JP2007273573A - 有機発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された、少なくとも発光層と電子輸送層を有し、前記発光層に50質量%以上含有される成分AのエネルギーギャップE1と、電子輸送層に50質量%以上含有される成分BのエネルギーギャップE2が、E2−E1<0.3eVである有機発光素子において、少なくとも電子輸送層にさらに成分Cを含有し、かつ(1)前記成分Cの第1三重項励起エネルギーが前記電子輸送層に含有される成分Bの第1三重項励起エネルギーよりも小さく、(2)前記成分Cの最高被占軌道エネルギーが前記発光層に含有される成分Aの最高被占軌道エネルギーよりも低く、(3)前記成分Cのエネルギーギャップが2.7eV以上である有機発光素子。
【選択図】なし
Description
有機発光素子における最近の進歩は著しく、その特徴は低印加電圧で高輝度、発光波長の多様性、高速応答性、薄型、軽量の発光デバイス化が可能であることから、広汎な用途への可能性を示唆している。
特許文献1には、素子内に発光材料と三重項捕捉剤を含み、発光材料の三重項励起状態を低減することにより、素子の連続駆動耐久性を向上する方法が開示されている。
例えば、発光色が青色の素子のようにE1が大きい材料を用いる場合には、前記のエネルギー関係に当てはまる場合が多くなる。
本発明は、この様な背景技術に鑑みてなされたものであり、バンドギャップの広い発光層材料を用いる有機発光素子において、高効率な発光効率を維持しながら、連続駆動による発光強度の低下を改善した有機発光素子を提供するものである。
上記課題を解決するための有機発光素子は、陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された、少なくとも発光層と電子輸送層を有し、前記発光層に50質量%以上含有される成分AのエネルギーギャップE1と、電子輸送層に50質量%以上含有される成分BのエネルギーギャップE2が、E2−E1<0.3eVである有機発光素子において、少なくとも電子輸送層にさらに成分Cを含有し、かつ
(1)前記成分Cの第1三重項励起エネルギーが、前記電子輸送層に含有される成分Bの第1三重項励起エネルギーよりも小さく、
(2)前記成分Cの最高被占軌道エネルギーが、前記発光層に含有される成分Aの最高被占軌道エネルギーよりも低く、
(3)前記成分Cのエネルギーギャップが2.7eV以上である
ことを特徴とする。
図1乃至図4は本発明の有機発光素子の構成例を示す模式図である。
図1は、基板1上に、陽極2、ホール輸送層5、電子輸送層6及び陰極4を順次設けた構成のものである。この場合、ホール輸送層が発光層を兼ねている。
(1)前記成分Cの第1三重項励起エネルギーが、前記電子輸送層に含有される成分Bの第1三重項励起エネルギーよりも小さく、
(2)前記成分Cの最高被占軌道エネルギーが、前記発光層に含有される成分Aの最高被占軌道エネルギーよりも低く、
(3)前記成分Cのエネルギーギャップが2.7eV以上である
ことを特徴とする。
本発明における電子輸送層に含有される成分Bの含有量は50質量%以上、好ましくは80質量%以上であるのが望ましい。
また、成分Cの最高被占軌道(HOMO)のエネルギーが、発光層を構成する成分Aの最高被占軌道のエネルギーよりも低い(すなわち、イオン化ポテンシャルが大きい)ことが有効である。図5に本発明の一例の、エネルギーレベルを説明する図を示す。これにより、発光層中のホールが成分Cに流れることを防止する。成分Cにホールが流れた場合、成分Cが発光し、発光層からの発光と混色したり、素子全体の発光効率が低下するという弊害が起こる。
また、電子輸送層の主成分から三重項エネルギーを受け取った成分Cは、速やかに基底状態に戻ることが望ましい。三重項励起状態に長く留まると、成分Cが分解等の劣化を起こす可能性が高くなるためである。一般に、T1エネルギーが低いほど、三重項励起状態の寿命は短いことが知られており、従って、成分CのT1エネルギーは2.2eV以下であることが好ましい。
本発明においては、再結合領域が発光層のいずれの位置(膜厚方向)にあっても構わないが、特に電子輸送層側で再結合する場合に効果が大きい。発光層に注入されたホールの多くが電子輸送層側界面まで到達し、問題となる電子輸送層へのホール漏れが起こりやすいためである。
エネルギーギャップの測定は、可視光−紫外吸収スペクトルから求めることができる。
電子とホールの再結合領域の測定方法としては、代表的な方法としては部分ドープ法がある(例えば「有機EL材料とディスプレイ」、シーエムシー、p.100に記述がある)。この方法は、発光層に部分的にプローブ用の発光性ドーパントをドープし、発光スペクトルにドーパントのスペクトルが含まれるか否かで、ドープ領域と再結合領域に重なりがあるかどうかを調べることによって、再結合領域と再結合量比率を推定するものである。
本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜などを用いて発色光をコントロールする事も可能である。また、基板上に薄膜トランジスタ(TFT)を作成し、それに接続して素子を作成することも可能である。
実施例1
図2に示す有機発光素子を作製した。
次に、フッ化リチウム(LiF)を先ほどの有機層の上に、真空蒸着法により厚さ0.5nm形成し、更に真空蒸着法により厚さ150nmのアルミニウム膜を設け電子注入電極(陰極)とする有機発光素子を作成した。蒸着時の真空度は1.0×10-4Pa、成膜速度は、フッ化リチウムは0.05nm/sec、アルミニウムは1.0乃至1.2nm/secの条件で成膜した。
この様にして得られた素子に、ITO電極(陽極)を正極、アルミニウム電極(陰極)を負極にして、5.0Vの印加電圧で、発光輝度 1400cd/m2、発光効率3.0lm/W、最大発光波長453nmの、化合物2に由来する青色の発光が観測された。
また、(1)成分CのT1エネルギーが、電子輸送層の成分BのT1エネルギーよりも小さく、(2)成分CのHOMOエネルギーが、発光層の成分AのHOMOエネルギーよりも低く、(3)成分Cのエネルギーギャップが2.7eV以上である、ことが分かった。
電子輸送層を2,9−(p−ビフェニリル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリンのみで構成した以外は、実施例1と同様の素子を作成した。
2 陽極
3 発光層
4 陰極
5 ホール輸送層
6 電子輸送層
7 ホール注入層
8 ホールブロック層
Claims (5)
- 陽極および陰極からなる一対の電極と、該一対の電極間に配置された、少なくとも発光層と電子輸送層を有し、前記発光層に50質量%以上含有される成分AのエネルギーギャップE1と、電子輸送層に50質量%以上含有される成分BのエネルギーギャップE2が、E2−E1<0.3eVである有機発光素子において、少なくとも電子輸送層にさらに成分Cを含有し、かつ
(1)前記成分Cの第1三重項励起エネルギーが、前記電子輸送層に含有される成分Bの第1三重項励起エネルギーよりも小さく、
(2)前記成分Cの最高被占軌道エネルギーが、前記発光層に含有される成分Aの最高被占軌道エネルギーよりも低く、
(3)前記成分Cのエネルギーギャップが2.7eV以上である
ことを特徴とする有機発光素子。 - 前記成分Cが、前記発光層に接する前記電子輸送層の少なくとも前記発光層側に含まれていることを特徴とする請求項1に記載の有機発光素子。
- 前記成分Cの第1三重項励起エネルギーが2.2eV以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機発光素子。
- 前記成分Cが炭素数が14以上の縮合多環式芳香族環を有する化合物からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかの項に記載の有機発光素子。
- 前記成分Cの含有量が含有する領域の全質量に対して0.01質量%以上50質量%以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかの項に記載の有機発光素子。
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JP2003077676A (ja) * | 1998-05-19 | 2003-03-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 有機エレクトロルミネッセンス素子 |
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