JP4632628B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
少なくとも陽極層、有機発光層、および陰極層を含むとともに、当該有機発光層と、陰極層との間に無機化合物層が設けてある有機電界発光素子(第1の発明の構成)、および、
少なくとも陽極層、有機発光層、および陰極層を含むとともに、当該有機発光層と、陰極層との間に還元性ドーパント含有層が設けてある有機電界発光素子(第2の発明の構成)において、
それぞれの有機発光層に、下記一般式(1)で表される芳香族アミン化合物および下記一般式(2)で表される芳香族アミン化合物、あるいはいずれか一方の芳香族アミン化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子が提供され、上述した課題を解決することができる。
まず、図1を参照して、本発明の有機電界発光素子における第1の実施形態について説明する。図1は、有機電界発光素子100の断面図であり、陽極層10、有機発光層12、無機化合物層14および陰極層16を、基板上(図示せず。)に順次に積層した構造を有していることを表している。
以下、第1の実施形態における特徴的な部分である有機発光層12および無機化合物層14について中心に説明する。したがって、その他の構成部分、例えば、陽極層10や陰極層16の構成や製法については簡単に説明するものとし、言及していない部分については、有機電界発光素子の分野において一般的に公知な構成や製法を採ることができる。
(i)種類1
有機発光層に、上述した一般式(1)および一般式(2)で表される芳香族アミン化合物を使用する。この理由は、このように三環以上の縮合芳香環を含む芳香族アミン化合物を含有することにより、無機化合物層を設けた場合、10V程度の低電圧において優れた発光輝度が得られるためである。
また、上記一般式(1)および一般式(2)で表される芳香族アミン化合物は、スチリル基およびアルケニル基を含む置換基を含まないことを特徴としている。
この理由は、このような置換基を含まないことにより、より有機電界発光素子の半減寿命を長くすることができるためである。
この結果として、対称構造のアリールアミノ基が置換された三環以上の縮合芳香環を含む芳香族アミン化合物を含有することにより、半減寿命を著しく長くすることができる。
また、これらのうち、より好ましい縮合芳香環として、ピレン、ペリレン、アントラセン、フルオランテン、クリセン、ルビセン、テトラセン、ペンタセン、テトラベンゾフェナントレン、テトラベンゾアントラセン、テトラベンゾフルオレン、ベンゾペリレン、ジベンゾピレン、ジベンゾクリセン、ジベンゾペリレン、ベンゾテトラセン、デカシクレン、アセナフトフルオランテン、およびジベンゾフルオランテン骨格等が挙げられる。
また、上述した一般式(1)および一般式(2)で表される芳香族アミン化合物において、置換基を有することも好ましく、具体的に、シアノ基、ハロゲン基、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、置換または非置換のアリール基、置換または非置換のアリールオキシ基、COORで表わされる基(Rは水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基である。)、置換または非置換のアルールチオ基等が挙げられる。
なお、下記式(5)〜式(14)で表される芳香族アミン化合物のそれぞれについては、実施例において化合物1〜10と略記する。
有機発光層における有機発光材料の電子移動度を、1×10−7cm2/V・s以上の値とすることが好ましい。この理由は、電子移動度が、1×10−7cm2/V・s未満の値となると、有機電界発光素子における高速応答が困難となったり、発光輝度が低下する場合があるためである。
したがって、有機発光材料の電子移動度を、1.1×10−7〜2×10−6cm2/V・sの範囲内の値とするのがより好ましく、1.2×10−7〜1.0×10−6cm2/V・sの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
また、有機発光層における有機発光材料の正孔移動度よりも、電子移動度を小さくすることが好ましい。この理由は、この逆となると、有機発光層に使用可能な有機発光材料が過度に制限される場合があり、また、発光輝度が低下する場合があるためである。
さらに、有機発光材料の電子移動度を、正孔移動度の1/1,000よりも大きくすることが好ましい。この理由は、電子移動度が過度に小さくなると、有機発光層の中央付近で正孔と再結合することが困難となり、やはり発光輝度が低下する場合があるためである。
したがって、有機発光層における有機発光材料の正孔移動度(μh)と電子移動度(μe)とが、μh/2>μe>μh/500の関係を満足するのがより好ましく、μh/3>μe>μh/100の関係を満足するのがさらに好ましい。
また、有機発光層に、発光性ドーパントまたは蛍光性ドーパントを添加することも好ましい。
このような発光性ドーパントまたは蛍光性ドーパントとしては、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の蛍光増白剤や、スチリルベンゼン系化合物、8−キノリノール誘導体を配位子とする金属錯体等が挙げられる。
また、有機発光層に、一般式(1)および(2)で表わされる芳香族アミン化合物以外の化合物であって、発光性芳香族アミン化合物または蛍光性芳香族アミン化合物を添加することも好ましい。
このような発光性芳香族アミン化合物または蛍光性芳香族アミン化合物としては、例えば、2,7−ビス(ジフェニルアミノ)ナフタレン、2,7−ビス[4’−(ジ−p−トリルアミノ)フェニル]ナフタレン等が挙げられる。
有機発光層を形成する方法は特に制限されるものではないが、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の方法を適用することができる。
また、樹脂等の結着剤と有機発光材料とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、有機発光層を形成することができる。
このようにして形成された有機発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、例えば、5nm〜5μmの範囲内の値であることが好ましい。この理由は、有機発光層の膜厚が5nm未満となると、発光輝度や耐久性が低下する場合があり、一方、有機発光層の膜厚が5μmを超えると、印加電圧の値が高くなる場合があるためである。
したがって、有機発光層の膜厚を10nm〜3μmの範囲内の値とすることがより好ましく、20nm〜1μmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
第1の実施形態において、無機化合物層を設けることにより、陰極からの電子の注入性や耐久性に優れた有機電界発光素子とすることができる。また、上述した特定の有機発光層と組み合わせることにより、著しく長寿命であり、しかも低電圧駆動であっても高い発光輝度を得ることができる有機電界発光素子を提供することができる。
無機化合物層を構成する無機化合物として、絶縁体材料または半導体材料を使用することが好ましい。
このような絶縁体材料としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好ましい。
より具体的に言えば、好ましいアルカリ金属カルコゲナイドとして、例えば、Li2O、LiO、Na2S、Na2SeおよびNaOが挙げられ、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、BaS、およびCaSeが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、LiF、NaF、KF、LiCl、KClおよびNaCl等が挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2およびBeF2といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
また、無機化合物層を構成する半導体材料としては、Ba、Ca、Sr、Yb、Al、Ga、In、Li、Na、Cd、Mg、Si、Ta、SbおよびZnの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物または酸化窒化物等の一種単独または二種以上の組み合わせが挙げられる。
なお、このような微結晶または非晶質の絶縁性材料としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物およびアルカリ土類金属のハロゲン化物等が挙げられる。
さらに、無機化合物層に導電性を与え、有機電界発光素子を低電圧化するために導電性化合物を無機化合物層の全体量に対して1〜20重量%添加することも好ましい。
また、第1実施形態における無機化合物層の電子親和力を1.8〜3.6eVの範囲内の値とすることが好ましい。この理由は、かかる電子親和力の値が1.8eV未満となると、電子注入性が低下し、駆動電圧の上昇や発光効率の低下をまねく場合があるためであり、一方で、かかる電子親和力の値が3.6eVを超えると、発光効率の低い錯体が発生しやすくなる場合があるためである。
したがって、無機化合物層の電子親和力を、1.9〜3.0eVの範囲内の値とすることがより好ましく、2.0〜2.5eVの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、無機化合物層と有機発光層との電子親和力の差を1.2eV以下の値とすることが好ましく、0.5eV以下の値とすることがより好ましい。この理由は、かかる電子親和力の差が小さいほど、電子注入層から有機発光層への電子注入が容易となり、高速応答可能な有機電界発光素子とすることができるためである。
また、第1実施形態における無機化合物層のエネルギーギャップ(バンドギャップエネルギー)を2.7eV以上の値とすることが好ましく、3.0eV以上の値とすることがより好ましい。
この理由は、かかるエネルギーギャップの値を2.7eV以上とすることにより、正孔が有機発光層を超えて無機化合物層に移動することが少なくなるためである。したがって、正孔と電子との再結合の効率が向上し、有機電界発光素子の発光輝度が高まるとともに、電子注入層等が発光することを回避することができる。
また、無機化合物層の構造についても特に制限されるものではなく、例えば、一層構造であっても良く、あるいは、二層構造または三層構造であっても良い。
また、無機化合物層の厚さについても特に制限されるものではないが、例えば0.1nm〜1,000nmの範囲内の値とするのが好ましい。この理由は、かかる無機化合物層の厚さが0.1nm未満となると、電子注入性が低下したり、あるいは機械的強度が低下する場合があるためであり、一方、無機化合物層の厚さが1,000nmを超えると高抵抗となり、有機電界発光素子の高速応答が困難となったり、あるいは製膜に長時間を要する場合があるためである。
したがって、無機化合物層の厚さを0.5〜100nmの範囲内の値とするのがより好ましく、1〜50nmの範囲内の値とするのがさらに好ましい。
無機化合物層の形成方法についても、均一な厚さを有する薄膜層として形成することができる方法であれば特に制限されるものではないが、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の方法を適用することができる。
(i)陽極層
陽極層としては、仕事関数の大きい(例えば、4.0eV以上)金属、合金、電気電導性化合物またはこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、インジウムチンオキサイド(ITO)、インジウム銅、スズ、酸化亜鉛、金、白金、パラジウム等の一種を単独で、または二種以上を組み合わせて使用することができる。
また、陽極層の厚さについても特に制限されるものではないが、10〜1,000nmの範囲内の値とするのが好ましく、10〜200nmの範囲内の値とするのがより好ましい。
さらに、陽極層に関しては、有機発光層から発射された光を外部に有効に取り出すことができるように、実質的に透明、より具体的には、光透過率が10%以上の値であることが好ましい。
一方、陰極層には、仕事関数の小さい(例えば、4.0eV未満)金属、合金、電気電導性化合物またはこれらの混合物を使用することが好ましい。具体的には、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、リチウム、ナトリウム、セシウム、銀等の一種を単独で、または二種以上を組み合わせて使用することができる。
また陰極層の厚さも特に制限されるものではないが、10〜1,000nmの範囲内の値とするのが好ましく、10〜200nmの範囲内の値とするのがより好ましい。
なお、陰極層に関しても、有機発光層から発射された光を外部に有効に取り出すことができるように、実質的に透明、より具体的には、光透過率が10%以上の値であることが好ましい。
第1の実施形態において、図示はしないが、陽極層と有機発光層との間に、正孔注入輸送層を設けることが好ましい。この理由は、かかる正孔注入輸送層を設けることにより、正孔をスムーズに注入する機能を発揮することができる一方、注入された正孔を効率的に輸送することができるためである。したがって、正孔注入輸送層を設けることにより、正孔の注入および有機発光層への移動が容易となり、有機電界発光素子の高速応答が可能となる。
また、正孔注入輸送層は、有機材料または無機材料で形成してあることが好ましい。好ましい有機材料としては、例えば、フタロシアニン化合物、ジアミン化合物、含ジアミンオリゴマーおよび含チオフェンオリゴマーをあげることができる。また、好ましい無機材料としては、例えば、アモルファスシリコン(α−Si)、α−SiC、マイクロクリスタルシリコン(μC−Si)、μC−SiC、II−VI族化合物、III−V族化合物、非晶質炭素、結晶質炭素およびダイヤモンドをあげることができる。
また、図1には示さないが、有機電界発光素子への水分や酸素の侵入を防止するための封止層を、有機電界発光素子全体を覆うように設けることも好ましい。
好ましい封止層の材料としては、テトラフルオロエチレンと、少なくとも一種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体;共重合主鎖中に環状構造を有する合フッ素共重合体;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリユリア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレンまたはクロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体;吸収率1%以上の吸水性物質;吸水率0.1%以下の防湿性物質;In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等の金属;MgO、SiO、SiO2、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O、Y2O3、TiO2等の金属酸化物;MgF2、LiF、AlF3、CaF2等の金属フッ化物;パーフルオロアルカン、パーフルオロアミン、パーフルオロポリエーテル等の液状フッ素化炭素;および当該液状フッ素化炭素に水分や酸素を吸着する吸着剤を分散させた組成物等が挙げられる。
次に、図2を参照して、この発明の第2の実施形態について説明する。図2は、第2の実施形態における有機電界発光素子102の断面図であり、陽極層10、有機発光層12、還元性ドーパント含有層22、および陰極層16を順次に積層した構造を有している。
このような還元性ドーパント含有層(界面層と称する場合もある。)は、電子注入性を高める機能を有している。したがって、還元性ドーパント含有層を設けることにより、電子の注入および有機発光層への移動が容易となり、有機電界発光素子の高速応答が可能となる。
以下、第2の実施形態における特徴的な部分である還元性ドーパント含有層について中心的に説明するものであり、有機発光層およびその他の構成部分については、第1の実施形態と同様の構成とすることができる。
還元性ドーパントは、芳香族環化合物に対し還元性を有するものであれば特に制限されるものではないが、具体的に、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ土類金属のハロゲン化物、希土類金属の酸化物または希土類金属のハロゲン化物からなる群から選択される少なくとも一つの物質であることが好ましい。
これらのうち、好ましいアルカリ金属としては、例えば、Li(リチウム、仕事関数:2.93eV)、Na(ナトリウム、仕事関数:2.36eV)、K(カリウム、仕事関数:2.3eV)、Rb(ルビジウム、仕事関数:2.16eV)およびCs(セシウム、仕事関数:1.95eV)等が挙げられる。なお、括弧内の仕事関数の値は、化学便覧(基礎編II、P493、日本化学会編)に記載されたものであり、以下同様である。
また、好ましいアルカリ金属酸化物としては、例えば、LiF、Li2O、LiO、NaF、およびNaOが挙げられる。
また、好ましいアルカリ土類金属酸化物としては、例えば、CaO、BaO、SrO、BeO、MgO、およびこれらを混合したBaxSr1−xO(0<x<1)や、BaxCa1−xO(0<x<1)が挙げられる。
また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物としては、例えば、LiF、NaFおよびKFといったフッ化物のほかに、LiCl、KClおよびNaClが挙げられる。また、好ましいアルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、CaF2、BaF2、SrF2、MgF2およびBeF2といったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
A+Ar7−…(15)
[一般式(15)中、記号Aは、アルカリ金属を表わし、置換基Ar7は、炭素数10〜40の芳香族化合物である。]
ここで、一般式(15)で表される金属錯体中に含まれる芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、ナフタレン、ジフェニルアントラセン、ターフェニル、クォーターフェニル、キンクフェニル、セクシフェニル、キノリノール、ベンゾキノリノール、アクリジノール、ヒドロキシフェニルオキサゾール、ヒドロキシフェニルチアゾール、ヒドロキシジアリールオキサジアゾール、ヒドロキシジアリールチアジアゾール、ヒドロキシフェニルピリジン、ヒドロキシフェニルベンゾイミダゾール、ヒドロキシベンゾトリアゾール、ヒドロキシフルボラン、ビピリジル、フェナントロリン、フタロシアニン、ポルフィリンおよびこれらの誘導体が挙げられる。
なお、これらの芳香族化合物がヒドロキシ体の場合には、前記一般式(15)において、A+と水酸基のH(プロトン)が交換する形で配位する。
この理由は、かかる還元性ドーパントの添加量が、0.01重量%未満となると、添加効果が発現せず、有機EL素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる場合があるためである。
したがって、発光輝度や寿命のバランスがより良好となる観点から、還元性ドーパントの添加量を0.2重量%以上の値とすることがより好ましい。
なお、還元性ドーパントを単独で使用して陰極層と有機発光層との界面に配置してもよい。
また、還元性ドーパント含有層に、還元性ドーパントと、芳香族環化合物との混合物を使用する場合、かかる還元性ドーパントと芳香族環化合物との混合比率を1:20〜20:1(モル比)の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる混合比率がこれらの範囲外となると、有機EL素子の発光輝度が低下したり、寿命が短くなる場合があるためである。
したがって、芳香族環化合物と還元性ドーパントとの混合比率を1:10〜10:1(モル比)の範囲内の値とすることがより好ましく、1:5〜5:1の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
また、還元性ドーパント含有層は、一層構造に限らず、例えば、二層構造またはそれ以上の多層構造とすることも好ましい。
また、還元性ドーパント含有層の厚さについても特に制限されるものではないが、例えば還元性ドーパントと、芳香族環化合物との混合物を使用する場合、0.1〜15nmの範囲内の値とすることが好ましく、0.1〜8nmの範囲内の値とすることがより好ましい。一方、還元性ドーパントを単独で使用する場合、還元性ドーパント含有層の厚さを0.05〜3nmの範囲内の値とすることが好ましく、0.1〜1nmの範囲内の値とすることがより好ましい。
さらに、還元性ドーパント含有層を、均一または不均一に分散させて、非連続の還元性ドーパント含有層として、島状に形成することも好ましいし、あるいは、均一または不均一な厚さを有する連続の還元性ドーパント含有層とすることも好ましい。
また、還元性ドーパント含有層の形成方法としては、例えば、抵抗加熱蒸着法により還元性ドーパントを蒸着しながら、界面領域を形成する芳香族環化合物、発光材料、電子注入材料を同時蒸着させて、これらの材料中に還元性ドーパントを分散させることが好ましい。
次に、図3を参照して、この発明の第3の実施形態について説明する。図3は、第3の実施形態における有機電界発光素子104の断面図であり、陽極層10、有機発光層12、電子注入層24、および陰極層16を順次に積層した構造を有している。
そして、電子注入層に、エネルギーギャップが2.7eV以上の炭化水素化合物であって、アントラセン核またはフルオランテン核を有する炭化水素化合物を含有し、かつ、有機発光層に、一般式(3)で表される芳香族アミン化合物および一般式(4)で表される芳香族アミン化合物、あるいはいずれか一方の芳香族アミン化合物を含有することを特徴としている。一般式(3)および一般式(4)で表される芳香族アミン化合物は、前述した一般式(1)および一般式(2)で表される芳香族アミン化合物において、スチリル基およびアルケニル基を含んでもよい化合物である。前述した一般式(1)および一般式(2)で表される芳香族アミン化合物の説明及び例示は、一般式(3)および一般式(4)で表される芳香族アミン化合物にも適用できる。
以下、第3の実施形態における特徴的な部分である電子注入層および有機発光層について中心的に説明するものであり、その他の構成部分については、第1の実施形態や第2の実施形態と同様の構成とすることができる。
(i)種類
電子注入層に、エネルギーギャップが2.7eV以上の炭化水素化合物であって、アントラセン核またはフルオランテン核を有する炭化水素化合物を使用する。この理由は、炭化水素化合物のエネルギーギャップが2.7eV未満となると、炭化水素化合物自身が発光するため、有機電界発光素子の発光効率が低下する場合があるためである。
また、アントラセン核またはフルオランテン核を有する炭化水素化合物を使用するのは、これらの化合物が電子の移動性に優れており、有機電界発光素子の発光効率を高めるためである。
また、電子注入層の厚さについても特に制限されるものではないが、1〜50nmの範囲内の値とすることが好ましく、2〜30nmの範囲内の値とすることがより好ましく、3〜25nmの範囲内の値とすることがさらに好ましい。
この理由は、かかる電子注入層の厚さが、1nm未満となると、電子注入性の改良効果が発現しない場合があり、一方、かかる電子注入層の厚さが、50nmを超えると、有機EL素子の発光輝度が低下したり、半減寿命が短くなる場合があるためである。
有機発光層に、上述した一般式(3)および一般式(4)で表される芳香族アミン化合物を使用する。この理由は、このように三環以上の縮合芳香環を含む芳香族アミン化合物を含有することにより、電子注入層を設けた場合、10V程度の低電圧において優れた発光輝度が得られるためである。
また、上記芳香族アミン化合物が有する置換基にスチリル基およびアルケニル基を含む場合であっても、上述のように電子注入層に特定の構造を有する炭化水素化合物を使用することにより、半減寿命を著しく長くすることができるようになる。
なお、第3の実施形態における有機発光層の種類、電子移動度、添加剤、形成方法、および膜厚については、第1の実施形態と同様の構成とすることができる。
(1)有機電界発光素子の作製
厚さ1.1mm、縦25mm、横75mmの透明なガラス基板上に、陽極層として厚さ75nmのインジウムスズ酸化物(ITO)からなる透明電極を形成した後、イソプロピルアルコールで超音波洗浄し、さらに、N2(窒素ガス)雰囲気中で乾燥させた後、UV(紫外線)およびオゾンを用いて10分間洗浄した。
次いで、透明電極付きガラス基板を、真空蒸着装置の蒸着槽内の基板ホルダーに装着するとともに、真空槽内の真空度を、1×10−3Paに減圧した後、以下の蒸着条件で、陽極層上に、正孔注入層、有機発光層、無機化合物層および陰極層を順次に積層して有機電界発光素子を作製した。
フェニル−トリフェニルアミン(TPD74)
蒸着速度0.2nm/sec.
厚さ80nm
有機発光層: 3,11−ビス(ジフェニルアミノ)−7,14−ジフェニル
−アセナフト(1,2−k)フルオランテン(化合物8)
蒸着速度0.2nm/sec.
厚さ50nm
無機化合物層:LiF
蒸着速度0.2nm/sec.
厚さ1nm
陰極層: Al
蒸着速度0.2nm/sec.
厚さ200nm
得られた有機電界発光素子における陰極層と陽極層との間に、6Vの直流電圧を印加したところ、発光輝度が540cd/cm2であり、発光色は橙色であることを確認した。
また、初期発光輝度を500cd/cm2として、定電流駆動させたところ、半減寿命は3,200時間であった。得られた結果を表1に示す。
参考例2〜6においては、発光材料として、参考例1の化合物8の代わりに化合物5(参考例2)、化合物6(参考例3)、化合物9(参考例4)、化合物10(参考例5)、および化合物1(参考例6)を用いたほかは、参考例1と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、5.5Vあるいは6Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、それぞれ表1に示す発光色が観察され、発光輝度は310〜720cd/m2であり、半減寿命は2,100〜3,700時間であった。
得られた結果を表1に示す。
比較例1〜3においては、参考例1の無機化合物の代わりにトリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム(Alq)からなる厚さ20nmの電子輸送層を設けるとともに、発光材料として、比較例1では化合物1を用い、比較例2では化合物6を用い、比較例3では化合物4を用いたほかは、参考例1と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、5.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、それぞれ表2に示す発光色が観察され、発光輝度は250〜470cd/m2であり、半減寿命は700〜1,600時間であった。得られた結果を表2に示す。
参考例7においては、発光材料として、参考例1の化合物8の代わりに化合物1を用い、無機化合物層の代わりに、化合物1と、還元性ドーパントである金属リチウム(Li)との混合物(混合モル比1:1)からなる厚さ20nmの界面層(還元性ドーパント含有層)を設けたほかは、参考例1と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、5.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、橙色の発光が観察され、発光輝度は610cd/m2であり、半減寿命は2,800時間であった。得られた結果を表3に示す。
参考例8においては、発光材料として、参考例1の化合物8の代わりに化合物1を用い、無機化合物層の代わりに、界面領域に還元性ドーパントとして下記式(18)で表わされるリチウム金属錯体(化合物11と称する。)からなる厚さ1nmの界面層(還元性ドーパント含有層)を設けたほかは、参考例1と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、6.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、青緑色の発光が観察され、発光輝度は530cd/m2であり、半減寿命は3,300時間であった。得られた結果を表3に示す。
参考例9においては、参考例8の還元性ドーパントのかわりに、モノ(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト)リチウム錯体(Li(dpm)と称する。)からなる厚さ1nmの界面層(還元性ドーパント含有層)を設けたほかは、参考例8と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、6.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、橙色の発光が観察され、発光輝度は470cd/m2であり、半減寿命は3,000時間であった。得られた結果を表3に示す。
参考例10においては、発光材料として、参考例8の還元性ドーパントのかわりに、化合物1と、還元性ドーパントであるLi(dpm)との混合物(混合モル比1:1)からなる厚さ5nmの界面層(還元性ドーパント含有層)を設けたほかは、参考例8と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、6.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、橙色の発光が観察され、発光輝度は580cd/m2であり、半減寿命は3,900時間であった。得られた結果を表3に示す。
実施例1においては、参考例1の無機化合物層の代わりに、下記式(19)で表わされるフェニルアントラセン系化合物(化合物12と称する、エネルギーギャップ3.0eV)と、還元性ドーパントである金属リチウム(Li)との混合物(混合モル比1:1)からなる厚さ20nmの電子注入層を設けたほかは、参考例1と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、6.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、青緑色の発光が観察され、発光輝度は430cd/m2であり、半減寿命は2,600時間であった。得られた結果を表3に示す。
実施例2においては、発光材料として、参考例1の化合物8の代わりに化合物1を用い、無機化合物層の代わりに、下記式(20)で表わされるフルオランテン系化合物(化合物13と称する、エネルギーギャップ2.8eV)と、還元性ドーパントである金属リチウム(Li)との混合物(混合モル比1:1)からなる厚さ20nmの電子注入層を設けたほかは、参考例1と同様に有機電界発光素子を作製した。そして、陰極層と陽極層との間に、6.5Vの直流電圧を印加して評価した。
その結果、青緑色の発光が観察され、発光輝度は530cd/m2であり、半減寿命は3,800時間であった。
また、第2の発明によれば、還元性ドーパント含有層を備えるとともに、有機発光層に三環以上の縮合芳香環を含む芳香族アミン化合物を使用することにより、同様に、駆動電圧が低くとも、高い発光輝度が得られるとともに、半減寿命が著しく長い有機電界発光素子を提供することができるようになった。
さらに、第3の発明によれば、電子注入層に特定の炭化水素化合物を使用するとともに、有機発光層に三環以上の縮合芳香環を含む芳香族アミン化合物を使用することにより、同様に、駆動電圧が低くとも、高い発光輝度が得られるとともに、半減寿命が著しく長い有機電界発光素子を提供することができるようになった。
Claims (7)
- 少なくとも陽極層、有機発光層、および陰極層を含むとともに、当該有機発光層と、陰極層との間に電子注入層が設けてある有機電界発光素子において、
前記電子注入層が、エネルギーギャップが2.7eV以上の炭化水素化合物であって、アントラセン核またはフルオランテン核を有する炭化水素化合物を含有し、かつ、
前記有機発光層が、下記一般式(4)で表される芳香族アミン化合物を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
前記芳香族基及び縮合芳香環の置換基は、シアノ基、ハロゲン基、直鎖、分岐または環状のアルキル基、直鎖、分岐または環状のアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、COORで表わされる基(Rは水素原子、アルキル基、アリール基、またはアラルキル基である。)、アルールチオ基から選択される。] - 前記アントラセン核を有する炭化水素化合物が、下記一般式で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記フルオランテン核を有する炭化水素化合物が、下記一般式で表わされる化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(4)で表される芳香族アミン化合物が、ピレン、ペリレン、アントラセン、フルオランテン、クリセン、ルビセン、テトラセン、ペンタセン、テトラベンゾフェナントレン、テトラベンゾアントラセン、テトラベンゾフルオレン、ベンゾペリレン、ジベンゾピレン、ジベンゾクリセン、ジベンゾペリレン、ベンゾテトラセン、デカシクレン、アセナフトフルオランテン、またはジベンゾフルオランテン骨格からなる縮合芳香環を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(4)で表される芳香族アミン化合物において、Ar 9 〜Ar12の炭素数が6〜40であり、Bが置換もしくは非置換の三環以上の縮合芳香環を含む基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 前記記号Bが、ピレン、ペリレン、アントラセン、フルオランテン、クリセン、9,10−ビスフェニルアントラセンまたはアセナフトフルオランテンであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
- 前記置換基Ar 9 、Ar 10 、Ar 11 およびAr 12 がフェニル基であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
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