JP2007036176A - 有機el素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】陽極と陰極との間に、発光層、電子輸送層を含む積層構造を有し、電子輸送層は、少なくとも2以上の物質が混合された混合物からなり、前記少なくとも2以上の物質が混合された混合物は、1つの有機化合物と1以上の他の有機化合物、1つの金属または無機化合物と1以上の他の金属または無機化合物、または1以上の有機化合物と1以上の金属または無機化合物の混合物からなることができる。
【選択図】図5
Description
すなわち、内部量子効率(nint)ηint=γ ηr ηfとなる。
電子輸送層は、少なくとも1つの正孔ブロック(hole block)性質を有する物質と、少なくとも1つの電子輸送(electron transport)性質を有する物質とが混合された混合物からなる電子輸送層(Mixed ETL)である。
本発明は、図5及び図6に示すように、陽極と発光層との間に正孔注入層、正孔輸送層のうち少なくとも一層を形成することができる。
図7は、第3実施例に係る有機EL素子の構造を示す図である。本実施例に係る有機EL素子は、複数の発光層として、第1発光層(First emitting layer)、第2発光層(Second emitting layer)、・・第N発光層(Nth emitting layer)を備える。ここで、Nは、2以上の自然数である。
1)まず、透明基板上にITOの陽極を形成し、陽極上にフタロシアニン銅(CuPc)からなる正孔注入層を約25nm被覆する。
2)その上に、正孔輸送層として4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl(NPD)を約35nm被覆する。
3)正孔輸送層上に、緑色発光層を作るために、8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)にC545Tを約1%ドーピングして25nm程度被覆する。
4)次に、発光層上に、電子輸送層(ETL)としてAlq3(素子A)またはBalq(素子B)を35nm程度被覆する。
5)電子輸送層上に、電子注入層(EIL)としてLiFを0.5nm程度被覆する。
6)電子注入層上に、陰極としてAlを150nm被覆する。
図11は、本発明の特性を説明するための実施例である。
1)まず、透明基板上にITOの陽極を形成し、陽極上にフタロシアニン銅(CuPc)からなる正孔注入層を約25nm被覆する。
2)その上に、正孔輸送層として4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl(NPD)を約35nm被覆する。
3)正孔輸送層上に、緑色発光層を作るために、8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)にC545Tを約1%ドーピングして25nm程度被覆する。
4)発光層上に、電子輸送層(ETL)として電子移動度(electronmobility)の良好なAlq3と正孔ブロック能力に優れたBalqを、Balq:Alq3=3:7(素子C)、Balq:Alq3=5:5(素子D)またはBalq:Alq3=7:3(素子E)vol%の割合として35nm程度被覆する。
5)電子輸送層上に、電子注入層(EIL)としてLiFを0.5nm程度被覆する。
6)電子注入層上に、陰極としてAlを150nm被覆する。
次に、本発明で使用された電子輸送層の他の例について説明する。
電子を輸送する物質をBeBq2とし、正孔を抑制する物質をBalqとして素子を製作した。
ここで、BeBq2は、上記の例で使用されたAlq3よりも電子輸送能力に優れているため、素子の性能がより高められた。
1)まず、透明基板上にITOの陽極を形成し、陽極上に、フタロシアニン銅(CuPc)からなる正孔注入層を約25nm被覆する。
2)その上に、正孔輸送層として4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl(NPD)を約35nm被覆する。
3)正孔輸送層上に、緑色発光層を作るために、8-hydroxyquinoline aluminum(Alq3)にC545Tを約1%ドーピングして25nm程度被覆する。
4)発光層上に、電子輸送層(ETL)として電子移動度(electron mobility)が良好なBeBq2と正孔ブロック能力に優れたBalqを、Balq:BeBq2=5:5(素子F)vol%の割合として35nm程度被覆する。
5)電子輸送層上に、電子注入層(EIL)としてLiFを0.5nm程度被覆する。
6)電子注入層上に、陰極としてAlを150nm被覆する。
図16及び図17は、本発明の特性を説明するための実施例である。
1)まず、透明基板上に、ITOの陽極を形成し、陽極上に、フタロシアニン銅(CuPc)からなる正孔注入層を約25nm被覆する。
2)その上に、正孔輸送層として4,4'-bis[N-(1-naphthyl)-N-phenyl-amino]biphenyl(NPD)を約35nm被覆する。
3)正孔輸送層上に、リン光緑色発光層を作るために、4,48-N,N8-dicarbazole-1,18-biphenyl(CBP)にtris(2-phenylpyridine)iridium[Ir(ppy)3]を約8%ドーピングして約25nm程度被覆する。
4)続いて、三重項エキシトンを抑制する物質として、2,9-dimethyl-4,7-diphenyl 1,10-phenanthrolin(BCP)を10nm程度被覆し、電子輸送層(ETL)としてAlq3を25nm程度被覆する。
すなわち、CBP+Ir(ppy)3(8%)[25nm]/BCP[10nm]/Alq3[25nm]………素子G
または、電子移動度(electron mobility)が良好なBeBq2と正孔ブロック能力に優れたBalqをそれぞれvol%で5:5の割合として35nm程度被覆する。
すなわち、CBP+Ir(ppy)3(8%)[25nm]/Balq:BeBq2=5:5[35nm]………素子H
5)電子輸送層上に、電子注入層(EIL)としてLiFを0.5nm程度被覆する。
6)電子注入層上に、陰極としてAlを150nm被覆する。
例えば、
Greenリン光素子:CBP+Ir(ppy)3/BCP(10nm)/Alq3(25nm)
Red蛍光素子:Alq3+dcjtb/Alq3(35nm)
Blue蛍光素子:DPVBi/Alq3(35nm)
となる
例えば、
Greenリン光素子:CBP+Ir(ppy)3/Balq:BeBq2=5:5、35nm
Red蛍光素子:Alq3+dcjtb/Balq:BeBq2=5:5、35nm
Blue蛍光素子:DPVBi/Balq:BeBq2=5:5、35nm
となる。
ETL 電子輸送層
HTL 正孔輸送層
HIL 正孔注入層
Claims (31)
- 陽極と陰極との間に、発光層、電子輸送層を含む積層構造を有する有機EL素子であって、
前記電子輸送層は、少なくとも2以上の物質が混合された混合物からなり、前記少なくとも2以上の物質が混合された混合物は、1つの有機化合物と1以上の他の有機化合物、1つの金属または無機化合物と1以上の他の金属または無機化合物、または1以上の有機化合物と1以上の金属または無機化合物の混合物からなることを特徴とする有機EL素子。 - 前記電子輸送層の厚さは、0.1〜500nmであることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送層は、第1物質と第2物質とが混合された混合物からなり、前記第1物質と第2物質の組成比は、第1物質X:第2物質Y=1〜100:1、または第1物質X:第2物質Y=1:1〜100であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送層は、第1物質と2以上の複数物質とが混合された混合物からなり、前記第1物質と複数物質の組成比は、第1物質X:複数物質Y=1〜100:1、または第1物質X:複数物質Y=1:1〜100であることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送層は、少なくとも1つの正孔ブロック(hole block)性質を有する物質と、少なくとも1つの電子輸送(electron transport)性質を有する物質とを含むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記正孔ブロック性質を有する物質は、酸化ポテンシャル(Oxidation Potential)が0.4Vよりも大きく、最高占有分子軌道(HOMO(Highest Occupied Molecular Orbital))の絶対値が5.2eV以上であることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記正孔ブロック性質を有する物質は、置換または非置換の8-ヒドロキシキノリン(hydroxyquinoline)を含む金属錯物であり、前記金属は、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、リチウム(Li)から選ばれることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記正孔ブロック性質を有する物質は、置換または非置換の1,10-フェナントロリン(phenanthroline)誘導体、または、置換または非置換のカルバゾール(Carbazole)誘導体であることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記正孔ブロック性質を有する物質は、Balq(aluminum(III)bis(2-methyl-8-quinolinato)4-phenylphenolate)、BCP(2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline)、CBP[4,48-N,N8-diCarbazole-1,18-biphenyl]、CF−X、CF−Yから選ばれることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送性質を有する物質は、モビリティ(mobility)が1.0*10−6cm2/Vs以上であることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送性質を有する物質は、置換または非置換のAlコンプレックス(complex)、置換または非置換のBeコンプレックス、置換または非置換のZnコンプレックス、置換または非置換のオキシジアゾール(oxidiazole)誘導体、置換または非置換のトリアゾール(triazole)誘導体、置換または非置換のチオフェン(thiophene)誘導体、置換または非置換のピロール(pyrrole)誘導体、置換または非置換のシラシクロペンタジエン(sila-cyclopentadiene)誘導体、置換または非置換のアントラセン(anthracene)誘導体、置換または非置換のピレン(pyrene)誘導体、置換または非置換のペリレン(perylene)誘導体から選ばれることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送性質を有する物質は、Alq3[Tris-(8-hydroxyquinolinolato)-aluminium]、BeBq2[bis(10-hydroxybenzo[h]quinolinato)beryllium]、Zn(oxz)2[Bis(2-(2-hydroxyphenyl)-benz-1,3-oxadiazolato)zinc]、PBD[2-(4-biphenylyl)-5-(4-tert-butyl-phenyl)-1,3,4-oxadiazole]、TAZ[3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole]、Liq[8-Quinolinolato Lithium]、Mgq2[Bis(8-Quinolinolato)Magnesium]、Znq2[Bis(8-Quinolinolato)Zinc]から選ばれることを特徴とする請求項5に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送層は、少なくとも1以上の有機化合物または少なくとも1以上の有機金属化合物からなると、有機または有機金属化合物は、フタロシアン(phthalocyanine)誘導体及び金属フタロシアン(metallophthalocyanine)誘導体であって、金属成分は、Co、AlCl、Cu、Li2、Fe、Pb、Mg、Na2、Sn、Zn、Ni、Mn、VO、Ag2、MnCl、SiCl2、SnCl2のいずれか一つからなり、または、ポルフィリン(porphyrin)誘導体及び金属ポルフィリン(metalloporphyrin)誘導体であって、金属成分は、Co、AlCl、Cu、Li2、Fe、Pb、Mg、Na2、Sn、Zn、Ni、Mn、VO、Ag2、MnCl、SiCl2、SnCl2のいずれか一つからなることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記電子輸送層は、少なくとも1つの正孔ブロック性質を有する物質と、少なくとも1つの電子輸送性質を有する物質と、少なくとも1つの電子注入または輸送を容易にする性質を有する物質と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記電子注入または輸送を容易にする性質を有する物質は、無機化合物または金属であることを特徴とする請求項14に記載の有機EL素子。
- 前記無機化合物は、アルカリ金属化合物、アルカリ土金属化合物、土金属化合物、ランタニド化合物から選ばれることを特徴とする請求項15に記載の有機EL素子。
- 前記無機化合物は、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、FrF、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、FrClのハライド化合物と、Li2O、Li2O2、Na2O、K2O、Rb2O、Rb2O2、Cs2O、Cs2O2、LiAlO2、LiBO2、LiTaO3、LiNbO3、LiWO4、Li2CO、NaWO4、KAlO2、K2SiO3、B2O5、Al2O3、SiO2の酸化物から選ばれることを特徴とする請求項15に記載の有機EL素子。
- 前記金属は、アルカリ金属、アルカリ土金属、土金属、希土類金属及びこれらの合金から選ばれることを特徴とする請求項15に記載の有機EL素子。
- 前記金属は、Li、Na、K、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Ce、Sm、Gd、Eb、Yb、Al:Li合金、Mg:Sr合金、In:Li合金から選ばれることを特徴とする請求項15に記載の有機EL素子。
- 前記第1電極と発光層との間、または前記第2電極と発光層との間には、正孔注入層、正孔輸送層のうち少なくとも1層が形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記第1電極と電子輸送層との間、または前記第2電極と電子輸送層との間には、電子注入層が形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記発光層は、1以上形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記発光層は、リン光物質を含むことを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 前記第1及び第2電極のうち少なくともいずれか一つは、透明な物質から形成されることを特徴とする請求項1に記載の有機EL素子。
- 陽極と陰極との間に、発光層、電子輸送層を含む積層構造を有するフルカラー有機EL素子であって、
前記発光層は、少なくとも1つのリン光物質を含み、
前記電子輸送層は、少なくとも1つの正孔ブロック(hole block)性質を有する物質と、少なくとも1つの電子輸送(electron transport)性質を有する物質とが混合された混合物からなることを特徴とする有機EL素子。 - 陽極と陰極との間に、発光層、電子輸送層を含む発光ユニットを複数個有する有機EL素子であって、
前記相互に隣接している発光ユニットは界面層により分離され、
前記電子輸送層は、少なくとも1つの正孔ブロック(hole block)性質を有する物質と、少なくとも1つの電子輸送(electron transport)性質を有する物質とが混合された混合物からなることを特徴とする有機EL素子。 - 前記各発光ユニットは、同じ積層構造からなるか、または、異なる積層構造からなることを特徴とする請求項26に記載の有機EL素子。
- 基板上に第1電極を形成する段階と、
前記第1電極上に、少なくとも1つのリン光物質を含む発光層を形成する段階と、
前記発光層の全体上に共通して少なくとも1つの正孔ブロック(hole block)性質を有する物質と、少なくとも1つの電子輸送(electron transport)性質を有する物質とが混合された混合物からなる電子輸送層を形成する段階と、
前記電子輸送層上に、第2電極を形成する段階と、
を備えてなることを特徴とする有機EL素子の製造方法。 - 前記第1電極は陽極であり、前記第2電極は陰極であることを特徴とする請求項28に記載の有機EL素子の製造方法。
- 前記第1電極と発光層との間に正孔注入層、正孔輸送層のうち少なくともいずれか一つを形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項28に記載の有機EL素子の製造方法。
- 前記第2電極と電子輸送層との間に電子注入層を形成する段階をさらに備えることを特徴とする請求項28に記載の有機EL素子の製造方法。
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