置換アリール基である。また、nは0〜8の整数であり、mとpの和およびlとqの和は、0〜7の整数であって、n、m、l、pまたはqがそれぞれ2以上のときは、R1、R2、R3、Ar1及びAr2は、それぞれ同一の若しくは異なる基である。)
The organic electroluminescent element according to claim 11, wherein the organic compound is an organic compound represented by the following general formula (5).
General formula (5):
Figure 2005174675
(In the general formula (3), R 1 to R 3 are substituted or unsubstituted alkyl groups or cycloalkyl groups having 1 to 12 carbon atoms, and Ar 1 and Ar 2 have 6 carbon atoms. N is an integer of 0 to 8, and the sum of m and p and the sum of l and q are integers of 0 to 7, and n, m, When l, p or q is 2 or more, R 1 , R 2 , R 3 , Ar 1 and Ar 2 are the same or different groups, respectively.
前記発光層が正孔輸送性発光層である、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein the light emitting layer is a hole transporting light emitting layer. 陽極と正孔輸送層又は正孔輸送性発光層との間に正孔注入層が設けられている、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein a hole injection layer is provided between the anode and the hole transporting layer or the hole transporting light emitting layer. 陰極と前記電子輸送層との間に電子注入のためのバッファー層が設けられている、請求項1に記載した有機電界発光素子。   The organic electroluminescent element according to claim 1, wherein a buffer layer for electron injection is provided between a cathode and the electron transport layer. 請求項1〜15のいずれか1項に記載した有機電界発光素子からなる発光装置。   The light-emitting device which consists of an organic electroluminescent element as described in any one of Claims 1-15. 前記有機電界発光素子が複数の画素に対応して設けられ、自発光型の表示装置として構成されている、請求項16に記載した発光装置。   The light-emitting device according to claim 16, wherein the organic electroluminescent element is provided corresponding to a plurality of pixels and configured as a self-luminous display device.
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