JP2015037168A - Organic light-emitting element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機発光素子に関する。 The present invention relates to an organic light emitting device.
有機発光素子は、自発光や低消費電力等の優れた特徴を示し、一般的に、陽極と陰極との間に、発光材料を含む有機化合物を薄膜状に形成した発光層を挟む構造を有している。そして、これらの電極間に電圧を印加し、発光層内で正孔と電子を再結合させることによって発光材料を励起させ、発光させている。 Organic light-emitting devices exhibit excellent characteristics such as self-emission and low power consumption, and generally have a structure in which a light-emitting layer in which an organic compound containing a light-emitting material is formed in a thin film is sandwiched between an anode and a cathode. doing. A voltage is applied between these electrodes to recombine holes and electrons in the light emitting layer, thereby exciting the light emitting material to emit light.
一方で、このような有機発光素子の寿命を長期化させるための研究がなされている。例えば、特許文献1には、輝度の低下や駆動電圧の上昇を抑制するために、陰極と発光層との間に、電子輸送性材料と、電子輸送性材料よりも極性の大きい有機化合物とを含む混合層を有する有機電界発光素子が記載されている。特許文献2には、極性官能基を有するフラーレン化合物と電荷輸送性物質と組み合わせた電荷輸送性材料を含む電荷輸送性薄膜を正孔注入層として用いることにより、正孔注入層の光透過率が向上することが記載されている。
On the other hand, research for extending the lifetime of such an organic light emitting device has been conducted. For example, in Patent Document 1, an electron transporting material and an organic compound having a polarity larger than that of the electron transporting material are provided between the cathode and the light emitting layer in order to suppress a decrease in luminance and an increase in driving voltage. An organic electroluminescent device having a mixed layer is described. In
ところで、例えば、特許文献1に記載された有機発光素子の場合、ジピレニルアダマンタン(PY−AD)等の極性の大きい有機化合物を添加した2,2−ビ(9,10−ジフェニルアントラセン)含む混合層を、発光層と陰極との間に設けている。しかし、PY−AD等の極性化合物の添加量が5体積%〜10体積%程度の場合は、駆動電圧の上昇がある程度抑えられるものの、60体積%程度に増量すると、駆動電圧の上昇が見られる。また、特許文献2に記載された有機発光素子の場合、電荷輸送性薄膜として良好な正孔注入効果を得るには、ある程度以上の膜厚が必要となり、膜厚を大きくすると駆動電圧が上昇するおそれがある。
By the way, for example, in the case of the organic light-emitting device described in
本発明の目的は、有機発光素子における電荷の注入電圧を低減することにある。 An object of the present invention is to reduce a charge injection voltage in an organic light emitting device.
本発明によれば、陽極と、少なくとも1層の発光層を含む有機層と、陰極とを順に具備する有機発光素子であって、前記有機層は、極性領域と、当該極性領域を両側から接して挟持する2つの無極性領域とからなり、前記極性領域は極性層を少なくとも1層含み、前記無極性領域は無極性層の1層または複数層からなり、前記極性層は双極子モーメントが1[D]以上の有機極性化合物の少なくとも1種を合計で50体積%以上含む層であり、前記無極性層は双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる層であり、前記極性領域は前記発光層を含み、且つ当該極性領域の総膜厚は、当該発光層の膜厚の1.5倍以下であり、前記発光層は少なくとも1層の極性層を含み、前記発光層に含まれる極性層の少なくとも1層は、双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物の少なくとも1種を合計で30体積%以上含み、前記極性領域の全極性層についての、下記式(1)で表されるパラメータPjの総和ΣPjが150[D・nm]以上であることを特徴とする有機発光素子が提供される。 According to the present invention, there is provided an organic light emitting device comprising an anode, an organic layer including at least one light emitting layer, and a cathode in order, wherein the organic layer is in contact with the polar region from both sides. The polar region includes at least one polar layer, the nonpolar region includes one or more nonpolar layers, and the polar layer has a dipole moment of 1. [D] is a layer containing at least one organic polar compound of 50% by volume or more in total, and the nonpolar layer is a layer composed only of an organic compound having a dipole moment of less than 1 [D], and the polarity The region includes the light emitting layer, and the total thickness of the polar region is not more than 1.5 times the thickness of the light emitting layer, and the light emitting layer includes at least one polar layer, At least one of the included polar layers is bipolar Wherein moments 4 [D] or more in total of at least one organic polar compound 30 vol% or more, the for all polar layer of polar regions, the sum .SIGMA.P j parameters P j represented by the following formula (1) An organic light-emitting element characterized by having a thickness of 150 [D · nm] or more is provided.
Pj=Σ(μij×dj×φij) (1)
式(1)中、djは任意の極性層jの膜厚であり、μijは当該極性層jにおける双極子モーメントが1D以上の任意の有機極性化合物iの双極子モーメントであり、φijは当該極性層jにおける当該有機極性化合物iの体積分率である。また、Σは前記極性層jに含まれる有機極性化合物の全種類についての総和を取ることを意味する。
P j = Σ (μ ij × d j × φ ij ) (1)
In the formula (1), dj is a film thickness of an arbitrary polar layer j, μ ij is a dipole moment of an arbitrary organic polar compound i having a dipole moment of 1D or more in the polar layer j, and φ ij Is the volume fraction of the organic polar compound i in the polar layer j. Further, Σ means taking the sum of all kinds of organic polar compounds contained in the polar layer j.
ここで、前記有機層が、ホール輸送層及び電子輸送層を含み、前記極性領域が前記発光層と、当該ホール輸送層又は当該電子輸送層のいずれか一方からなることが好ましい。
また、前記有機層が、ホール輸送層及び電子輸送層を含み、前記発光層が前記極性領域に一致し、当該ホール輸送層及び当該電子輸送層が前記無極性層であることが好ましい。
さらに、前記パラメータPjの総和ΣPjが、250[D・nm]以下であることが好ましい。
前記パラメータPjの総和ΣPjが、200[D・nm]以下であることが好ましい。
Here, it is preferable that the organic layer includes a hole transport layer and an electron transport layer, and the polar region includes the light emitting layer and either the hole transport layer or the electron transport layer.
Further, it is preferable that the organic layer includes a hole transport layer and an electron transport layer, the light emitting layer coincides with the polar region, and the hole transport layer and the electron transport layer are the nonpolar layers.
Furthermore, the sum .SIGMA.P j of the parameter P j is preferably at 250 [D · nm] or less.
Sum .SIGMA.P j of the parameter P j is preferably not less 200 [D · nm].
本発明によれば、有機発光素子における電荷注入電圧が低減する。すなわち、有機発光素子の陽極と陰極の間の有機層に極性層が形成され、更に極性層は無極性の層に挟持されていることにより、電荷輸送を妨げることなく電荷注入電圧を低減でき、駆動電圧が低下する。 According to the present invention, the charge injection voltage in the organic light emitting device is reduced. That is, a polar layer is formed in the organic layer between the anode and the cathode of the organic light emitting device, and the polar layer is sandwiched between nonpolar layers, thereby reducing the charge injection voltage without hindering charge transport, Drive voltage decreases.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。すなわち、実施の形態の例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特に記載がない限り本発明の範囲を限定するものではなく、単なる説明例に過ぎない。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。また、本明細書において、「層上」等の「上」は、必ずしも上面に接触して形成される場合に限定されず、離間して上方に形成される場合や、層と層の間に介在層が存在する場合も包含する意味で使用する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary. That is, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the embodiments are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. . The drawings used are examples for explaining the present embodiment and do not represent actual sizes. The size, positional relationship, and the like of the members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation. Further, in this specification, “on” such as “on the layer” is not necessarily limited to the case where it is formed in contact with the upper surface, and is formed on the upper side in a separated manner or between layers. It is used in a sense that includes an intervening layer.
<有機発光素子10>
図1は、本実施形態が適用される有機発光素子10の一例を示す概略断面図である。
図1に示すように、有機発光素子10は、基板110と、基板110上に形成された第1電極(陽極)120と、第2電極(陰極)160と、第1電極(陽極)120と第2電極(陰極)160との間に発光層140を含む複数の層からなる有機層20とを有している。
<Organic
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic
As shown in FIG. 1, the organic
図1に示すように有機層20は、発光層140と第1電極120との間に形成されたホール輸送層130と、発光層140と第2電極(陰極)160との間に形成された電子輸送層150とを有している。
後述するように、本実施の形態では、有機層20は、双極子モーメントの大きな有機化合物を含む極性領域と、双極子モーメントの小さな有機化合物からなる2つの無極性領域を有し、2つの無極性領域は、極性領域を両側から接して挟持するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the
As will be described later, in the present embodiment, the
(極性領域)
本実施の形態では、極性領域は、極性層を少なくとも1層含む。極性層は双極子モーメントが1[D(デバイ))]以上の有機極性化合物の少なくとも1種を合計で50体積%以上含む層である。さらに、極性層は双極子モーメントが1[D]以上の有機極性化合物の少なくとも1種を合計で70体積%以上含むことが好ましい。発光層140はこの極性領域内に含まれ、無極性領域には含まれない。発光層140は1層以上の層を含む。
極性領域はホール輸送層130及び/又は電子輸送層150を含んでもよいが、極性領域が発光層140に一致するのが最も好ましい。極性領域がホール輸送層130及び/又は電子輸送層150の全体又は一部を含む場合は、これらのホール輸送層130及び電子輸送層150で極性領域に含まれる部分は、極性層である必要がある。また、発光層140が複数の層から形成される場合は、無極性層を含んでいてもよい。
(Polar region)
In the present embodiment, the polar region includes at least one polar layer. The polar layer is a layer containing at least 50% by volume in total of at least one organic polar compound having a dipole moment of 1 [D (Debye)]] or more. Furthermore, it is preferable that the polar layer contains 70 vol% or more in total of at least one organic polar compound having a dipole moment of 1 [D] or more. The
The polar region may include the
発光層140は極性層を少なくとも1層含むが、発光層に含まれる極性層の少なくとも1層には、双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物が30体積%以上、好ましくは50体積%以上、さらに好ましくは70体積%以上含まれている。
極性層に含まれる有機極性化合物の双極子モーメントが過度に小さい場合には、後述の極性層に生じる自発的な分極(表面電位)が小さくなるため、ホール輸送層130及び電子輸送層150に形成される内部電界(電荷注入を妨げる方向に働く)が緩和されず、電荷注入が容易になるという本発明の効果が得られない。
The light-emitting
When the dipole moment of the organic polar compound contained in the polar layer is excessively small, the spontaneous polarization (surface potential) generated in the polar layer, which will be described later, is small, so that the
双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物としては、例えば、Alq3(トリス(8−キノリノラト)アルミニウム:双極子モーメント4.1[D])、OXD−7(2,2−(3,1−フェニレン)ビス[5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール]:双極子モーメント6.6[D])、FIrpic(イリジウム(III)ビス((4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナート−N,C2’)ピコリナート:双極子モーメント6.3[D])、(4’−フルオロ−1,1’−ビフェニル)−4−オラト)ビス(2−メチル−8−キノリノラト)ガリウム(双極子モーメント10.2[D])、(4’−クロロ−1,1’−ビフェニル)−4−オラト)ビス(2−メチル−8−キノリノラト)ガリウム(双極子モーメント9.7[D])、(1,1’−ビフェニル)−4−オラト)ビス(2−メチル−8−キノリノラト)ガリウム双極子モーメント8.6[D])、(4’−フルオロ−1,1’−ビフェニル)−4−オラト)ビス(2−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(双極子モーメント5.6[D])、(4’−クロロ−1,1’−フェニル)−4−オラト)ビス(2−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(双極子モーメント5.1[D])、(1,1’−ビフェニル)−4−オラト)ビス(2−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(双極子モーメント4.0[D])、及び下記構造式(1−1)〜(1−9)で示される有機化合物等が挙げられる。 Examples of the organic polar compound having a dipole moment of 4 [D] or more include, for example, Alq 3 (tris (8-quinolinolato) aluminum: dipole moment 4.1 [D]), OXD-7 (2, 2- (3 , 1-phenylene) bis [5- (4-tert-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole]: dipole moment 6.6 [D]), FIrpic (iridium (III) bis ((4 , 6-difluorophenyl) pyridinate-N, C2 ′) picolinate: dipole moment 6.3 [D]), (4′-fluoro-1,1′-biphenyl) -4-olato) bis (2-methyl- 8-quinolinolato) gallium (dipole moment 10.2 [D]), (4′-chloro-1,1′-biphenyl) -4-orato) bis (2-methyl-8-quinolinolato) gallium (dipole) Moment 9.7 [D]), (1,1′-biphenyl) -4-olato) bis (2-methyl-8-quinolinolato) gallium dipole moment 8.6 [D]), (4′-fluoro- 1,1′-biphenyl) -4-orato) bis (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum (dipole moment 5.6 [D]), (4′-chloro-1,1′-phenyl) -4 -Olato) bis (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum (dipole moment 5.1 [D]), (1,1'-biphenyl) -4-olato) bis (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum (Dipole moment 4.0 [D]) and organic compounds represented by the following structural formulas (1-1) to (1-9).
また、双極子モーメントが1[D]以上、4[D]未満の有機極性化合物も極性層を構成することができる。このような有機極性化合物としては、例えば、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)ガリウムクロライド(双極子モーメント1.8[D])、4,4,8,8,−テトラキス(1H−ピラゾール−1−イル)ピラザボール(双極子モーメント1.8[D])、及び下記構造式(2−1)〜(2−6)で示される有機化合物等が挙げられる。 An organic polar compound having a dipole moment of 1 [D] or more and less than 4 [D] can also constitute the polar layer. Examples of such organic polar compounds include bis (2-methyl-8-quinolinolato) gallium chloride (dipole moment 1.8 [D]), 4,4,8,8, -tetrakis (1H-pyrazole- 1-yl) pyraza ball (dipole moment 1.8 [D]), organic compounds represented by the following structural formulas (2-1) to (2-6), and the like.
ここで、極性領域を構成する極性層の数をnとし、任意の極性層j(j=1〜n)について、下記式(1)で表されるパラメータPjが定義される。パラメータPjは、極性層としての極性の大きさを表すパラメータである。
Pj=Σ(μij×φij×dj) (1)
ここで、任意の極性層jに含まれる双極子モーメントが1[D]以上の有機極性化合物の数(種類)をmjとする。式(1)中、djは、任意の極性層jの膜厚である。また、μijは、この極性層jに含まれる双極子モーメントが1[D]以上である任意の有機極性化合物i(i=1〜mj)の双極子モーメントであり、φijは、極性層jにおけるその有機極性化合物iの体積分率である。また、Σは、任意の極性層jについて、この極性層jに含まれる双極子モーメントが1[D]以上の全有機極性化合物についての総和(i=1〜mj)をとることを意味する。
Here, n is the number of polar layers constituting the polar region, and a parameter P j represented by the following formula (1) is defined for an arbitrary polar layer j (j = 1 to n). The parameter P j is a parameter representing the magnitude of polarity as the polar layer.
P j = Σ (μ ij × φ ij × d j ) (1)
Here, the number (kind) of organic polar compounds having a dipole moment of 1 [D] or more included in an arbitrary polar layer j is m j . In formula (1), dj is the film thickness of an arbitrary polar layer j. Μ ij is a dipole moment of any organic polar compound i (i = 1 to m j ) whose dipole moment included in the polar layer j is 1 [D] or more, and φ ij is a polarity It is the volume fraction of the organic polar compound i in the layer j. Further, Σ means that for an arbitrary polar layer j, the sum (i = 1 to m j ) is taken for all organic polar compounds having a dipole moment included in the polar layer j of 1 [D] or more. .
本実施の形態が適用される有機発光素子10において、極性領域を構成する複数の極性層jについて、上記の式(1)で表されるパラメータPjの総和をとったΣPjは、通常、150〜250[D・nm]の範囲であり、好ましくは、150〜200[D・nm]の範囲である。
パラメータPjの総和ΣPjが過度に小さい場合には、後述の極性層に生じる自発的な分極(表面電位)が小さくなるため、ホール輸送層130及び電子輸送層150に形成される内部電界(電荷注入を妨げる方向に働く)が緩和されず、電荷注入が容易になるという本発明の効果が得られない。また、逆にパラメータPjの総和ΣPjが過度に大きい場合には、発光層140に形成される内部電界(電荷注入を妨げる方向に働く)が大きくなりすぎるため、ホールと電子の再結合が起こりにくくなり、発光効率が低下する。
In the organic
If the sum .SIGMA.P j parameters P j is excessively small, the spontaneous polarization occurring in the polar layer described later (surface potential) is reduced, an internal electric field formed in the
ここで、有機発光素子10の極性領域を構成する極性層の膜厚の総和(総膜厚)は、発光層140の膜厚の1.5倍以下の範囲内になるように調整されている。中でも、極性層の総膜厚が発光層140の膜厚の1倍の場合、すなわち、極性層が発光層140のみからなる場合が最も好ましい。
また、極性層の膜厚の総和(総膜厚)は、通常、5nm〜200nmの範囲であり、好ましくは、20nm〜50nmの範囲である。極性層の膜厚の総和(総膜厚)が過度に薄いと、素子駆動時において、無極性層と極性層の界面に電荷が蓄積しやすくなり、輝度劣化が促進する傾向がある。極性層の膜厚が過度に厚いと、層間の電荷の輸送特性が低下する傾向がある。また、素子の駆動電圧が上昇する傾向がある。
Here, the total thickness (total film thickness) of the polar layers constituting the polar region of the organic
Moreover, the sum total (total film thickness) of the film thickness of a polar layer is the range of 5 nm-200 nm normally, Preferably, it is the range of 20 nm-50 nm. If the sum of the thicknesses of the polar layers (total thickness) is excessively thin, charges tend to accumulate at the interface between the nonpolar layer and the polar layer when the element is driven, and there is a tendency for luminance deterioration to be accelerated. When the thickness of the polar layer is excessively large, the charge transport property between the layers tends to be lowered. In addition, the driving voltage of the element tends to increase.
(無極性領域)
本実施の形態では、無極性領域は、双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみを含む無極性層のみからなり、前述の発光層140を一例とする極性領域の両側に接してこれを挟持するように配置されている。尚、無極性領域を構成する無極性層は、1層または2層以上の多層であってもよい。
双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物としては、例えば、NPB(α−NPD、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−ベンジジン)、TBB(トラン−ビスベンジル)、CBP(4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−ビフェニル)、トリス(2,6−ジメチル−4−ビフェニル)ボラン、Ir(ppy)3(トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III))、及び下記構造式(3−1)〜(3−3)で示される有機化合物等が挙げられる。
(Nonpolar region)
In the present embodiment, the nonpolar region is composed of only a nonpolar layer containing only an organic compound having a dipole moment of less than 1 [D], and is in contact with both sides of the polar region using the
Examples of the organic compound having a dipole moment of less than 1 [D] include NPB (α-NPD, N, N′-di (1-naphthyl) -N, N′-diphenyl-benzidine), TBB (trans-bisbenzyl). ), CBP (4,4′-bis (carbazol-9-yl) -biphenyl), tris (2,6-dimethyl-4-biphenyl) borane, Ir (ppy) 3 (tris (2-phenylpyridine) iridium ( III)) and organic compounds represented by the following structural formulas (3-1) to (3-3).
また、本実施の形態が適用される有機発光素子10は、有機層20がホール輸送層130、発光層140及び電子輸送層150を含む構成となっている場合、発光層140と、ホール輸送層130の発光層140に接する側の一部分及び/又は電子輸送層150の発光層140に接する側の一部分が極性領域を形成していてもよい。
In addition, in the organic
有機層20における極性領域が、発光層140とホール輸送層130の発光層140に接する側の一部分からなる場合は、ホール輸送層130を2層以上の多層構造とし、少なくとも発光層140に接する側の1層を双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物を30体積%以上含む極性層とし、且つ少なくとも第1電極120に接する側の1層を双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる無極性層とすればよい。
また、有機層20における極性領域が、発光層140と電子輸送層150の発光層140に接する側の一部分からなる場合は、電子輸送層150を2層以上の多層構造とし、少なくとも発光層140に接する1層を双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物を30体積%以上含む極性層とし、且つ少なくとも第2電極160に接する側の1層を双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる無極性層とすればよい。
When the polar region in the
Further, when the polar region in the
有機層20における極性領域が、ホール輸送層130の発光層140に接する側の一部分、発光層140及び電子輸送層150の発光層140に接する側の一部分からなる場合は、ホール輸送層130を2層以上の多層構造とし、少なくとも発光層140に接する側の1層を双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物を30体積%以上含む極性層とし、且つ少なくとも第1電極120に接する側の1層を双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる無極性層とし、さらに、電子輸送層150を2層以上の多層構造とし、少なくとも発光層140に接する側の1層を双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物を30体積%以上含む極性層とし、且つ少なくとも第2電極160に接する側の1層を双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる無極性層とすればよい。
When the polar region in the
本実施の形態が適用される有機発光素子10において、有機層20がホール輸送層130、発光層140及び電子輸送層150を含む構成となっている場合、発光層140が、双極子モーメントが4[D]以上である有機極性化合物を含む極性領域に一致し、且つ、発光層140の両側に接して形成されるホール輸送層130及び電子輸送層150が、双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる無極性層であることが好ましい。尚、ホール輸送層130、発光層140及び電子輸送層150は、それぞれ、1層又は2層以上の多層であってもよい。
In the organic
次に、本発明の実施形態が適用される有機発光素子において駆動電圧が低下する理由を説明する。
一般に有機発光素子では、有機層と電極間のエネルギー障壁を小さくするために、仕事関数の大きい陽極材料と仕事関数の小さい陰極材料を用いる。このため両電極間には、外部から印加する電圧の他に陽極材料の仕事関数φ1[eV]と陰極材料の仕事関数φ2[eV]の差に相当する電位、すなわち内蔵電位Vbi[V](=φ1/e−φ2/e、eは電荷素量)がかかる。この内蔵電位の向きは、陽極材料の仕事関数φ1が陰極材料の仕事関数φ2より大きいため、有機発光素子を駆動させるために外部から印加する電位の向きとは逆向きになる。
Next, the reason why the drive voltage is reduced in the organic light emitting device to which the embodiment of the present invention is applied will be described.
In general, in an organic light emitting device, an anode material having a high work function and a cathode material having a low work function are used in order to reduce the energy barrier between the organic layer and the electrode. Therefore, a potential corresponding to the difference between the work function φ 1 [eV] of the anode material and the work function φ 2 [eV] of the cathode material, that is, the built-in potential V bi [ V] (= φ 1 / e−φ 2 / e, where e is the elementary charge). The direction of the built-in potential, work function phi 1 of the anode material for work function greater than phi 2 of the cathode material, are opposite to the direction of the potential applied from the outside to drive the organic light emitting element.
図2は、有機層20(図1参照)を構成するいずれの層も無極性層である有機発光素子のエネルギーバンド図である。図1と同じ構成については同じ符号を用いて、詳細な説明は省略する。尚、以下、図3及び図4においても同様である。
図2(a)は、陽極(第1電極)120と陰極(第2電極)160の間に有機層20を有し、有機層20が陽極120側から順にホール輸送層130、発光層140、電子輸送層150から構成され、いずれの層も無極性層である有機発光素子における回路短絡時(外部印加電圧:Vex=0)のエネルギーバンド図であり、図2(b)は、電圧印加時(外部印加電圧:Vex=Vbi)のエネルギーバンド図である。
FIG. 2 is an energy band diagram of an organic light-emitting device in which any layer constituting the organic layer 20 (see FIG. 1) is a nonpolar layer. About the same structure as FIG. 1, the same code | symbol is used and detailed description is abbreviate | omitted. The same applies to FIGS. 3 and 4 below.
2A includes an
ここで、図2(a)に示す外部印加電圧がゼロの場合は、陽極120と陰極160の仕事関数差による内蔵電位Vbiによって、ホール輸送層130及び電子輸送層150にはそれぞれ電荷注入を妨げる方向に内部電界が形成されている。これに対し、図2(b)に示すように、内蔵電位Vbiに相当する外部電圧を印加した場合(Vex=Vbiの場合)は、ホール輸送層130及び電子輸送層150に形成されていた電界が打ち消され、電荷注入が可能となる。つまり、極性層を有しない有機層20(図1参照)への陽極120及び陰極160からの電荷注入は、外部印加電圧Vexが両電極の仕事関数差に相当する内蔵電位Vbiを超えた場合に初めて起こる。
Here, when the externally applied voltage shown in FIG. 2A is zero, charge injection is performed in the
次に、発光層140が双極子モーメントの大きい有機極性化合物を含む極性層で、ホール輸送層130及び電子輸送層150が無極性層である有機発光素子を考える。図3に、このような有機層の構成を有する有機発光素子のエネルギーバンド図を示す。
すなわち、図3は、発光層140が極性層で、ホール輸送層130及び電子輸送層150が無極性層である有機発光素子のエネルギーバンド図である。
図3(a)は、回路短絡時のエネルギーバンド図であり、図3(b)は、電圧印加時のエネルギーバンド図を示す。ここで、有機発光素子は、通常行われるように、陽極120側から成膜する場合を考える。一方、双極子モーメントの大きい有機極性化合物はほとんどが成膜した上面が正の電位を示す(電位の大きさをVpとする)ことが分かっている。ここで、説明を簡単にするために、双極子モーメントにより極性層(発光層140)に生じる自発的な電位Vpが内蔵電位Vbiに等しく、有機層20の各層の誘電率も等しいとする。
Next, consider an organic light emitting device in which the
That is, FIG. 3 is an energy band diagram of an organic light emitting device in which the
3A is an energy band diagram when a circuit is short-circuited, and FIG. 3B is an energy band diagram when a voltage is applied. Here, it is assumed that the organic light-emitting element is formed from the
このように、陽極側から成膜を行った有機発光素子で、極性層の表面電位が正であり、更にVp=Vbiである場合には、回路短絡時(外部印加電圧:Vex=0)のエネルギーバンド図は図3(a)に示すようになる。すなわち、図2(a)に示す極性層のない場合に較べて、発光層140に形成される電界は、極性層による自発的な電位Vp(陰極側が正となる)により増大するが、その一方で、ホール輸送層130及び電子輸送層150に形成される電界は逆に緩和される。特に、極性層による自発的な電位Vpが内蔵電位Vbiに等しい場合には、内蔵電位Vbiのみが存在する場合(図2(a))にホール輸送層130及び電子輸送層150に形成される電界は、図3(a)に示すように完全に打ち消される。この場合、外部電圧を印加していないにも関わらず、極性層(発光層140)の自発的な電位Vpにより、ホール輸送層130及び電子輸送層150には電荷注入を妨げる方向の内部電界が生じず、これらの層に電荷注入が可能となる。
As described above, when the surface potential of the polar layer is positive and V p = V bi in the organic light-emitting element formed from the anode side, when the circuit is short-circuited (externally applied voltage: V ex = The energy band diagram of 0) is as shown in FIG. That is, the electric field formed in the
また、内蔵電位に相当する外部電圧を印加したとき(Vex=Vbiの場合)のエネルギーバンド図は図3(b)に示すようになる。この場合、極性層(発光層140)の自発的な電位Vpにより、ホール輸送層130及び電子輸送層150には電荷注入を加速する方向の電界が形成され、これらの層への電荷注入がより促される。
尚、前述のように、極性層がある場合には、発光層140に形成される電界は増大し、電荷の輸送の妨げになる。しかし、発光層140においては、電荷の輸送が遅くなるが、再結合の確率は逆に増大するため、発光効率はそれほど低下しない。素子全体として見たときには、極性層があることによるホール輸送層130と電子輸送層150への注入促進の効果が発光層140における発光効率の低下を補ってもなお効果があり、駆動電圧低下の効果が得られる。
Further, an energy band diagram when an external voltage corresponding to the built-in potential is applied (when V ex = V bi ) is as shown in FIG. In this case, an electric field in the direction of accelerating charge injection is formed in the
As described above, when there is a polar layer, the electric field formed in the
次に、図4は、発光層140が極性層で、ホール輸送層130及び電子輸送層150が無極性層である他の構成の有機発光素子のエネルギーバンド図である。すなわち、図4は、図3の有機発光素子とは、VpがVbiより小さい点のみが異なり、他は同じ構成である有機発光素子のエネルギーバンド図を示している。
上述のように、図2では極性層(発光層140)の自発的な電位Vpが0の場合を考え、図3ではVpがVbiに等しい場合を考えた。しかし、結局のところ、ホール輸送層130及び電子輸送層150に電荷が注入され始める外部印加電圧VexはVex=Vbi−Vpで表され、そのときのエネルギーバンド図は図4のようになる。つまり、有機層が極性層とこれを両側から挟む無極性層とから構成される場合には、電荷注入が開始される外部印加電圧は極性層の自発的な電位分だけ小さくて済むようになる。
尚、上記の図3及び図4の説明は、有機発光素子を陽極側から形成し、極性層として成膜後の表面電位が正となる双極子モーメントの大きな有機極性化合物を用いた場合についてのものである。これに対し、有機発光素子を陰極側から形成する場合には、極性層として成膜後の表面電位が負となる双極子モーメントの大きな有機極性化合物を用いれば、図3の場合と同様の効果が得られ、電荷注入電圧が低下する。
Next, FIG. 4 is an energy band diagram of an organic light emitting device having another configuration in which the
As described above, FIG. 2 considers the case where the spontaneous potential V p of the polar layer (light emitting layer 140) is 0, and FIG. 3 considers the case where V p is equal to V bi . However, after all, the external applied voltage V ex charge starts to be injected into the
3 and 4 described above is for the case where the organic light emitting element is formed from the anode side and an organic polar compound having a large dipole moment with a positive surface potential after film formation is used as the polar layer. Is. On the other hand, when the organic light emitting device is formed from the cathode side, if an organic polar compound having a large dipole moment with a negative surface potential after film formation is used as the polar layer, the same effect as in FIG. And the charge injection voltage decreases.
本実施の形態の有機発光素子の極性層及び無極性層に用いる有機化合物を選定するためには、発光材料、ホール輸送材料及び電子輸送材料の双極子モーメントの値を知る必要がある。有機化合物の双極子モーメントの値は、公知文献により知ることができるものもある。また、公知文献ではわからない有機化合物については、その化合物の化学構造がわかれば、分子軌道法による計算で求めることができる。
極性層に生じる自発的な電位Vpの大きさは、極性層の表面電位を測定することにより知ることができる。すなわち、極性層の自発的な電位が表面電位に相当すると考えられる。ここで、極性層の表面電位は、極性化合物の双極子モーメントと配向オーダパラメータおよび膜厚を因子として決められる。本実施の形態では、表面電位における配向オーダパラメータの寄与は、無視することができる程度に小さいと考えられる。
従って、式(1)で示すパラメータPjは、極性化合物を含むことにより生じる極性層の自発的な電位を決める指標として技術的意義を有すると考えられる。このとき、極性層に含まれる極性化合物の体積分率は、自発的な電位を決める双極子モーメントの寄与率を与える。
In order to select an organic compound to be used for the polar layer and the nonpolar layer of the organic light emitting device of this embodiment, it is necessary to know the dipole moment values of the light emitting material, the hole transport material, and the electron transport material. Some dipole moment values of organic compounds can be found in known literature. In addition, an organic compound that is not known in the known literature can be obtained by calculation using a molecular orbital method if the chemical structure of the compound is known.
The magnitude of the spontaneous potential V p generated in the polar layer can be known by measuring the surface potential of the polar layer. That is, it is considered that the spontaneous potential of the polar layer corresponds to the surface potential. Here, the surface potential of the polar layer is determined by using the dipole moment of the polar compound, the orientation order parameter, and the film thickness as factors. In the present embodiment, the contribution of the alignment order parameter to the surface potential is considered to be so small that it can be ignored.
Therefore, the parameter P j represented by the formula (1) is considered to have technical significance as an index for determining the spontaneous potential of the polar layer generated by including the polar compound. At this time, the volume fraction of the polar compound contained in the polar layer gives the contribution rate of the dipole moment that determines the spontaneous potential.
以下、本実施の形態が適用される有機発光素子10の有機層20(ホール輸送層130、発光層140、電子輸送層150)の各構成について説明する。
Hereinafter, each configuration of the organic layer 20 (the
(ホール輸送層130)
ホール輸送層130は、第1電極(陽極)120側から正孔を受け取り第2電極(陰極)160側に輸送する機能を有する層である。ホール輸送層130に用いる材料としては、低分子化合物、高分子化合物が挙げられる。例えば、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、チオフェン誘導体、有機シラン誘導体、カーボン等が挙げられる。
(Hole transport layer 130)
The
ホール輸送層130を形成する具体的な材料としては、例えば、TPD(N,N’−ジフェニル−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);α−NPD(4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル);m−MTDATA(4、4’,4’’−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン)等の低分子トリフェニルアミン誘導体;ポリビニルカルバゾール;上記トリフェニルアミン誘導体に重合性置換基を導入して重合した高分子化合物等が挙げられる。ホール輸送層130は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
As a specific material for forming the
ホール輸送層130には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有する無機化合物または有機化合物が挙げられる。具体的には、無機化合物としては、塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモン等のハロゲン化金属;五酸化バナジウム、三酸化モリブデン等の金属酸化物等が挙げられる。有機化合物としては、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基等を有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレン等が挙げられる。
The
ホール輸送層130の厚さは、各層の導電性等に依存し、特に限定されないが、本実施の形態では、ホール輸送層130の厚さとしては、1nm〜1μmであることが好ましく、5nm〜500nmであることがより好ましい。
The thickness of the
尚、図示しないが、本実施の形態では、ホール輸送層130と第1電極(陽極)120との間に正孔注入層を設けても良い。また、発光層140とホール輸送層130との間に正孔輸送性中間層を設けてもよい。尚、各層は複数の層からなっていても良い。
正孔注入層としては、公知の正孔注入材料を使用することができる。具体的には、例えば、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン等の導電性高分子;アリールアミン、フタロシアニン等の有機化合物;酸化バナジウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、酸化チタン等の酸化物が挙げられる。これらに上記の電子受容性ドーパントを含有させることができる。ドーパントを使用した例として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)とポリスチレンスルホン酸(PSS)との混合物(PEDOT/PSS)、ポリアニリン(PANI)とポリスチレンスルホン酸(PSS)との混合物(PANI/PSS)等が挙げられる。
Although not shown, a hole injection layer may be provided between the
As the hole injection layer, a known hole injection material can be used. Specifically, for example, conductive polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyaniline, polythiophene, polyparaphenylene vinylene; organic compounds such as arylamine and phthalocyanine; vanadium oxide, zinc oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, oxidation An oxide such as titanium may be used. These can contain the above-mentioned electron-accepting dopant. Examples of using dopants include a mixture of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polystyrene sulfonic acid (PSS) (PEDOT / PSS), polyaniline (PANI) and polystyrene sulfonic acid (PSS). A mixture (PANI / PSS) etc. are mentioned.
正孔注入層の厚さは、本実施の形態では、1μm以下である。また、0.1nm〜1μmであることが好ましく、0.5nm〜500nmであることがより好ましく、1nm〜300nmであることがさらに好ましい。正孔注入層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。 In the present embodiment, the thickness of the hole injection layer is 1 μm or less. Moreover, it is preferable that they are 0.1 nm-1 micrometer, It is more preferable that they are 0.5 nm-500 nm, It is further more preferable that they are 1 nm-300 nm. The hole injection layer may have a single layer structure composed of one or more of the above-described materials, or may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
(発光層140)
本実施の形態において、発光層140は有機発光素子10に電圧電界を印加した場合に、第1電極(陽極)120、ホール輸送層130から正孔を受け取り、第2電極(陰極)160、電子輸送層150から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。発光層140は、発光材料のみで構成されていてもよく、ホスト材料と発光性材料を含んだ構成でもよい。
(Light emitting layer 140)
In the present embodiment, when a voltage electric field is applied to the organic
発光性材料としては、発光性有機材料を用いることができる。また燐光性発光材料、蛍光性発光材料等が挙げられる。また、発光性有機材料の場合、発光性低分子化合物及び発光性高分子化合物のいずれも使用することができる。発光性有機材料としては、燐光性有機化合物および金属錯体が好ましい。金属錯体の中には燐光性を示すものもあり、このような金属錯体も好ましく用いられる。 As the light emitting material, a light emitting organic material can be used. Moreover, a phosphorescent luminescent material, a fluorescent luminescent material, etc. are mentioned. Moreover, in the case of a luminescent organic material, any of a luminescent low molecular compound and a luminescent high molecular compound can be used. As the luminescent organic material, a phosphorescent organic compound and a metal complex are preferable. Some metal complexes exhibit phosphorescence, and such metal complexes are also preferably used.
燐光性発光材料としては、一般に、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。本実施の形態では、発光性有機材料の金属錯体として、特に、シクロメタル化錯体を用いることが発光効率向上の観点から非常に好ましい。シクロメタル化錯体としては、例えば、2−フェニルピリジン誘導体、7,8−ベンゾキノリン誘導体、2−(2−チエニル)ピリジン誘導体、2−(1−ナフチル)ピリジン誘導体、2−フェニルキノリン誘導体等の配位子を有するイリジウム(Ir)、パラジウム(Pd)および白金(Pt)等の錯体が挙げられる。これらの中でも、イリジウム(Ir)錯体が特に好ましく、例えば、Ir(ppy)3、Ir(Fppy)3、Ir(piq)3、Ir(bzq)3等の3配位子のイリジウム(Ir)錯体;FIrpic、(ppy)2Ir(acac)、(btp)2Ir(acac)、(bzq)2Ir(acac)等の2配位子のイリジウム(Ir)錯体等が挙げられる。 As the phosphorescent light emitting material, a complex containing a transition metal atom or a lanthanoid atom is generally used. In this embodiment, it is particularly preferable to use a cyclometalated complex as the metal complex of the light-emitting organic material from the viewpoint of improving the light emission efficiency. Examples of cyclometalated complexes include 2-phenylpyridine derivatives, 7,8-benzoquinoline derivatives, 2- (2-thienyl) pyridine derivatives, 2- (1-naphthyl) pyridine derivatives, 2-phenylquinoline derivatives, and the like. Examples thereof include iridium (Ir), palladium (Pd), and platinum (Pt) complexes having a ligand. Among these, iridium (Ir) complexes are particularly preferable. For example, iridium (Ir) complexes having three ligands such as Ir (ppy) 3 , Ir (Fppy) 3 , Ir (piq) 3 , and Ir (bzq) 3 are used. Iridium (Ir) complexes of two ligands such as FIrpic, (ppy) 2 Ir (acac), (btp) 2 Ir (acac) and (bzq) 2 Ir (acac);
シクロメタル化錯体は、シクロメタル化錯体を形成するのに必要な配位子以外に、他の配位子を有していてもよい。尚、シクロメタル化錯体には、三重項励起子から発光する化合物も含まれ、発光効率向上の観点から好ましい。 The cyclometalated complex may have other ligands in addition to the ligands necessary for forming the cyclometalated complex. The cyclometalated complex includes a compound that emits light from triplet excitons, which is preferable from the viewpoint of improving luminous efficiency.
また、発光性高分子化合物としては、例えば、2−メトキシ−5−(2’−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン共重合体(MEH−PPV)等のポリ−p−フェニレンビニレン(PPV)誘導体;ポリフルオレン誘導体、等のπ共役系の高分子化合物;低分子色素とテトラフェニルジアミンやトリフェニルアミンを主鎖や側鎖に導入したポリマー等が挙げられる。また、発光性高分子化合物と発光性低分子化合物とを併用することもできる。 Examples of the light-emitting polymer compound include poly-p-phenylene vinylene (PPV) such as 2-methoxy-5- (2′-ethylhexyloxy) -1,4-phenylene vinylene copolymer (MEH-PPV). ) Derivatives; π-conjugated polymer compounds such as polyfluorene derivatives; polymers obtained by introducing a low molecular weight dye and tetraphenyldiamine or triphenylamine into the main chain or side chain. Moreover, a luminescent high molecular compound and a luminescent low molecular weight compound can also be used together.
蛍光性発光材料としては、一般には、ベンゾオキサゾール、ベンゾイミダゾール、ベンゾチアゾール、スチリルベンゼン、ポリフェニル、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、ナフタルイミド、クマリン、ピラン、ペリノン、オキサジアゾール、アルダジン、ピラリジン、シクロペンタジエン、ビススチリルアントラセン、キナクリドン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、シクロペンタジエン、スチリルアミン、芳香族ジメチリディン化合物、縮合多環芳香族化合物(アントラセン、フェナントロリン、ピレン、ペリレン、ルブレン、またはペンタセン等)、8−キノリノールの金属錯体、ピロメテン錯体や希土類錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン、及びこれらの誘導体等が挙げられる。 Fluorescent light emitting materials generally include benzoxazole, benzimidazole, benzothiazole, styrylbenzene, polyphenyl, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, naphthalimide, coumarin, pyran, perinone, oxadiazole, aldazine, pyralidine, cyclohexane Pentadiene, bisstyrylanthracene, quinacridone, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, cyclopentadiene, styrylamine, aromatic dimethylidin compounds, condensed polycyclic aromatic compounds (anthracene, phenanthroline, pyrene, perylene, rubrene, pentacene, etc.), 8 -Various metal complexes represented by metal complexes of quinolinol, pyromethene complexes and rare earth complexes, organosilanes, and derivatives thereof.
発光層140の厚さは、特に限定されず、通常、2nm〜1μmであることが好ましく、3nm〜500nmであることがより好ましく、5nm〜200nmであることが更に好ましい。
The thickness of the
(電子輸送層150)
電子輸送層150は、第2電極(陰極)160側から電子を受け取り第1電極(陽極)120側に輸送する機能を有する層である。電子輸送層150に用いる電子輸送材料としては、低分子化合物、高分子化合物が挙げられる。具体的には、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、フタラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、トリアジン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、シロールに代表される有機シラン誘導体、等が挙げられる。
(Electron transport layer 150)
The
電子輸送層150に使用される具体的な材料として、例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(Alq3)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム等のアルミニウム化合物;ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]チタン等の亜鉛化合物、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、トリス(2,6−ジメチル−4−ビフェニル)ボラン等のホウ素化合物等が挙げられる。
Specific examples of materials used for the
電子輸送層150には、電子供与性ドーパントを含有させることもできる。電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Li等のアルカリ金属、金属Mg、Ca等のアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物等が好適に用いられる。具体的には、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Cs、La、Sm、Gd、およびYb等が挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含燐化合物等が挙げられる。
The
電子輸送層150の厚さは、導電性等に依存し、特に限定されないが、本実施の形態では、1μm以下である。また、1nm〜1μmであることが好ましく、5nm〜500nmであることがより好ましい。電子輸送層150は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
The thickness of the
尚、図示しないが、本実施の形態では、発光層140と電子輸送層150との間に、電子輸送性中間層を設けても良い。また、第2電極(陰極)160と電子輸送層150との間に陰極バッファ層を設けてもよい。電子輸送性中間層や陰極バッファ層を形成する材料としては、前述した電子輸送層150を形成する材料と同様なものが挙げられる。
陰極バッファ層の厚さは導電性等に依存し、特に限定されないが、本実施の形態では、通常、1μm以下であることが好ましい。また、0.1nm〜1μmであることが好ましく、0.2nm〜500nmであることがより好ましく、0.5nm〜100nmであることが特に好ましい。陰極バッファ層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよい、また、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
Although not shown, an electron transporting intermediate layer may be provided between the light emitting
The thickness of the cathode buffer layer depends on conductivity and is not particularly limited, but in the present embodiment, it is usually preferably 1 μm or less. Moreover, it is preferable that it is 0.1 nm-1 micrometer, it is more preferable that it is 0.2 nm-500 nm, and it is especially preferable that it is 0.5 nm-100 nm. The cathode buffer layer may have a single layer structure composed of one or more of the above-described materials, or may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
さらに、図示しないが、本実施の形態では、発光層140の第2電極(陰極)160側に、第1電極(陽極)120側から発光層140に輸送された正孔が、第2電極(陰極)160側に通りぬけることを防止する機能を有する正孔ブロック層を設けることができる。正孔ブロック層を構成する化合物の例としては、BAlq等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、BCP等のフェナントロリン誘導体等が挙げられる。
Furthermore, although not shown, in the present embodiment, holes transported from the first electrode (anode) 120 side to the
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであることが好ましく、5nm〜200nmであることがより好ましく、10nm〜100nmであることが特に好ましい。正孔ブロック層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。 The thickness of the hole blocking layer is preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 200 nm, and particularly preferably 10 nm to 100 nm. The hole blocking layer may have a single layer structure composed of one or more of the above-described materials, or may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
また、さらに、本実施の形態では、発光層140の第1電極(陽極)120側に、第2電極(陰極)160側から発光層140に輸送された電子が、第1電極(陽極)120側に通りぬけることを防止する機能を有する電子ブロック層を設けることができる。電子ブロック層を構成する化合物の例としては、前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
Furthermore, in the present embodiment, electrons transported from the second electrode (cathode) 160 side to the
電子ブロック層の厚さは、1nm〜500nmであることが好ましく、5nm〜200nmであることがより好ましく、10nm〜100nmであることが特に好ましい。正孔ブロック層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。 The thickness of the electron blocking layer is preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 200 nm, and particularly preferably 10 nm to 100 nm. The hole blocking layer may have a single layer structure composed of one or more of the above-described materials, or may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
次に、有機発光素子10の他の層構成(基板110、第1電極120、第2電極160)について説明する。
Next, another layer configuration (the
(基板110)
基板110は、有機発光素子10を形成するための支持体であり、有機発光素子10に要求される機械的強度を満たす材料が用いられる。
基板110の材料は特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。有機発光素子10の基板110側から光を取り出す場合、発光層140から発せられる光を透過することが必要であり、さらに光を散乱又は減衰させない材料であることが好ましい。
(Substrate 110)
The
The material of the
基板110の具体例としては、例えば、無機材料では、イットリア安定化ジルコニア(YSZ)、サファイアガラス、ソーダガラス、石英ガラス等のガラス類;窒化アルミ等の金属窒化物;アルミナ等の透明金属酸化物等が挙げられる。また、有機材料では、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル;ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等が挙げられる。
Specific examples of the
基板110としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカ等のバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
When glass is used as the
基板110は、光透過性であれば、無色透明または有色透明であってもよい。本実施の形態では、後述する発光層140から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で無色透明であることが好ましい。
The
有機発光素子10の基板110側から光を取り出す必要がない場合、基板110の材料としては、発光層140から発せられる光を透過する材料に限定されず不透明材料も使用できる。具体的には、上記材料に加えて、シリコン(Si)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、タングステン(W)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)の単体またはこれらの合金;ステンレス;SiO2、Al2O3等の酸化物;n−Si等が挙げられる。
When it is not necessary to extract light from the
基板110が金属の場合、基板110と第1電極120及び第2電極160が絶縁されていることが好ましい。基板110の厚さは、要求される機械的強度に応じ適宜選択される。本実施の形態では、好ましくは、0.01mm〜10mm、より好ましくは0.1mm〜2mmである。
基板110の形状、構造、大きさ等は特に限定されず、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、基板110の形状は、板状であることが好ましい。基板110の構造は、例えば、単層構造、積層構造が挙げられる。また、単一部材で形成されていてもよいし、2種以上の部材で形成されていてもよい。
When the
The shape, structure, size, and the like of the
(第1電極120)
第1電極(陽極)120は、通常、発光層140に正孔を供給する電極としての機能を有し、その形状、構造、大きさ等については特に限定されない。第1電極120の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物又はこれらの混合物や積層物が挙げられる。具体例としては、例えば、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物;金、銀、クロム、ニッケル、銅、白金、タングステン、チタン、タンタル、ニオブ等の金属;前述の金属と導電性金属酸化物との混合物、ステンレス等の合金、ヨウ化銅、硫化銅等の無機導電性物質;ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等の有機導電性材料;及びこれらとITOとの積層物等が挙げられる。この中では、導電性金属酸化物が好ましく、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはITOが好ましい。
(First electrode 120)
The first electrode (anode) 120 normally has a function as an electrode for supplying holes to the
第1電極120の成膜方法としては、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等が挙げられる。本実施の形態では、例えば、ITOを用いて第1電極120を成膜する場合、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等を採用することができる。
As a film formation method of the
有機発光素子10の第1電極120の形成位置は特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができる。本実施の形態では、基板110上に形成されるのが好ましい。第1電極120は、基板110の一方の表面の全域に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。第1電極120を形成する際のパターニング法としては、フォトリソグラフィー等による化学的エッチング;レーザ光照射等による物理的エッチング;マスクを用いた真空蒸着やスパッタリング等;リフトオフ法、印刷法等が挙げられる。
The formation position of the
第1電極120は電気伝導性を有し、−5℃〜80℃の温度範囲における表面抵抗(シート抵抗)は、103Ω/□以下が好ましく、102Ω/□以下がより好ましい。仕事関数は、4.5eV以上であることが好ましい。第1電極120が光透過性である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。第1電極120側から発光を取り出すためには、その透過率としては、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。
第1電極120の厚さは、第1電極120を構成する材料により適宜選択され特に限定されないが、通常、2nm〜50μm程度であり、10nm〜1μmが好ましく、さらに30〜250nmがより好ましい。膜厚が過度に薄いと表面抵抗が高くなる傾向があり、膜厚が過度に厚いと光透過率が低くなる傾向がある。
The
Although the thickness of the
基板110や第1電極120の表面処理を行うことで、オーバーコートされる層の性能(例えば、第1電極120との密着性、表面平滑性、正孔注入障壁等)を改善することができる。具体的な表面処理方法としては、高周波プラズマ処理を始めとして、スパッタリング処理、コロナ処理、UV(紫外線)オゾン照射処理、紫外線照射処理、または酸素プラズマ処理等が挙げられる。尚、仕事関数は、例えば、紫外線光電子分光分析法により測定することができる。
By performing the surface treatment of the
(第2電極160)
第2電極(陰極)160は、通常、発光層140に電子を注入する電極としての機能を有し、その形状、構造、大きさ等については特に限定されない。有機発光素子10の第2電極160側から光を取り出す場合(第2電極160側の面が光を取り出す面、すなわち、発光面となる場合)、第2電極160は発光層140から発せられる光を透過する材料を用いることが好ましい。一方、有機発光素子10の第2電極160側から光を取り出す必要のない場合、第2電極160は発光する光を透過する材料に限定されず不透明な材料も使用することができる。
(Second electrode 160)
The second electrode (cathode) 160 normally has a function as an electrode for injecting electrons into the
本実施形態では第2電極160が陰極として用いられるため、仕事関数が低く、かつ化学的に安定なものが好ましい。第2電極160を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物等が挙げられる。具体例としては、アルカリ金属(Li、Na、K、Cs等);マグネシウム(Mg)及びアルカリ土類金属(Ca等);金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、及びイッテルビウム等の希土類金属等が挙げられる。これらは、2種以上を併用することができる。
In the present embodiment, since the
第2電極160の成膜方法としては、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式;真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式;CVD、プラズマCVD法等の化学的方式等が挙げられる。また、第2電極160を形成する際のパターニング法としては、フォトリソグラフィー等による化学的エッチング;レーザ光照射等による物理的エッチング;マスクを用いた真空蒸着やスパッタリング等;リフトオフ法や印刷法等が挙げられる。
As a film formation method of the
第2電極160の厚さは、第2電極160を構成する材料により適宜選択され特に限定されないが、通常10nm〜5μm程度であり、50nm〜1μmが好ましい。第2電極160は、光透過性(発光層140から発せられた光を透過できる)であってもよいし、不透明であってもよい。なお、光透過性な第2電極160は、第2電極160の材料を1nm〜10nmの厚さに薄く成膜し、さらにITOやIZO等の透明な導電性材料を積層することによっても形成することができる。
Although the thickness of the
<有機発光素子の製造方法>
(第1電極形成工程)
本実施の形態が適用される有機発光素子10(図1参照)を製造する場合、先ず、基板110上に、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法等を用いて第1電極120を形成する。また、第1電極120の素材として銀等の金属微粒子、ヨウ化銅等の微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末等を用いる場合には、これらを適当なバインダー樹脂溶液に分散させて基板110上に塗布することにより第1電極120を形成することもできる。この場合は、スピンコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、印刷法、スプレー法、ディスペンサ法等の方法を用いて成膜した後、加熱処理して形成することも可能である。
<Method for producing organic light-emitting device>
(First electrode forming step)
When manufacturing the organic light emitting device 10 (see FIG. 1) to which the present embodiment is applied, first, for example, a resistance heating vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a CVD method is formed on the
続いて、第1電極120の上に、ホール輸送層130、発光層140および電子輸送層150、さらに、必要に応じて、正孔注入層、正孔輸送性中間層、電子輸送性中間層、陰極バッファ層等の各層を形成する。本実施の形態では、発光層140を含む各層の成膜には、抵抗加熱蒸着法または塗布法がより好ましく、ポリマー有機化合物を含む層の成膜を行うには、特に塗布法が好ましい。塗布法により成膜を行う場合は、成膜を行いたい層を構成する材料を、有機溶媒や水等の所定の溶媒に溶解または分散させた塗布溶液の塗布を行う。塗布を行う際にはスピンコーティング法、スプレーコーティング法、ディップコーティング法、インクジェット法、スリットコーティング法、ディスペンサ法、印刷等の種々の方法を使用することができる。塗布を行った後は、加熱あるいは真空引きを行って塗布溶液を乾燥させることで所望の層が形成される。
Subsequently, on the
(第2電極形成工程)
さらに、電子輸送層150上に第2電極160を形成する。第2電極160を形成する方法としては、上述した第1電極120の形成と同様な方法が用いられる。
(Second electrode forming step)
Further, the
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。但し、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples unless it exceeds the gist.
(実施例1)
以下の操作により、有機発光素子を作製した。
先ず、表面に膜厚150nmのITO(陽極)(Indium Tin Oxide)付きのガラス基板(72mm×55mm、厚さ:0.7mm、基板110に相当)を用意した。次に、抵抗加熱蒸着法により、陽極上に、膜厚50nmのNPB(N,N−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン)からなるホール輸送層を成膜した。NPBは、双極子モーメントが1[D]未満の化合物であり、ホール輸送層は無極性層である。
Example 1
An organic light emitting device was produced by the following operation.
First, a glass substrate (72 mm × 55 mm, thickness: 0.7 mm, corresponding to the substrate 110) with 150 nm thick ITO (anode) (Indium Tin Oxide) on the surface was prepared. Next, a hole transport layer made of NPB (N, N-di (1-naphthyl) -N, N′-diphenylbenzidine) having a thickness of 50 nm was formed on the anode by resistance heating vapor deposition. NPB is a compound having a dipole moment of less than 1 [D], and the hole transport layer is a nonpolar layer.
続いて、ホール輸送層上に、双極子モーメントが6.6[D]の極性化合物であるOXD−7(2,2−(3,1−フェニレン)ビス[5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール])(90体積%)に双極子モーメントが1[D]未満のIr(ppy)3(tris(2−フェニルピリジン)イリジウム(III))(10体積%)を添加した混合材料からなる膜厚30nmの発光層を成膜した。発光層は極性層であり、式(1)で定義されるパラメータPは178[D・nm]である。 Subsequently, OXD-7 (2,2- (3,1-phenylene) bis [5- (4-tert-butylphenyl), which is a polar compound having a dipole moment of 6.6 [D], is formed on the hole transport layer. ) -1,3,4-oxadiazole]) (90% by volume) with a dipole moment of less than 1 [D] Ir (ppy) 3 (tris (2-phenylpyridine) iridium (III)) (10 volume) %), A light emitting layer having a film thickness of 30 nm was formed. The light emitting layer is a polar layer, and the parameter P defined by the formula (1) is 178 [D · nm].
次に、発光層上に、トリス(2,6−ジメチル−4−ビフェニリル)ボラン(以下、PPBと略すことがある)からなる膜厚20nmの電子輸送層を成膜した。PPBは、双極子モーメントが1[D]未満の化合物であり、電子輸送層は無極性層である。続いて、電子輸送層上にNaFからなる膜厚1nmの陰極バッファ層を成膜し、最後に、陰極バッファ層上に、スパッタリング法により、Alからなる膜厚100nmの陰極を形成し、有機発光素子を作製した。 Next, an electron transport layer having a thickness of 20 nm made of tris (2,6-dimethyl-4-biphenylyl) borane (hereinafter sometimes abbreviated as PPB) was formed on the light-emitting layer. PPB is a compound having a dipole moment of less than 1 [D], and the electron transport layer is a nonpolar layer. Subsequently, a 1-nm-thick cathode buffer layer made of NaF was formed on the electron transport layer, and finally, a 100-nm-thick cathode made of Al was formed on the cathode buffer layer by sputtering to produce organic light emission. An element was produced.
本実施例の有機発光素子の極性層は発光層1層のみであるため、極性領域の全極性層についての、前記式(1)で表されるパラメータPjの総和ΣPjは178[D・nm]である。
以上の操作により作製した有機発光素子について陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は2.9(V@1mA/cm2)であった。結果を表1に示す。尚、表1において、双極子モーメントが1[D]未満の化合物のみからなる無極性層についてはパラメータPjの値は計算していない。
Since the polar layer of the organic light emitting device of this example is only one light emitting layer, the sum ΣP j of the parameters P j represented by the above formula (1) for all polar layers in the polar region is 178 [D · nm].
With respect to the organic light-emitting device produced by the above operation, the voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 2.9 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 1. In Table 1, the value of the parameter P j is not calculated for a nonpolar layer made of only a compound having a dipole moment of less than 1 [D].
(実施例2)
電子輸送層を、双極子モーメントが4.1[D]のAlq3からなる極性層で膜厚10nmの第1の電子輸送層(発光層側)と、双極子モーメントが1[D]未満のPPBからなる無極性層で膜厚10nmの第2の電子輸送層(陰極側)の2層構造とする以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。
本実施例の有機発光素子の極性領域は、発光層とAlq3からなる第1の電子輸送層とで構成される。極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjは219[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は3.2(V@1mA/cm2)であった。結果を表2に示す。
(Example 2)
The electron transport layer is a polar layer made of Alq 3 having a dipole moment of 4.1 [D] and a first electron transport layer (light emitting layer side) having a thickness of 10 nm and a dipole moment of less than 1 [D]. An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that a non-polar layer made of PPB was used to form a two-layer structure of a second electron transport layer (cathode side) having a thickness of 10 nm.
The polar region of the organic light emitting device of this example is composed of a light emitting layer and a first electron transport layer made of Alq 3 . The total ΣP j of the parameters P j for all polar layers in the polar region is 219 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 3.2 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 2.
(実施例3)
ホール輸送層を、双極子モーメントが1[D]未満のNPBからなる無極性層で膜厚40nmの第1のホール輸送層(陽極側)と、双極子モーメントが6.6[D]のOXD−7(25体積%)と双極子モーメントが1[D]以下のNPB(75体積%)を混合した材料から構成された極性層で膜厚10nmの第2のホール輸送層(発光層側)との2層構造とする以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。
本実施例の有機発光素子の極性領域は、OXD−7(25体積%)を含む第2のホール輸送層と発光層とで構成される。極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjは195[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は3.1(V@1mA/cm2)であった。結果を表3に示す。
Example 3
The hole transport layer is composed of a nonpolar layer made of NPB having a dipole moment of less than 1 [D] and a first hole transport layer (anode side) having a thickness of 40 nm, and OXD having a dipole moment of 6.6 [D]. A second hole transport layer (light emitting layer side) having a thickness of 10 nm and a polar layer composed of a material in which -7 (25% by volume) and NPB (75% by volume) with a dipole moment of 1 [D] or less are mixed An organic light-emitting device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the two-layer structure was made.
The polar region of the organic light emitting device of this example is composed of a second hole transport layer containing OXD-7 (25% by volume) and a light emitting layer. The total ΣP j of the parameters P j for all polar layers in the polar region is 195 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 3.1 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 3.
(実施例4)
ホール輸送層を、双極子モーメントが1[D]未満のNPBからなる無極性層で膜厚45nmの第1のホール輸送層(陽極側)と双極子モーメントが6.6[D]のOXD−7(25体積%)と双極子モーメントが1[D]以下のIr(ppy)3(75体積%)を混合した材料から構成された極性層で膜厚5nmの第2のホール輸送層(発光層側)との2層構造とし、且つ、電子輸送層を、双極子モーメントが4.1[D]のAlq3からなる極性層で膜厚5nmの第1の電子輸送層(発光層側)と、双極子モーメントが1[D]未満のPPBからなる無極性層で膜厚15nmの第2の電子輸送層(陰極側)との2層構造とする以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。
本実施例の有機発光素子の極性領域は、OXD−7(25体積%)を含む第2のホール輸送層と発光層とAlq3からなる第1の電子輸送層とで構成される。極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjは207[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は3.3(V@1mA/cm2)であった。結果を表4に示す。
Example 4
The hole transport layer is a nonpolar layer made of NPB having a dipole moment of less than 1 [D], and a first hole transport layer (anode side) having a film thickness of 45 nm and OXD− having a dipole moment of 6.6 [D]. 7 (25% by volume) and a second hole transport layer (light emission) having a thickness of 5 nm with a polar layer composed of a material in which Ir (ppy) 3 (75% by volume) having a dipole moment of 1 [D] or less is mixed. The first electron transport layer (light emitting layer side) having a thickness of 5 nm and a polar layer made of Alq 3 having a dipole moment of 4.1 [D]. And a non-polar layer made of PPB having a dipole moment of less than 1 [D] and having a two-layer structure with a second electron transport layer (cathode side) having a thickness of 15 nm. An organic light emitting device was produced.
The polar region of the organic light emitting device of this example is composed of a second hole transport layer containing OXD-7 (25% by volume), a light emitting layer, and a first electron transport layer made of Alq 3 . The total ΣP j of the parameters P j for all polar layers in the polar region is 207 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 3.3 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 4.
(実施例5)
発光層を、双極子モーメントが6.6[D]の極性化合物であるOXD−7(90体積%)と双極子モーメントが1[D]未満のIr(ppy)3(10体積%)とから構成された膜厚30nmの第1の発光層(ホール輸送層側)と、双極子モーメントが4.1[D]の極性化合物であるAlq3(90体積%)とIr(ppy)3(10体積%)とから構成された膜厚10nmの第2の発光層(電子輸送層側)との2層構造とする以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。
本実施例の有機発光素子の極性領域は、2層の発光層で構成される。極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjが215[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は3.0(V@1mA/cm2)であった。結果を表5に示す。
(Example 5)
The light emitting layer is composed of OXD-7 (90% by volume) which is a polar compound having a dipole moment of 6.6 [D] and Ir (ppy) 3 (10% by volume) having a dipole moment of less than 1 [D]. The first light-emitting layer (hole transport layer side) having a thickness of 30 nm and Alq 3 (90% by volume) and Ir (ppy) 3 (10), which are polar compounds having a dipole moment of 4.1 [D]. An organic light-emitting device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that a two-layer structure with a 10 nm-thick second light-emitting layer (on the electron transport layer side) composed of
The polar region of the organic light emitting device of this example is composed of two light emitting layers. The sum ΣP j of the parameters P j for all polar layers in the polar region is 215 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 3.0 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 5.
(比較例1)
発光層を、双極子モーメントが1[D]未満の化合物であるCBP(4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−ビフェニル)(90体積%)と双極子モーメントが1[D]未満のIr(ppy)3(10体積%)の混合材料とする以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。すなわち、本比較例における有機発光素子は、極性領域を有していない。
陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は5.5(V@1mA/cm2)であった。結果を表6に示す
(Comparative Example 1)
The light emitting layer is composed of CBP (4,4′-bis (carbazol-9-yl) -biphenyl) (90% by volume) which is a compound having a dipole moment of less than 1 [D] and a dipole moment of less than 1 [D]. An organic light-emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixed material of Ir (ppy) 3 (10% by volume) was used. That is, the organic light emitting device in this comparative example does not have a polar region.
The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 5.5 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 6.
(比較例2)
発光層を、双極子モーメントが1[D]未満の化合物であるCBP(90体積%)とIr(ppy)3(10体積%)の混合材料から構成された膜厚15nmの第1の発光層(ホール輸送層側)と、双極子モーメントが6.6[D]の極性化合物であるOXD−7(90体積%)と双極子モーメントが1[D]未満のIr(ppy)3(10体積%)とから構成された膜厚15nm第2の発光層(電子輸送層側)との2層構造であること以外は、実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。
極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjは89[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は5.0(V@1mA/cm2)であった。結果を表7に示す。
(Comparative Example 2)
The light emitting layer is a first light emitting layer having a film thickness of 15 nm, made of a mixed material of CBP (90% by volume) and Ir (ppy) 3 (10% by volume), which is a compound having a dipole moment of less than 1 [D]. (Hole transport layer side), OXD-7 (90% by volume) which is a polar compound having a dipole moment of 6.6 [D], and Ir (ppy) 3 (10 volumes) having a dipole moment of less than 1 [D]. %), And an organic light emitting device was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the second light emitting layer (on the electron transport layer side) had a thickness of 15 nm.
The sum ΣP j of the parameters P j for the all polar layers in the polar region is 89 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 5.0 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 7.
(比較例3)
実施例1と同様な操作を行い、ITO付きガラス基板上にホール輸送層を成膜した。続いてホール輸送層上に、1[D]未満の化合物であるCBP(90体積%)と双極子モーメントが1[D]未満のIr(ppy)3(10体積%)の混合材料から構成された膜厚10nmの第1の発光層、双極子モーメントが6.6[D]の極性化合物であるOXD−7(90体積%)とIr(ppy)3(10体積%)とから構成された膜厚8nmの第2の発光層と、双極子モーメントが4.1[D]の極性化合物であるAlq3(90体積%)とIr(ppy)3(10体積%)とから構成された膜厚10nmの第3の発光層を順に成膜した。
(Comparative Example 3)
The same operation as in Example 1 was performed to form a hole transport layer on a glass substrate with ITO. Subsequently, the hole transport layer is composed of a mixed material of CBP (90% by volume) which is a compound of less than 1 [D] and Ir (ppy) 3 (10% by volume) of which the dipole moment is less than 1 [D]. The first light-emitting layer having a thickness of 10 nm was composed of OXD-7 (90% by volume) and Ir (ppy) 3 (10% by volume), which are polar compounds having a dipole moment of 6.6 [D]. A film composed of a second light-emitting layer having a thickness of 8 nm, and Alq 3 (90% by volume) and Ir (ppy) 3 (10% by volume), which are polar compounds having a dipole moment of 4.1 [D] A third light-emitting layer having a thickness of 10 nm was sequentially formed.
次に発光層上に、双極子モーメントが4.1[D]のAlq3からなる極性層である膜厚12nmの第1の電子輸送層と、双極子モーメントが1[D]未満であるPPBからなる無極性層である膜厚8nmの第2の電子輸送層を順に成膜した。続いて、電子輸送層上に、陰極バッファ層と陰極を実施例1と同様にして形成し、有機発光素子を作製した。
本比較例における各極性層のパラメータPjが50以下である。極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjは134[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は5.1(V@1mA/cm2)であった。結果を表8に示す。
Next, a 12-nm-thick first electron transporting layer, which is a polar layer made of Alq 3 having a dipole moment of 4.1 [D], and a PPB having a dipole moment of less than 1 [D] are formed on the light-emitting layer. A second electron transport layer having a thickness of 8 nm, which is a nonpolar layer made of, was sequentially formed. Subsequently, a cathode buffer layer and a cathode were formed on the electron transport layer in the same manner as in Example 1 to produce an organic light emitting device.
Parameters P j of the polar layer in this comparative example is 50 or less. The sum ΣP j of the parameters P j for the all polar layers in the polar region is 134 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 5.1 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 8.
(比較例4)
電子輸送層を、双極子モーメントが4.1[D]の極性化合物であるAlq3からなる膜厚20nmの電子輸送層とする以外は実施例1と同様にして有機発光素子を作製した。
本比較例では、極性領域(発光層と電子輸送層)の総膜厚(50nm)が、発光層の膜厚(30nm)の1.5倍を超えている(1.67倍)。
極性領域の全極性層についての、パラメータPjの総和ΣPjが260[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は3.8(V@1mA/cm2)であった。結果を表9に示す
(Comparative Example 4)
An organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that the electron transport layer was a 20 nm thick electron transport layer made of Alq 3 which is a polar compound having a dipole moment of 4.1 [D].
In this comparative example, the total film thickness (50 nm) of the polar region (light emitting layer and electron transport layer) exceeds 1.5 times the film thickness (30 nm) of the light emitting layer (1.67 times).
The total ΣP j of the parameters P j for the all polar layers in the polar region is 260 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 3.8 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 9.
(比較例5)
電子輸送層を、双極子モーメントが4.1[D]の極性化合物であるAlq3からなる膜厚20nmの電子輸送層とする以外は比較例1と同様にして有機発光素子を作製した。
本比較例では極性領域は電子輸送層のみであり、この層についてのパラメータPは82[D・nm]である。陽極−陰極の間に流れる電流が1mA/cm2になるときの電圧は5.3(V@1mA/cm2)であった。結果を表9に示す。
(Comparative Example 5)
An organic light emitting device was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the electron transport layer was an electron transport layer having a thickness of 20 nm made of Alq 3 which is a polar compound having a dipole moment of 4.1 [D].
In this comparative example, the polar region is only the electron transport layer, and the parameter P for this layer is 82 [D · nm]. The voltage when the current flowing between the anode and the cathode was 1 mA / cm 2 was 5.3 (V @ 1 mA / cm 2 ). The results are shown in Table 9.
以上のように、本実施の形態が適用される有機発光素子10は、有機層20が(無極性領域/極性領域/無極性領域)の3層構造を有し、極性領域は、双極子モーメントが1[D](デバイ)以上である有機化合物を含む極性層を有し、極性領域中の発光層の少なくとも1層は、双極子モーメントが4[D]以上の有機化合物を含み、且つ前述の式(1)で表されるパラメータPjの総和ΣPjが150[D・nm]以上であり、極性領域の総膜厚が、発光層140の膜厚の1.5倍以下であることにより、有機発光素子における電荷の注入電圧が低減することが分かる。
As described above, in the organic
10…有機発光素子、110…基板、120…第1電極(陽極)、130…ホール輸送層、140…発光層、150…電子輸送層、160…第2電極(陰極)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記有機層は、極性領域と、当該極性領域を両側から接して挟持する2つの無極性領域とからなり、
前記極性領域は極性層を少なくとも1層含み、
前記無極性領域は無極性層の1層または複数層からなり、
前記極性層は双極子モーメントが1[D]以上の有機極性化合物の少なくとも1種を合計で50体積%以上含む層であり、
前記無極性層は双極子モーメントが1[D]未満の有機化合物のみからなる層であり、
前記極性領域は前記発光層を含み、且つ当該極性領域の総膜厚は、当該発光層の膜厚の1.5倍以下であり、
前記発光層は少なくとも1層の極性層を含み、
前記発光層に含まれる極性層の少なくとも1層は、双極子モーメントが4[D]以上の有機極性化合物の少なくとも1種を合計で30体積%以上含み、
前記極性領域の全極性層についての、下記式(1)で表されるパラメータPjの総和ΣPjが150[D・nm]以上である
ことを特徴とする有機発光素子。
Pj=Σ(μij×dj×φij) (1)
(式(1)中、djは任意の極性層jの膜厚であり、μijは当該極性層jにおける双極子モーメントが1D以上の任意の有機極性化合物iの双極子モーメントであり、φijは当該極性層jにおける当該有機極性化合物iの体積分率である。また、Σは前記極性層jに含まれる有機極性化合物の全種類についての総和を取ることを意味する。) An organic light emitting device comprising an anode, an organic layer including at least one light emitting layer, and a cathode in order,
The organic layer is composed of a polar region and two nonpolar regions sandwiching the polar region from both sides,
The polar region includes at least one polar layer;
The nonpolar region consists of one or more nonpolar layers,
The polar layer is a layer containing a total of 50 vol% or more of at least one organic polar compound having a dipole moment of 1 [D] or more,
The nonpolar layer is a layer composed only of an organic compound having a dipole moment of less than 1 [D],
The polar region includes the light emitting layer, and the total thickness of the polar region is 1.5 times or less the thickness of the light emitting layer,
The light emitting layer includes at least one polar layer;
At least one of the polar layers included in the light emitting layer includes a total of 30% by volume or more of at least one organic polar compound having a dipole moment of 4 [D] or more,
The organic light-emitting element, wherein a total sum ΣP j of parameters P j represented by the following formula (1) is 150 [D · nm] or more for all polar layers in the polar region.
P j = Σ (μ ij × d j × φ ij ) (1)
(In the formula (1), dj is a film thickness of an arbitrary polar layer j, μ ij is a dipole moment of an arbitrary organic polar compound i having a dipole moment in the polar layer j of 1D or more, and φ ij is the volume fraction of the organic polar compound i in the polar layer j, and Σ means the sum of all types of organic polar compounds contained in the polar layer j.)
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WO2020159128A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 주식회사 엘지화학 | Organic light-emitting device |
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---|---|---|---|---|
WO2017052225A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 주식회사 엘지화학 | Organic light emitting diode |
US10727430B2 (en) | 2015-09-25 | 2020-07-28 | Lg Chem, Ltd. | Organic light emitting diode |
US11444251B2 (en) | 2016-11-29 | 2022-09-13 | Merck Patent Gmbh | Organic electroluminescent element |
WO2020159128A1 (en) * | 2019-01-28 | 2020-08-06 | 주식회사 엘지화학 | Organic light-emitting device |
US11950440B2 (en) | 2019-01-28 | 2024-04-02 | Lg Chem, Ltd. | Organic light emitting device |
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