JP5658028B2 - Organic EL device - Google Patents
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Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
本発明は有機ＥＬ（電界発光）素子に関し、詳しくは、発光メカニズムにより電子トラップ型発光素子に区分される有機ＥＬ素子に関する。 The present invention relates to an organic EL (electroluminescent) element, and more particularly to an organic EL element that is classified into an electron trap type light emitting element by a light emission mechanism.
有機ＥＬ素子は、ディスプレイや照明など様々な分野に使用されている。この有機ＥＬ素子は、発光メカニズムの違いにより、電子トラップ型発光素子と正孔トラップ型発光素子とに大別することができる。電子トラップ型発光素子は、発光層内の電子がドーパントに（準位差起因で）トラップされて移動度が大きく制限される。このため、発光層に流れるキャリアは正孔が主体になる。そして、ドーパントにトラップされた電子と発光層を流れてきた正孔が再結合して発光するのが主な電子トラップ型素子の発光メカニズムである。したがって、電子トラップ型発光素子は、発光層のホスト材料とドーパント材料とが以下の関係を示す。
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞Ｉｐ(host)−Ｉｐ(dorpant)、及び、Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞０．１０eV
（なお、Ｅａ(dorpant)はドーパント材料の電子親和力、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(dorpant)はドーパント材料のイオン化ポテンシャルである。）
Organic EL elements are used in various fields such as displays and lighting. This organic EL element can be roughly classified into an electron trap type light emitting element and a hole trap type light emitting element, depending on the light emission mechanism. In the electron trap type light emitting device, electrons in the light emitting layer are trapped by a dopant (due to a level difference), and mobility is greatly limited. For this reason, the carriers flowing in the light emitting layer are mainly holes. The light emission mechanism of the main electron trap type element is that the electrons trapped by the dopant and the holes flowing through the light emitting layer recombine to emit light. Therefore, in the electron trap type light emitting device, the host material and the dopant material of the light emitting layer have the following relationship.
Ea (dorpant) -Ea (host)> Ip (host) -Ip (dorpant) and Ea (dorpant) -Ea (host)> 0.10 eV
(Ea (dorpant) is the electron affinity of the dopant material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, Ip (host) is the ionization potential of the host material, and Ip (dorpant) is the ionization potential of the dopant material.)
このような電子トラップ型発光素子は、アントラセンホストにアミンドーパントを添加する正孔トラップ型発光素子に比べて一般的でない。これは、電子トラップ型発光素子の発光効率を高くすることが困難だからである。特に、パッシブ駆動で使用する高電流密度領域では、電子トラップ型発光素子の発光効率を高くすることが困難である。 Such an electron trap type light emitting device is less common than a hole trap type light emitting device in which an amine dopant is added to an anthracene host. This is because it is difficult to increase the light emission efficiency of the electron trap type light emitting element. In particular, in a high current density region used in passive driving, it is difficult to increase the light emission efficiency of the electron trap light emitting element.
これらの問題を解決するため、例えば、特許文献１には、発光ドーパントにインデノペリレン誘導体を用いることにより、高発光効率、長寿命な有機ＥＬ素子が提案されている。また、特許文献２では、特許文献１の電子輸送層をナフタセン誘導体、もしくはアントラセン誘導体にすることにより駆動電圧の低下、発光効率の向上、長寿命化を実現する有機ＥＬ素子が提案されている。 In order to solve these problems, for example, Patent Document 1 proposes an organic EL element having high luminous efficiency and long life by using an indenoperylene derivative as a light emitting dopant. Further, Patent Document 2 proposes an organic EL element that realizes a decrease in driving voltage, an improvement in light emission efficiency, and a longer life by using an naphthacene derivative or an anthracene derivative as the electron transport layer of Patent Document 1.
しかし、特許文献１の有機ＥＬ素子では、発光層からの正孔抜けが発生し、発光効率が低下したり、長寿命化が図れないおそれがある。また、特許文献２の有機ＥＬ素子では、電子輸送層がナフタセンの場合には正孔抜けにより発光効率が低下し、電子輸送層がアントラセンの場合にはアントラセン自体の電子親和力が小さいことに起因して駆動電圧が上昇してしまうおそれがある。 However, in the organic EL element disclosed in Patent Document 1, holes may be lost from the light emitting layer, and the light emission efficiency may be reduced or the life may not be extended. Further, in the organic EL element of Patent Document 2, when the electron transport layer is naphthacene, the light emission efficiency is reduced due to hole removal, and when the electron transport layer is anthracene, the electron affinity of anthracene itself is small. Drive voltage may increase.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、発光メカニズムにより電子トラップ型発光素子に区分される有機ＥＬ素子であって、発光効率が高く、駆動電圧が低く、さらに長寿命な有機ＥＬ素子を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an organic EL element that is classified into an electron trap type light emitting element according to a light emission mechanism, and has high luminous efficiency, low driving voltage, and longer life. An object is to provide an element.
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る有機ＥＬ素子は、
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に狭持された有機層と、を備え、
前記有機層は、少なくとも、ホスト材料とドーパント材料とからなる発光層と、電子輸送層と、電子注入層とを有し、前記発光層、前記電子輸送層、前記電子注入層の順に積層され、
前記発光層のホスト材料とドーパント材料とが、
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞Ｉｐ(host)−Ｉｐ(dorpant)、及び、
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞０．１０ｅＶ
（Ｅａ(dorpant)はドーパント材料の電子親和力、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(dorpant)はドーパント材料のイオン化ポテンシャルである。）
の関係を満たし、
前記発光層のホスト材料と、前記電子輸送層と、前記電子注入層とが、
Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、
Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、
Ｅａ(EIL)−Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶ
（Ｉｐ(ETL)は電子輸送層を構成する材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｅａ(ETL)は電子輸送層を構成する材料の電子親和力、Ｅａ(EIL)は電子注入層を構成する材料の電子親和力である。）
の関係を満たし、
前記電子輸送層を構成する材料は、主骨格に５員環を２つ以上持ち、そのエネルギーギャップＥｇがＥｇ＞２．３ｅＶの炭化水素である、ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the organic EL device according to the first aspect of the present invention is:
An anode, a cathode, and an organic layer sandwiched between the anode and the cathode,
The organic layer has at least a light emitting layer composed of a host material and a dopant material, an electron transport layer, and an electron injection layer, and is stacked in the order of the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer,
A host material and a dopant material of the light emitting layer,
Ea (dorpant) −Ea (host)> Ip (host) −Ip (dorpant), and
Ea (dorpant) -Ea (host)> 0.10 eV
(Ea (dorpant) is the electron affinity of the dopant material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, Ip (host) is the ionization potential of the host material, and Ip (dorpant) is the ionization potential of the dopant material.)
Satisfy the relationship
The host material of the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer,
Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV,
Ea (host) −Ea (ETL) <0.25 eV, and
Ea (EIL) -Ea (ETL) <0.20 eV
(Ip (ETL) is the ionization potential of the material constituting the electron transport layer, Ip (host) is the ionization potential of the host material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, and Ea (ETL) is the electron transport layer) The electron affinity of the material, Ea (EIL), is the electron affinity of the material constituting the electron injection layer.)
Satisfy the relationship
The material constituting the electron transport layer is a hydrocarbon having two or more five-membered rings in the main skeleton and an energy gap Eg of Eg> 2.3 eV .
前記電子輸送層を構成する材料は、例えば、アセナフトフルオランテン、または、その誘導体である。
前記電子注入層を構成する材料は、例えば、キノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した錯体である。
Materials constituting the pre-Symbol electron transporting layer is, for example, acenaphthofluoranthenyl fluoranthene, or a derivative thereof.
The material constituting the electron injection layer is, for example, an organic material having a quinolinol ring or a complex in which an organic material having a quinolinol ring is coordinated.
本発明の第２の観点に係る有機ＥＬ素子は、
陽極と、陰極と、前記陽極と前記陰極との間に狭持された有機層と、を備え、
前記有機層は、少なくとも、ホスト材料とドーパント材料とからなる発光層と、電子輸送層と、電子注入層とを有し、前記発光層、前記電子輸送層、前記電子注入層の順に積層された電子トラップ型の有機ＥＬ素子であって、
前記電子輸送層を構成する材料は、分子骨格の主鎖に少なくとも２つ以上の５員環が配され、そのエネルギーギャップＥｇがＥｇ＞２．３ｅＶの炭化水素である、ことを特徴とする。
The organic EL device according to the second aspect of the present invention is:
An anode, a cathode, and an organic layer sandwiched between the anode and the cathode,
The organic layer has at least a light-emitting layer composed of a host material and a dopant material, an electron transport layer, and an electron injection layer, and is stacked in the order of the light-emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer. An electron trap type organic EL element,
Material constituting the electron transport layer, at least two 5-membered ring is disposed in the main chain of the molecular skeleton, the energy gap Eg is a hydrocarbon of Eg> 2.3 eV, characterized in that .
前記電子輸送層を構成する材料は、例えば、アセナフトフルオランテン、または、その誘導体である。
前記発光層のホスト材料は、例えば、ナフタセン誘導体である。
前記電子注入層を構成する材料は、例えば、キノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した錯体である。
The material constituting the electron transport layer is, for example, acenaphthofluoranthene or a derivative thereof.
The host material of the light emitting layer is, for example, a naphthacene derivative.
The material constituting the electron injection layer is, for example, an organic material having a quinolinol ring or a complex in which an organic material having a quinolinol ring is coordinated.
本発明によれば、発光効率が高く、駆動電圧が低く、さらに長寿命な有機ＥＬ素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an organic EL element having high light emission efficiency, low driving voltage, and longer life.
以下、本発明の有機ＥＬ素子について説明する。図１は、本発明の有機ＥＬ素子の構成の一例を示す図である。図１に示すように、有機ＥＬ素子１は、基板２上に、陽極３と、陰極４と、陽極３と陰極４との間に狭持された有機層５とを備えている。 Hereinafter, the organic EL element of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the organic EL element of the present invention. As shown in FIG. 1, the organic EL element 1 includes an anode 3, a cathode 4, and an organic layer 5 sandwiched between the anode 3 and the cathode 4 on a substrate 2.
基板２は、透明または半透明の材料から形成されていることが好ましく、例えば、ガラス板、透明プラスチックシート、半透明プラスチックシート、石英、透明セラミックスあるいはこれらを組み合わせた複合シートから形成されている。なお、基板２は、不透明な材料から形成されていてもよい。この場合、有機ＥＬ素子１は、図１に示される積層順序が逆になる。さらに、基板２に、例えば、カラーフィルター膜、色変換膜、誘電体反射膜等を組み合わせることにより、発光色をコントロールしてもよい。 The substrate 2 is preferably formed of a transparent or translucent material, and is formed of, for example, a glass plate, a transparent plastic sheet, a translucent plastic sheet, quartz, transparent ceramics, or a composite sheet combining these. The substrate 2 may be formed from an opaque material. In this case, the organic EL element 1 has the reverse stacking order shown in FIG. Furthermore, the emission color may be controlled by combining the substrate 2 with, for example, a color filter film, a color conversion film, a dielectric reflection film, or the like.
陽極３は、比較的仕事関数の大きい金属、合金または電気電導性化合物を電極物質として使用することが好ましい。陽極３に使用する電極物質としては、例えば、金、白金、銀、銅、コバルト、ニッケル、パラジウム、バナジウム、タングステン、酸化錫、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ＺｎＯ−Ａｌ、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）、ＩＺＯ（インジウム・ジンク・オキサイド）、ＦＴＯ（フッ素錫酸化物）、ポリチオフェン、ポリピロールなどが挙げられる。これらの電極物質は、単独で使用してもよく、複数併用してもよい。また、これらの物質に金属やCなどの他の元素を混入させた化合物でも構わない。陽極３は、これらの電極物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法等の気相成長法により、基板２の上に形成することができる。また、陽極３は、一層構造であっても、多層構造であってもよい。 The anode 3 preferably uses a metal, an alloy or an electrically conductive compound having a relatively large work function as an electrode material. Examples of the electrode material used for the anode 3 include gold, platinum, silver, copper, cobalt, nickel, palladium, vanadium, tungsten, tin oxide, zinc oxide (ZnO), ZnO-Al, and ITO (indium tin oxide). ), IZO (indium zinc oxide), FTO (fluorine tin oxide), polythiophene, polypyrrole and the like. These electrode materials may be used alone or in combination. Further, compounds obtained by mixing these elements with other elements such as metal and C may be used. The anode 3 can form these electrode materials on the substrate 2 by, for example, a vapor phase growth method such as a vapor deposition method or a sputtering method. The anode 3 may have a single layer structure or a multilayer structure.
陰極４は、比較的仕事関数の小さい金属、合金または電気電導性化合物を電極物質として使用することが好ましい。陰極に使用する電極物質としては、例えば、リチウム、リチウム−インジウム合金、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、カルシウム、マグネシウム、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、アルミニウム、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−カルシウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金、グラファイト薄膜等が挙げられ、さらに、これらの金属の酸化物、ハロゲン化物などの化合物、第２、第３、第４…の元素が入った合金でも構わない。また、これらの電極物質は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。陰極４は、これらの電極物質を、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオン化蒸着法、イオンプレーティング法、クラスターイオンビーム法等の方法により、電子注入輸送層の上に形成することができる。また、陰極４は一層構造であっても、多層構造であってもよい。 The cathode 4 preferably uses a metal, an alloy or an electrically conductive compound having a relatively small work function as an electrode material. Examples of electrode materials used for the cathode include lithium, lithium-indium alloy, sodium, sodium-potassium alloy, calcium, magnesium, magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, indium, ruthenium, titanium, manganese, yttrium, and aluminum. , Aluminum-lithium alloys, aluminum-calcium alloys, aluminum-magnesium alloys, graphite thin films, and the like, and compounds such as oxides and halides of these metals, second, third, fourth ... It may be an alloy. These electrode materials may be used alone or in combination. The cathode 4 can be formed of these electrode materials on the electron injecting and transporting layer by a method such as a vapor deposition method, a sputtering method, an ionized vapor deposition method, an ion plating method, or a cluster ion beam method. Further, the cathode 4 may have a single layer structure or a multilayer structure.
有機層５は、少なくとも、ホスト材料とドーパント材料とからなる発光層６と、電子輸送層７と、電子注入層８とを有し、発光層６、電子輸送層７、電子注入層８の順に積層されている。本実施の形態では、図１に示すように、有機層５は、正孔注入輸送層９、発光層６、電子輸送層７、及び、電子注入層８から構成され、これらがこの順に積層されている。 The organic layer 5 has at least a light emitting layer 6 made of a host material and a dopant material, an electron transport layer 7 and an electron injection layer 8. The light emitting layer 6, the electron transport layer 7 and the electron injection layer 8 are in this order. Are stacked. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the organic layer 5 includes a hole injection transport layer 9, a light emitting layer 6, an electron transport layer 7, and an electron injection layer 8, which are stacked in this order. ing.
発光層６は、正孔（ホール）および電子の注入機能、それらの輸送機能、正孔と電子の再結合により励起子を生成させる機能（発光機能）を有する化合物を含有する層である。発光層６は、ホスト材料（ホスト化合物）とドーパント材料（ゲスト化合物）とから形成されている。ここで、本発明の有機ＥＬ素子１は、発光層６内の電子がドーパントに（準位差起因で）トラップされて移動度が大きく制限される電子トラップ型発光素子である。このため、発光層６のホスト材料とドーパント材料とは、以下の関係を満たす材料が用いられる。 The light emitting layer 6 is a layer containing a compound having a function of injecting holes and electrons, a function of transporting them, and a function of generating excitons by recombination of holes and electrons (light emitting function). The light emitting layer 6 is formed of a host material (host compound) and a dopant material (guest compound). Here, the organic EL device 1 of the present invention is an electron trap type light emitting device in which electrons in the light emitting layer 6 are trapped by a dopant (due to a level difference) and mobility is greatly limited. For this reason, the material satisfying the following relationship is used for the host material and the dopant material of the light emitting layer 6.
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞Ｉｐ(host)−Ｉｐ(dorpant)、及び、
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞０．１０eV
（ここで、Ｅａ(dorpant)はドーパント材料の電子親和力、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(dorpant)はドーパント材料のイオン化ポテンシャルである。）
Ea (dorpant) −Ea (host)> Ip (host) −Ip (dorpant), and
Ea (dorpant) -Ea (host)> 0.10 eV
Here, Ea (dorpant) is the electron affinity of the dopant material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, Ip (host) is the ionization potential of the host material, and Ip (dorpant) is the ionization potential of the dopant material. )
ホスト材料及びドーパント材料は、上記関係を示すとともに発光機能を有する材料であれば、従来公知の種々な材料を用いることができる。ホスト材料としては、ナフタセン誘導体を用いることが好ましい。 As the host material and the dopant material, conventionally known various materials can be used as long as they have the above relationship and have a light emitting function. As the host material, a naphthacene derivative is preferably used.
電子トラップ型素子の発光層ではホスト−ドーパントのΔＩｐの小さな正孔が流れ、電子はホスト−ドーパントのΔＥａが大きいことにより移動度が抑制されて流れづらくなっている。しかし、高電流密度領域において発光効率を上げるためには発光層内に発光領域（再結合領域）を広げる必要がある。
発光領域を広げるには、（１）ホスト−ドーパントのΔＥａを小さくして電子トラップを小さくする、（２）ホスト材の正孔移動度を下げる、（３）ホスト材の電子移動度を上げる、の３つの手法がある。
In the light-emitting layer of the electron trap type device, holes having a small host-dopant ΔIp flow, and electrons are difficult to flow because the host-dopant ΔEa is large and the mobility is suppressed. However, in order to increase the light emission efficiency in the high current density region, it is necessary to expand the light emitting region (recombination region) in the light emitting layer.
To widen the light emitting region, (1) decrease ΔEa of the host-dopant to reduce the electron trap, (2) decrease the hole mobility of the host material, (3) increase the electron mobility of the host material, There are three methods.
（１）の手法では発光層内で十分に電子がトラップされなくなるので電子が発光層から正孔輸送層へ抜けてしまう確率が上昇して発光効率が下がる。特に、高電流密度領域（高印加電圧）での発光効率の低下が激しくなる。次に、（２）の手法では発光層内を主に流れる正孔の移動度を低下させているので発光素子全体の駆動電圧が上昇してしまい、更に、正孔が発光層に進入する前のＨＴＬで再結合が起きてしまう確率が上昇するために、発光効率が低下し、駆動寿命も短くなってしまう。
一方、（３）の手法では電子のトラップ強度も正孔の移動度も維持されるので、上記のような特性悪化要因を発生させることなく発光領域を広げることが可能になる。
In the method (1), electrons are not sufficiently trapped in the light emitting layer, so that the probability that the electrons escape from the light emitting layer to the hole transport layer is increased, and the light emission efficiency is lowered. In particular, the decrease in light emission efficiency in a high current density region (high applied voltage) becomes severe. Next, in the method (2), since the mobility of holes mainly flowing in the light emitting layer is lowered, the driving voltage of the entire light emitting element is increased, and further, before the holes enter the light emitting layer. Since the probability that recombination will occur in the HTL increases, the light emission efficiency decreases and the drive life is shortened.
On the other hand, in the method (3), since the electron trap strength and the hole mobility are maintained, it is possible to widen the light emitting region without causing the above-described characteristic deterioration factors.
以上から、高い発光効率と低い駆動電圧、長駆動寿命を並立させるには発光層のホスト材料は正孔移動度、電子移動度ともに高いことが必要になる。高い正孔移動度と電子移動度とを両立させられる材料として、縮合多環芳香族炭化水素及びその誘導体が挙げられる。更に、ホスト材料には発光ドーパント材料よりも大きなエネルギーＧａｐが求められることから、有機ＥＬ素子のホスト材としてエネルギーＧａｐが２．３ｅＶ以上が求められる。そしてエネルギーＧａｐ２．３ｅＶ以上の縮合多環芳香族炭化水素において最も移動度が高いのがナフタセン及びその誘導体である。
また、ナフタセン骨格は電荷移動によって生じる酸化状態・還元状態において比較的安定であり、励起状態からの発光に対する副反応である光化学反応も少ないので、有機ＥＬ素子で用いた時には劣化因子を持ちにくい特徴がある。
更に、ナフタセンは、ホスト材料として用いられることが多いが、この材料自身の蛍光強度・蛍光量子収率が高く、熱失活因子も少ないことから、高効率な素子の発光層に用いることが好ましい材料である。
また、ナフタセン骨格は比較的リジッドでシンプルかつ対称性も高い骨格であるため、キャリア輸送時の深いトラップ準位を形成しにくく、ドーパントとの組合せでトラップを利用した輸送性の制御も容易にする特徴を持っている。
このため、ホスト材料としてはナフタセン誘導体を用いることが好ましい。
From the above, it is necessary for the host material of the light emitting layer to have both high hole mobility and electron mobility in order to achieve high luminous efficiency, low driving voltage, and long driving life. Examples of materials that can achieve both high hole mobility and electron mobility include condensed polycyclic aromatic hydrocarbons and derivatives thereof. Further, since the host material is required to have an energy gap larger than that of the light-emitting dopant material, an energy gap of 2.3 eV or more is required as the host material of the organic EL element. Among condensed polycyclic aromatic hydrocarbons having an energy Gap of 2.3 eV or higher, naphthacene and derivatives thereof have the highest mobility.
In addition, the naphthacene skeleton is relatively stable in the oxidized / reduced state caused by charge transfer and has few photochemical reactions that are side reactions to light emission from the excited state. There is.
In addition, naphthacene is often used as a host material, but since the material itself has high fluorescence intensity and fluorescence quantum yield and has few heat deactivation factors, it is preferably used for a light-emitting layer of a highly efficient device. Material.
In addition, since the naphthacene skeleton is relatively rigid, simple, and highly symmetric, it is difficult to form deep trap levels during carrier transport, and it is easy to control transport properties using traps in combination with dopants. Has characteristics.
For this reason, it is preferable to use a naphthacene derivative as the host material.
また、ホスト材料として、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した有機金属錯体などのキノリン誘導体を用いてもよい。また、ドーパント材料としては、クマリン誘導体、キナクリドン化合物、スチリル系アミン化合物、ルブレン等のナフタセン骨格を有する化合物を用いることができる。 Alternatively, a quinoline derivative such as an organic material having a quinolinol ring such as tris (8-quinolinolato) aluminum or an organometallic complex coordinated with an organic material having a quinolinol ring may be used as the host material. As the dopant material, a compound having a naphthacene skeleton such as a coumarin derivative, a quinacridone compound, a styryl amine compound, or rubrene can be used.
電子輸送層７は、陰極４からの電子を輸送する機能を有するものである。電子輸送層７を構成する材料は、発光層６のホスト材料と、電子注入層８を構成する材料とで以下の関係を満たす。 The electron transport layer 7 has a function of transporting electrons from the cathode 4. The material constituting the electron transport layer 7 satisfies the following relationship between the host material of the light emitting layer 6 and the material constituting the electron injection layer 8.
Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、
Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、
Ｅａ(EIL)−Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶ
（なお、Ｉｐ(ETL)は電子輸送層を構成する材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｅａ(ETL)は電子輸送層を構成する材料の電子親和力、Ｅａ(EIL)は電子注入層を構成する材料の電子親和力である。）
Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV,
Ea (host) −Ea (ETL) <0.25 eV, and
Ea (EIL) -Ea (ETL) <0.20 eV
(Ip (ETL) is the ionization potential of the material constituting the electron transport layer, Ip (host) is the ionization potential of the host material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, and Ea (ETL) is the electron transport layer. (The electron affinity of the constituent material, Ea (EIL), is the electron affinity of the material constituting the electron injection layer.)
図２（ａ）に、有機層５における電子ｅ及びホールｈの移動を説明するための図（エネルギーダイアグラム）を示す。なお、比較のため、図２（ｂ）に従来の有機ＥＬ素子の電子ｅ及びホールｈの移動を説明するための図を示す。 FIG. 2A shows a diagram (energy diagram) for explaining the movement of electrons e and holes h in the organic layer 5. For comparison, FIG. 2B shows a diagram for explaining the movement of electrons e and holes h of a conventional organic EL element.
図２（ａ）に示すように、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)が０．２５ｅＶより大きいと、発光層６に進入した正孔（ホール）ｈが電子輸送層７に進入しにくくなる。このため、発光層６内にホールｈが蓄積（供給）されやすくなる。この結果、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができる。一方、図２（ｂ）に示すように、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)が０．２５ｅＶ以下であると、発光層６からのホールｈが電子輸送層７に移動する、いわゆる正孔抜けが発生しやすくなってしまう。このため、正孔抜けが発生すると、発光効率が低下したり、長寿命化が図れなくなってしまう。このように、ΔＩｐ(ETL-host)は、発光層内に正孔を留めておく能力を現している。本発明では、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)が０．２５ｅＶより大きくなるような材料を用いていることから、発光層６内にホールｈが蓄積されやすく、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができる。 As shown in FIG. 2A, when Ip (ETL) -Ip (host) is larger than 0.25 eV, holes h that have entered the light emitting layer 6 are difficult to enter the electron transport layer 7. For this reason, holes h are easily accumulated (supplied) in the light emitting layer 6. As a result, the light emission efficiency of the device can be improved and the life can be extended. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when Ip (ETL) -Ip (host) is 0.25 eV or less, the hole h from the light emitting layer 6 moves to the electron transport layer 7, so-called hole omission. Is likely to occur. For this reason, when hole omission occurs, the light emission efficiency decreases and the lifetime cannot be extended. Thus, ΔIp (ETL-host) represents the ability to retain holes in the light emitting layer. In the present invention, since a material whose Ip (ETL) -Ip (host) is larger than 0.25 eV is used, holes h are easily accumulated in the light emitting layer 6 and the light emitting efficiency of the device is improved. It is possible to extend the life.
また、図２（ａ）に示すように、Ｅａ(EIL)−Ｅａ(ETL)が０．２０ｅＶより小さいと、電子注入層８に進入した電子ｅが電子輸送層７に進入しやすくなる。さらに、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)が０．２５ｅＶより小さいと、電子輸送層７に進入した電子ｅが発光層６に進入しやすくなる。このため、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。また、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができる。一方、図２（ｂ）に示すように、Ｅａ(EIL)−Ｅａ(ETL)が０．２０ｅＶ以上であると、電子注入層８に進入した電子ｅが電子輸送層７に進入しにくくなる。さらに、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)が０．２５ｅＶ以上であると、電子輸送層７に進入した電子ｅが発光層６に進入しにくくなる。この結果、素子の駆動電圧が上昇し、発光光率にも悪影響を与えてしまう。本発明では、Ｅａ(EIL)−Ｅａ(ETL)が０．２０ｅＶより小さく、さらに、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)が０．２５ｅＶより小さくなるような材料を用いていることから、電子ｅが発光層６に進入しやすく、素子の駆動電圧の上昇の抑制、素子の発光効率が向上、及び、長寿命化を図ることができる。 As shown in FIG. 2A, when Ea (EIL) -Ea (ETL) is smaller than 0.20 eV, the electrons e that have entered the electron injection layer 8 are likely to enter the electron transport layer 7. Furthermore, when Ea (host) -Ea (ETL) is smaller than 0.25 eV, the electrons e that have entered the electron transport layer 7 easily enter the light emitting layer 6. For this reason, an increase in the drive voltage of the element can be suppressed. In addition, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when Ea (EIL) −Ea (ETL) is 0.20 eV or more, the electrons e that have entered the electron injection layer 8 are difficult to enter the electron transport layer 7. Furthermore, when Ea (host) −Ea (ETL) is 0.25 eV or more, the electrons e that have entered the electron transport layer 7 are difficult to enter the light emitting layer 6. As a result, the drive voltage of the element rises and the light emission rate is adversely affected. In the present invention, since a material is used in which Ea (EIL) -Ea (ETL) is smaller than 0.20 eV and Ea (host) -Ea (ETL) is smaller than 0.25 eV, the electron e Can easily enter the light-emitting layer 6, suppress an increase in driving voltage of the device, improve the light-emitting efficiency of the device, and extend the lifetime.
このような関係を満たす電子輸送層７を構成する材料としては、炭化水素や、キノキサリンなどの窒素含有複素環化合物が挙げられる。しかし、窒素含有複素環化合物を電子輸送層７に適用した場合、素子の駆動寿命が短くなってしまう。これは、電子トラップ型発光素子では、そのシステム上、電子輸送層７への正孔進入を完全には防げないため、電子輸送層７に正孔耐性の小さな複素環化合物を配置すると、進入した正孔によって劣化し、駆動寿命が短くなってしまうためである。このため、電子輸送層７には、炭化水素が用いられる。今まで報告された素子においては、上記のエネルギー関係にある炭化水素系材料は無く、寿命と効率を両立していなかったが、本発明の材料を用いる事で、寿命と発光効率の両立が容易となる。 Examples of the material constituting the electron transport layer 7 satisfying such a relationship include hydrocarbons and nitrogen-containing heterocyclic compounds such as quinoxaline. However, when a nitrogen-containing heterocyclic compound is applied to the electron transport layer 7, the driving life of the device is shortened. This is because the electron trap type light emitting device cannot completely prevent the entrance of holes into the electron transport layer 7 in the system, and therefore, when a heterocyclic compound having a small hole resistance is disposed in the electron transport layer 7, the electron trap type light emitting element has entered. This is because it deteriorates due to holes and the driving life is shortened. For this reason, a hydrocarbon is used for the electron transport layer 7. In the devices reported so far, there is no hydrocarbon-based material having the above-mentioned energy relationship, and the lifetime and efficiency are not compatible. However, the use of the material of the present invention makes it easy to achieve both lifetime and luminous efficiency. It becomes.
このような炭化水素としては、分子骨格の主鎖（主骨格）に５員環を少なくとも１つ持ち、材料のエネルギーギャップＥｇがＥｇ＞２．３ｅＶである炭化水素、例えば、フルオランテンであることが好ましい。さらに、主骨格に５員環を２つ以上持ち、Ｅｇ＞２．３ｅＶである炭化水素、例えば、アセナフトフルオランテンおよびその誘導体であることがより好ましい。 Such a hydrocarbon is a hydrocarbon having at least one 5-membered ring in the main chain (main skeleton) of the molecular skeleton and having an energy gap Eg of Eg> 2.3 eV, for example, fluoranthene. preferable. Furthermore, a hydrocarbon having two or more five-membered rings in the main skeleton and Eg> 2.3 eV, for example, acenaphthofluoranthene and derivatives thereof is more preferable.
以下に、アセナフトフルオランテンの一般式を示す。
（式中、Ｘ１〜Ｘ１４はそれぞれ独立に水素原子、置換または未置換のアルキル基、置換または未置換のアルコキシ基、置換または未置換のアリール基、置換または未置換のアリールオキシ基、置換または未置換のアミノ基を表し、これら隣接する２個以上が互いに結合して環を形成してもよい。） Wherein X 1 to X 14 are each independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted aryloxy group, a substituted Alternatively, it represents an unsubstituted amino group, and two or more adjacent groups may be bonded to each other to form a ring.
置換基として好ましいものは、炭化水素から形成される置換基で、特に芳香族環から形成される置換基が好ましいが、下記に適用可能な置換基を示す。
Ｘ１〜Ｘ１４で表されるアルキル基としては、直鎖状でも分岐を有するものであってもよく、炭素数１〜１０のものが好ましく、置換基を有していてもよい。この場合の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。
Preferable substituents are substituents formed from hydrocarbons, particularly substituents formed from aromatic rings, and the following applicable substituents are shown.
The alkyl group represented by X 1 to X 14 may be linear or branched, preferably has 1 to 10 carbon atoms, and may have a substituent. Examples of the substituent in this case include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, and a halogen atom.
Ｘ１〜Ｘ１４で表されるアルコキシ基としては、アルキル部分の炭素数１〜６のものが好ましく、具体的にはメトキシ基、エトキシ基、ｔ−ブトキシ基等が挙げられる。この場合の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 As the alkoxy group represented by X 1 to X 14 , an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferable, and specific examples include a methoxy group, an ethoxy group, and a t-butoxy group. Examples of the substituent in this case include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, and a halogen atom.
Ｘ１〜Ｘ１４で表されるアリール基としては、単環もしくは多環のものであってもよく、縮合環や環集合も含まれる。総炭素数は６〜２０のものが好ましく、置換基を有していてもよい。この場合の置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。 The aryl group represented by X 1 to X 14 may be monocyclic or polycyclic, and includes a condensed ring and a ring assembly. The total number of carbon atoms is preferably 6 to 20, and may have a substituent. Examples of the substituent in this case include an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, an amino group, and a halogen atom.
Ｘ１〜Ｘ１４で表されるアリールオキシ基としては、フェノキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−（ｔ−ブチル）フェノキシ基等が挙げられる。 Examples of the aryloxy group represented by X 1 to X 14 include a phenoxy group, a 4-methylphenoxy group, and a 4- (t-butyl) phenoxy group.
Ｘ１〜Ｘ１４で表されるアミノ基としては、置換基を有するものが好ましく、具体的にはジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジビフェニリルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−トリルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−ナフチルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−ビフェニリルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−アントリルアミノ基、Ｎ−フェニル−Ｎ−ピレニルアミノ基、ジナフチルアミノ基、ジアントリルアミノ基、ジピレニルアミノ基等が挙げられる。 As the amino group represented by X 1 to X 14 , those having a substituent are preferable, and specifically, dimethylamino group, diethylamino group, diphenylamino group, ditolylamino group, dibiphenylylamino group, N-phenyl- N-tolylamino group, N-phenyl-N-naphthylamino group, N-phenyl-N-biphenylylamino group, N-phenyl-N-anthrylamino group, N-phenyl-N-pyrenylamino group, dinaphthylamino group , A dianthrylamino group, a dipyrenylamino group, and the like.
また、以下に、アセナフトフルオランテンの誘導体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、以下に、フルオランテンの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
また、以下に、ナフタセンの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
電子注入層８は、陰極４からの電子の注入を容易にする機能を有するものである。電子注入層８は、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム等のキノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した有機金属錯体などのキノリン誘導体、イミダゾピリジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、ニトロ置換フルオレノン誘導体、チオピランジオキサイド誘導体などを少なくとも１種用いて形成することができる。 The electron injection layer 8 has a function of facilitating injection of electrons from the cathode 4. The electron injection layer 8 includes an organic material having a quinolinol ring such as tris (8-quinolinolato) aluminum, or an organometallic complex in which an organic material having a quinolinol ring is coordinated, an imidazopyridine derivative, an oxadiazole derivative, A triazole derivative, a triazine derivative, a perylene derivative, a quinoline derivative, a quinoxaline derivative, a diphenylquinone derivative, a nitro-substituted fluorenone derivative, a thiopyrandioxide derivative, or the like can be used.
有機ＥＬ素子に陰極から電子を注入するためには、陰極の金属に対して有機物が配位結合などの静電的な結合をする必要がある。一般に、有機ＥＬの陰極の有機層に接する部位にはＬｉやＭｇなどの陽イオン化しやすいアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属が使用されている。キノリノール環などの窒素含有複素環は環内窒素の不対電子がＬｉなどのアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属と静電的な結合をしやすいと考えられる。窒素含有複素環はキノリノールのほかにもフェナントロリンやキノキサリンなどもあるが、キノリノール環を用いた材料の電子注入性は他の複素環と比較しても総じて高いので発光効率が高くなる。また、キノリノール環の錯体は材料の安定性が非常に高く、他の複素環よりも大幅に駆動寿命が長くなる。このため、電子注入層８には、キノリノール環を持つ有機材料、もしくはキノリノール環を持つ有機材料が配位した錯体であることが好ましい。 In order to inject electrons from the cathode into the organic EL element, it is necessary that the organic substance has an electrostatic bond such as coordination bond with the metal of the cathode. In general, an alkali metal or alkaline earth metal such as Li or Mg, which is easily cationized, is used at a portion of the organic EL cathode in contact with the organic layer. In nitrogen-containing heterocycles such as quinolinol rings, it is considered that unpaired electrons of nitrogen in the ring easily form an electrostatic bond with an alkali metal or alkaline earth metal such as Li. In addition to quinolinol, nitrogen-containing heterocycles include phenanthroline and quinoxaline. However, the electron-injecting property of materials using quinolinol rings is generally higher than that of other heterocycles, so that luminous efficiency is increased. In addition, a quinolinol ring complex has very high material stability, and has a significantly longer driving life than other heterocyclic rings. For this reason, the electron injection layer 8 is preferably an organic material having a quinolinol ring or a complex in which an organic material having a quinolinol ring is coordinated.
正孔注入輸送層９は、陽極３からの正孔（ホール）の注入を容易にする機能、注入された正孔を輸送する機能、および電子を妨げる機能を有する化合物を含有する層である。正孔注入輸送層９は、テトラフェニルジアミノビフェニル誘導体（ＴＰＤ）、アミン誘導体、カルバゾール誘導体、フラン誘導体、フタロシアニン誘導体、トリアリールメタン誘導体、トリアリールアミン誘導体、オキサゾール誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、ポリシラン誘導体、ポリフェニレンビニレンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール誘導体などを少なくとも１種用いて形成することができる。なお、正孔注入輸送機能を有する化合物は、単独で使用してもよく、あるいは複数併用してもよい。 The hole injection / transport layer 9 is a layer containing a compound having a function of facilitating injection of holes from the anode 3, a function of transporting the injected holes, and a function of blocking electrons. The hole injecting and transporting layer 9 is composed of tetraphenyldiaminobiphenyl derivative (TPD), amine derivative, carbazole derivative, furan derivative, phthalocyanine derivative, triarylmethane derivative, triarylamine derivative, oxazole derivative, hydrazone derivative, stilbene derivative, pyrazoline derivative. , Polysilane derivatives, polyphenylene vinylene and derivatives thereof, polythiophene and derivatives thereof, poly-N-vinylcarbazole derivatives, and the like. In addition, the compound which has a hole injection transport function may be used independently, or may be used together.
また、正孔注入輸送層９は、発光層５に用いる化合物の正孔注入、正孔輸送の各機能の高さを考慮し、必要に応じて設けられる。例えば、発光層５に用いる化合物の正孔注入輸送機能が高い場合には、正孔注入輸送層９を設けずに、発光層５が正孔注入輸送層９を兼ねる構成とすることができる。また、正孔注入輸送層９は、注入機能を持つ層と輸送機能を持つ層とに別個に設けてもよい。 In addition, the hole injection / transport layer 9 is provided as necessary in consideration of the height of the hole injection and hole transport functions of the compound used for the light emitting layer 5. For example, when the hole injecting and transporting function of the compound used for the light emitting layer 5 is high, the light emitting layer 5 can also serve as the hole injecting and transporting layer 9 without providing the hole injecting and transporting layer 9. Further, the hole injection / transport layer 9 may be separately provided in a layer having an injection function and a layer having a transport function.
このように構成された有機ＥＬ素子１によれば、発光層６内にホールｈが蓄積されやすく、さらに、電子ｅが発光層６に進入しやすくなる。このため、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができる。また、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができる。 According to the organic EL element 1 configured as described above, holes h are easily accumulated in the light emitting layer 6, and electrons e easily enter the light emitting layer 6. For this reason, the luminous efficiency of the element can be improved and the life can be extended. In addition, an increase in driving voltage of the element can be suppressed.
以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに示し、本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be shown together with comparative examples, and the present invention will be described in more detail.
（実施例１〜７、比較例１〜１０）
電子輸送層に表１の材料を用いた場合について、各電子輸送層を構成する材料のイオン化ポテンシャル（Ｉｐ）および電子親和力（Ｅａ）を測定するとともに、この材料を用いて試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。
(Examples 1-7, Comparative Examples 1-10)
In the case of using the material of Table 1 for the electron transport layer, while measuring the ionization potential (Ip) and electron affinity (Ea) of the material constituting each electron transport layer, a test element was prepared using this material, The values of ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL), and ΔIp (ETL-host) in the test element, and the driving voltage, light emission rate, and driving life of the test element were measured.
なお、各材料のＩｐは、ＵＶ／Ｏ３処理を行ったガラス基板上に、アルバック社製蒸着装置ＥＸ４００で４０ｎｍの単層膜を成膜し、理研計器表面分析装置ＡＣ−１でＩｐを測定した。各材料のＥａは、島津製作所製吸光光度計uv-3101pcで吸収スペクトルを取得してエネルギーギャップ（Ｅｇ）を求め、Ｅａ＝Ｉｐ−Ｅｇの式からＥａを求めた。 As for Ip of each material, a 40 nm single-layer film was formed on a glass substrate that had been subjected to UV / O 3 treatment by using an evaporation apparatus EX400 manufactured by ULVAC, and Ip was measured by using a RIKEN KEIKI surface analyzer AC-1. did. As for Ea of each material, an absorption spectrum was obtained with an absorptiometer uv-3101pc manufactured by Shimadzu Corporation to obtain an energy gap (Eg), and Ea was obtained from an equation of Ea = Ip-Eg.
また、試験素子は、ＩＴＯの膜厚１００ｎｍ、開口部が２０ｍｍのテストピースで、ＵＶ／Ｏ３処理の後に、アルバック社製蒸着装置ＥＸ４００で、正孔注入輸送層（ＴＤ−１（４０ｎｍ））/発光層（Ｎ−１＋0.5%Ｄ−１（４０ｎｍ））/電子輸送層（５０ｎｍ）/電子注入層（Ａｌｑ３（４ｎｍ）＋ＬｉＦ（０．５ｎｍ））／陰極（Ａｌ（１５０ｎｍ））の構成で成膜を行って作成した。そして、作成した試験素子をパルス電源でＤｕｔｙ１２０、電流密度５００ｍＡ/ｃｍ２の駆動条件でＴＯＰＣＯＮ製ＳＲ−３で輝度測定を行い、更に同じ条件で駆動寿命の測定も行った。 The test element is a test piece having an ITO film thickness of 100 nm and an opening of 20 mm. After UV / O 3 treatment, a vapor injection apparatus EX400 manufactured by ULVAC, Inc. is used to form a hole injection transport layer (TD-1 (40 nm)). / Configuration of light emitting layer (N-1 + 0.5% D-1 (40 nm)) / electron transport layer (50 nm) / electron injection layer (Alq3 (4 nm) + LiF (0.5 nm)) / cathode (Al (150 nm)) The film was formed by And the brightness | luminance measurement was performed for the created test element with the pulse power supply by SR-3 made from TOPCON on the drive conditions of Duty120 and current density of 500 mA / cm < 2 >, and also the drive life was measured on the same conditions.
なお、正孔注入輸送層に適用したＴＤ−１、発光層のドーパント材料に適用したＤ−１は化５０に示す化学式の材料である。
また、電子輸送層に適用したＡＦ−１〜ＡＦ−３、ＦＵ−１〜ＦＵ−４は、前述の化２、化４１に示す化学式の材料であり、Ｎ−１〜Ｎ−３、Ａ−１〜Ａ−４及びＱＸ−１〜ＱＸ−３は、化５１〜化５３に示す化学式の材料である。
結果を表１及び図３〜図５に示す。なお、図３〜図５は、ΔＥａおよびΔＩｐと素子特性との関係を示したものである。
表１及び図３、図４に示すように、ΔＥａ(EIL-ETL)、及び、ΔＥａ(host-ETL)が０．３ｅＶ以上の材料（比較例５〜７）を電子輸送層を適用すると、極端に駆動電圧が上昇してしまうことがわかる。図３、及び、図４のグラフの傾きから、これらのΔＥａが０．２５ｅＶを超えたあたりで駆動電圧が上がりすぎてしまうことが確認できた。また、発光効率が悪化することも確認できた。一方、ΔＥａ(EIL-ETL)、及び、ΔＥａ(host-ETL)が０．２ｅＶよりも小さい材料（実施例１〜７、比較例１〜３、８〜１０）を電子輸送層を適用すると、駆動電圧の上昇を抑制し、発光効率が上昇することが確認できた。 As shown in Table 1, FIG. 3, and FIG. 4, when ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) are 0.3 eV or more of materials (Comparative Examples 5 to 7), the electron transport layer is applied. It can be seen that the drive voltage rises extremely. From the slopes of the graphs of FIG. 3 and FIG. 4, it was confirmed that the drive voltage increased too much when these ΔEa exceeded 0.25 eV. Moreover, it has also confirmed that luminous efficiency deteriorated. On the other hand, when ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) are smaller than 0.2 eV (Examples 1 to 7, Comparative Examples 1 to 3 and 8 to 10) are applied to the electron transport layer, It was confirmed that the increase in driving voltage was suppressed and the luminous efficiency increased.
また、表１及び図５に示すように、Ｉｐ（ETL）−Ｉｐ（host）が０．２ｅＶを超える材料（実施例１〜７、比較例４〜１０）を電子輸送層に適用すると、発光効率が上昇することが確認できた。しかし、ΔＥａ(EIL-ETL)やΔＥａ(host-ETL)が大きすぎる材料（比較例４〜７）は例外であり、発光効率が低くなる。これは、ΔＥａ(EIL-ETL)とΔＥａ(host-ETL)とが陰極から発光層への電子注入能力を表したパラメーターであり、これらが不適切な値であると発光層に電子が入らないために駆動電圧が上昇し、発光効率が低下するためである。 Further, as shown in Table 1 and FIG. 5, when a material (Examples 1 to 7 and Comparative Examples 4 to 10) having Ip (ETL) -Ip (host) exceeding 0.2 eV is applied to the electron transporting layer, light emission occurs. It was confirmed that the efficiency increased. However, materials with comparatively large ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) (Comparative Examples 4 to 7) are an exception, and the luminous efficiency is low. This is a parameter in which ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) represent the ability of injecting electrons from the cathode into the light emitting layer. If these values are inappropriate, electrons will not enter the light emitting layer. This is because the drive voltage increases and the light emission efficiency decreases.
このため、素子特性から見た電子輸送材料としての適性は、アセナフトフルオランテン＞複素環（含窒素複素環化合物）＞フルオランテン＞ナフタセンであることがわかる。しかし、表１の駆動寿命をみると、複素環（比較例８〜１０）を電子輸送層に適用すると、駆動寿命が極端に短くなってしまう。これは、電子トラップ型素子の発光層には主に正孔が流れるために、電子輸送層への正孔進入を完全には防げず、正孔耐性の弱い複素環を電子輸送層に使った電子トラップ型素子の駆動寿命が短くなるためである。 Therefore, it can be seen that the suitability as an electron transport material from the viewpoint of device characteristics is acenaphthofluoranthene> heterocycle (nitrogen-containing heterocyclic compound)> fluoranthene> naphthacene. However, looking at the driving lifetime in Table 1, when the heterocyclic ring (Comparative Examples 8 to 10) is applied to the electron transport layer, the driving lifetime is extremely shortened. This is because holes mainly flow in the light-emitting layer of the electron trap type device, so that it is not possible to completely prevent the hole from entering the electron transport layer, and a heterocycle having a weak hole resistance is used for the electron transport layer. This is because the driving life of the electron trap type element is shortened.
したがって、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。特に、アセナフトフルオランテンは、有機ＥＬ素子（電子トラップ型素子）の電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 Therefore, a material satisfying Ip (ETL) −Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) −Ea (ETL) <0.25 eV, and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.25 eV is used. As a result, it was confirmed that the light emission efficiency of the element was improved, the life could be extended, and further, the increase of the drive voltage of the element could be suppressed. In particular, acenaphthofluoranthene was confirmed to be the most preferable material for the electron transport layer of the organic EL device (electron trap type device).
（実施例８〜１２、比較例１１〜１５）
次に、発光層のホスト材料をＮ−１からＮ−２に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表２及び図６〜図８に示す。
(Examples 8-12, Comparative Examples 11-15)
Next, in the case where the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-2, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL), ΔIp (ETL) in the test element is prepared. -host), and the driving voltage, light emission rate, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 2 and FIGS.
表２及び図６〜図７に示すように、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)が０．２５ｅＶより小さく、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL)が０．２０ｅＶより小さい材料（実施例８〜１２、比較例１１、１２、１５）を電子輸送層を適用すると、駆動電圧の上昇を抑制し、発光効率が上昇することが確認できた。また、表２及び図８に示すように、Ｉｐ（ETL）−Ｉｐ（host）が０．２ｅＶを超える材料（実施例８〜１２、比較例１３〜１５）を電子輸送層を適用すると、発光効率が上昇することが確認できた。さらに、複素環（比較例１５）を電子輸送層を適用すると、素子の駆動寿命が短くなることが確認できた。
このため、発光層のホスト材料をＮ−１からＮ−２に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。
As shown in Table 2 and FIGS. 6 to 7, Ea (host) −Ea (ETL) is smaller than 0.25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) is smaller than 0.20 eV (Example) It was confirmed that when the electron transport layer was applied to 8 to 12 and Comparative Examples 11, 12, and 15), the increase in driving voltage was suppressed and the luminous efficiency was increased. Moreover, as shown in Table 2 and FIG. 8, when an electron transport layer is applied to a material (Examples 8 to 12 and Comparative Examples 13 to 15) in which Ip (ETL) -Ip (host) exceeds 0.2 eV, light emission occurs. It was confirmed that the efficiency increased. Furthermore, it was confirmed that when the electron transport layer was applied to the heterocyclic ring (Comparative Example 15), the driving life of the device was shortened.
Therefore, even if the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-2, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0.25 eV, and , Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV is used, so that the light emission efficiency of the device can be improved, the life can be extended, and the drive voltage of the device can be prevented from increasing. I can confirm that I can do it. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例１３〜１７、比較例１６〜２０）
次に、発光層のホスト材料をＮ−１から化５４に示すＮ−４に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表３に示す。
(Examples 13-17, Comparative Examples 16-20)
Next, in the case where the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-4 shown in Chemical Formula 54, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL) in the test element is prepared. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 3.
表３に示すように、発光層のホスト材料をＮ−１からＮ−４に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 3, even if the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-4, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例１８〜２２、比較例２１〜２５）
次に、発光層のホスト材料をＮ−１から化５５に示すＮ−５に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表４に示す。
(Examples 18-22, Comparative Examples 21-25)
Next, in the case where the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-5 shown in Chemical formula 55, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL) in the test element is prepared. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 4.
表４に示すように、発光層のホスト材料をＮ−１からＮ−５に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 4, even if the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-5, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例２３〜２７、比較例２６〜３０）
次に、発光層のホスト材料をＮ−１からＮ−３に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表５に示す。
(Examples 23 to 27, Comparative Examples 26 to 30)
Next, in the case where the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-3, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL), ΔIp (ETL) in the test element is prepared. -host), and the driving voltage, light emission rate, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 5.
表５に示すように、発光層のホスト材料をＮ−１からＮ−３に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 5, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 even when the host material of the light emitting layer is changed from N-1 to N-3. By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例２８〜３２、比較例３１〜３３）
次に、発光層のドーパント材料をＤ−１から化５６に示すＤ−２に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表６に示す。
(Examples 28-32, Comparative Examples 31-33)
Next, in the case where the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-2 shown in Chemical Formula 56, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) in the test element are formed. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 6.
表６に示すように、発光層のドーパント材料をＤ−１からＤ−２に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 6, even if the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-2, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例３３〜３７、比較例３４〜３６）
次に、発光層のドーパント材料をＤ−１から化５７に示すＤ−３に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表７に示す。
(Examples 33 to 37, Comparative Examples 34 to 36)
Next, in the case where the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-3 shown in Chemical formula 57, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) in the test element are formed. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 7.
表７に示すように、発光層のドーパント材料をＤ−１からＤ−３に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 7, even if the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-3, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例３８〜４３、比較例３７〜３９）
次に、発光層のドーパント材料をＤ−１から化５８に示すＤ−４に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表８に示す。
(Examples 38 to 43, Comparative Examples 37 to 39)
Next, in the case where the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-4 shown in Chemical Formula 58, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) in the test element are produced. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 8.
表８に示すように、発光層のドーパント材料をＤ−１からＤ−４に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 8, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 even when the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-4. By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例４４〜４８、比較例４０〜４２）
次に、発光層のドーパント材料をＤ−１から化５９に示すＤ−５に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表９に示す。
(Examples 44 to 48, Comparative Examples 40 to 42)
Next, in the case where the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-5 shown in Chemical formula 59, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) in the test element are formed. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 9.
表９に示すように、発光層のドーパント材料をＤ−１からＤ−５に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 9, even if the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-5, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例４９〜５３、比較例４３〜４５）
次に、発光層のドーパント材料をＤ−１から化６０に示すＤ−６に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表１０に示す。
(Examples 49 to 53, Comparative Examples 43 to 45)
Next, in the case where the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-6 shown in Chemical Formula 60, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) in the test element are formed. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 10.
表１０に示すように、発光層のドーパント材料をＤ−１からＤ−６に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 10, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 even when the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-6. By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例５４〜５８、比較例４６〜４８）
次に、発光層のドーパント材料をＤ−１から化６１に示すＤ−７に換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表１１に示す。
(Examples 54 to 58, Comparative Examples 46 to 48)
Next, in the case where the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-7 shown in Chemical formula 61, test elements are similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL) and ΔEa (host-ETL) in the test elements are prepared. , ΔIp (ETL-host), and the driving voltage, luminous efficiency, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 11.
表１１に示すように、発光層のドーパント材料をＤ−１からＤ−７に換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 11, Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) -Ea (ETL) <0 even when the dopant material of the light emitting layer is changed from D-1 to D-7. By using a material satisfying .25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the light emission efficiency of the element can be improved and the life can be extended. It was confirmed that the increase in the temperature could be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例５９〜６３、比較例４９〜５１）
次に、電子注入層をＡｌｑ３／ＬｉＦからＬｉｑに換えた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。結果を表１２、及び、図９〜図１１に示す。
(Examples 59-63, Comparative Examples 49-51)
Next, in the case where the electron injection layer is changed from Alq3 / LiF to Liq, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL), ΔIp (ETL-host) in the test element are The values, and the driving voltage, light emission rate, and driving life of the test element were measured. The results are shown in Table 12 and FIGS.
表１２、及び、図９〜図１１に示すように、電子注入層をＡｌｑ３／ＬｉＦからＬｉｑに換えても、Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、Ｅａ(EIL) −Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶを満たす材料を用いることにより、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。また、アセナフトフルオランテンは、電子輸送層として最も好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 12 and FIGS. 9 to 11, even when the electron injection layer is changed from Alq3 / LiF to Liq, Ip (ETL) −Ip (host)> 0.25 eV, Ea (host) −Ea ( By using a material satisfying ETL) <0.25 eV and Ea (EIL) −Ea (ETL) <0.20 eV, the luminous efficiency of the device can be improved and the life can be extended. It was confirmed that an increase in the driving voltage of the element can be suppressed. Moreover, it was confirmed that acenaphthofluoranthene is the most preferable material for the electron transport layer.
（実施例６４〜７５）
次に、電子輸送層に置換基を変更したアセナフトフルオランテンを用いた場合について、同様に試験素子を作成し、試験素子におけるΔＥａ(EIL-ETL)、ΔＥａ(host-ETL)、ΔＩｐ(ETL-host)の値、および、試験素子の駆動電圧、発光光率、駆動寿命を測定した。なお、電子輸送層に適用したＡＦ−４〜ＡＦ−１２は、前述の化３、化４に示す化学式の材料である。結果を表１３に示す。
(Examples 64-75)
Next, in the case where acenaphthofluoranthene having a changed substituent is used for the electron transport layer, a test element is similarly prepared, and ΔEa (EIL-ETL), ΔEa (host-ETL), ΔIp ( The value of ETL-host), and the driving voltage, light emission rate, and driving life of the test element were measured. Note that AF-4 to AF-12 applied to the electron transport layer are materials having chemical formulas shown in Chemical Formulas 3 and 4 above. The results are shown in Table 13.
表１３に示すように、置換基を変更したアセナフトフルオランテンを用いても、素子の発光効率が向上するとともに、長寿命化を図ることができ、さらに、素子の駆動電圧の上昇を抑制することができることが確認できた。このため、アセナフトフルオランテン系の材料は置換基にかかわらず、電子輸送層として好ましい材料であることが確認できた。 As shown in Table 13, even when acenaphthofluoranthene with a changed substituent is used, the light emission efficiency of the device can be improved, the lifetime can be extended, and the increase in the drive voltage of the device can be suppressed. I can confirm that I can do it. For this reason, it was confirmed that the acenaphthofluoranthene-based material is a preferable material for the electron transport layer regardless of the substituent.
また、この発光層と電子輸送層の組み合わせの素子構造は発光層が１層のものに限定されず、タンデム構造などで複数の発光層を持つ発光素子にも適用できる。例えば、タンデム構造の素子において本構成の発光層がＮ層ある構成でも構わないし、正孔トラップ型の発光層と組み合わせても構わない。 Further, the element structure of the combination of the light-emitting layer and the electron transport layer is not limited to a single light-emitting layer, and can be applied to a light-emitting element having a plurality of light-emitting layers with a tandem structure or the like. For example, an element having a tandem structure may have a structure in which the light emitting layer of the present structure has N layers, or may be combined with a hole trap type light emitting layer.
本発明は、有機ＥＬ素子に有用である。 The present invention is useful for an organic EL device.
１ 有機ＥＬ素子
２ 基板
３ 陽極
４ 陰極
５ 有機層
６ 発光層
７ 電子輸送層
８ 電子注入層
９ 正孔注入輸送層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic EL element 2 Substrate 3 Anode 4 Cathode 5 Organic layer 6 Light emitting layer 7 Electron transport layer 8 Electron injection layer 9 Hole injection transport layer
Claims (7)
前記有機層は、少なくとも、ホスト材料とドーパント材料とからなる発光層と、電子輸送層と、電子注入層とを有し、前記発光層、前記電子輸送層、前記電子注入層の順に積層され、
前記発光層のホスト材料とドーパント材料とが、
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞Ｉｐ(host)−Ｉｐ(dorpant)、及び、
Ｅａ(dorpant)−Ｅａ(host)＞０．１０ｅＶ
（Ｅａ(dorpant)はドーパント材料の電子親和力、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(dorpant)はドーパント材料のイオン化ポテンシャルである。）
の関係を満たし、
前記発光層のホスト材料と、前記電子輸送層と、前記電子注入層とが、
Ｉｐ(ETL)−Ｉｐ(host)＞０．２５ｅＶ、
Ｅａ(host)−Ｅａ(ETL)＜０．２５ｅＶ、及び、
Ｅａ(EIL)−Ｅａ(ETL) ＜０．２０ｅＶ
（Ｉｐ(ETL)は電子輸送層を構成する材料のイオン化ポテンシャル、Ｉｐ(host)はホスト材料のイオン化ポテンシャル、Ｅａ(host)はホスト材料の電子親和力、Ｅａ(ETL)は電子輸送層を構成する材料の電子親和力、Ｅａ(EIL)は電子注入層を構成する材料の電子親和力である。）
の関係を満たし、
前記電子輸送層を構成する材料は、主骨格に５員環を２つ以上持ち、そのエネルギーギャップＥｇがＥｇ＞２．３ｅＶの炭化水素である、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。 An anode, a cathode, and an organic layer sandwiched between the anode and the cathode,
The organic layer has at least a light emitting layer composed of a host material and a dopant material, an electron transport layer, and an electron injection layer, and is stacked in the order of the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer,
A host material and a dopant material of the light emitting layer,
Ea (dorpant) −Ea (host)> Ip (host) −Ip (dorpant), and
Ea (dorpant) -Ea (host)> 0.10 eV
(Ea (dorpant) is the electron affinity of the dopant material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, Ip (host) is the ionization potential of the host material, and Ip (dorpant) is the ionization potential of the dopant material.)
Satisfy the relationship
The host material of the light emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer,
Ip (ETL) -Ip (host)> 0.25 eV,
Ea (host) −Ea (ETL) <0.25 eV, and
Ea (EIL) -Ea (ETL) <0.20 eV
(Ip (ETL) is the ionization potential of the material constituting the electron transport layer, Ip (host) is the ionization potential of the host material, Ea (host) is the electron affinity of the host material, and Ea (ETL) is the electron transport layer) The electron affinity of the material, Ea (EIL), is the electron affinity of the material constituting the electron injection layer.)
Satisfy the relationship
The material constituting the electron transport layer is a hydrocarbon having two or more five-membered rings in the main skeleton and an energy gap Eg of Eg> 2.3 eV .
前記有機層は、少なくとも、ホスト材料とドーパント材料とからなる発光層と、電子輸送層と、電子注入層とを有し、前記発光層、前記電子輸送層、前記電子注入層の順に積層された電子トラップ型の有機ＥＬ素子であって、
前記電子輸送層を構成する材料は、分子骨格の主鎖に少なくとも２つ以上の５員環が配され、そのエネルギーギャップＥｇがＥｇ＞２．３ｅＶの炭化水素である、ことを特徴とする有機ＥＬ素子。 An anode, a cathode, and an organic layer sandwiched between the anode and the cathode,
The organic layer has at least a light-emitting layer composed of a host material and a dopant material, an electron transport layer, and an electron injection layer, and is stacked in the order of the light-emitting layer, the electron transport layer, and the electron injection layer. An electron trap type organic EL element,
Material constituting the electron transport layer, at least two 5-membered ring is disposed in the main chain of the molecular skeleton, the energy gap Eg is a hydrocarbon of Eg> 2.3 eV, characterized in that Organic EL element.
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