JP6829768B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、出願人により２０１７年１月２０日に出願された、「有機エレクトロルミネッセンス素子」を発明の名称とする中国特許出願第２０１７１００４８２９５．３号の優先権を主張する。上記出願の全内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本発明は表示素子技術の分野に関し、具体的には、有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子は、自発光型装置であり、視野角が広く、コントラストが高く、輝度が高く、駆動電圧が低く、応答時間が速く、パネルが軽量で薄いため、次世代のフラットパネル表示素子として広く関心を集めている。
有機エレクトロルミネッセンス素子の発光原理は、キャリア注入型に属し、即ち、陽極と陰極との間に挟まれた発光層に電圧が印加され、陽極から注入された正孔が正孔輸送層を通り発光層に移動し、陰極から注入された電子が電子輸送層を通り発光層に移動する。キャリアとしての正孔と電子は、発光層で結合して発光物質を励起し、励起状態が基底状態に緩和されるときに発光する。しかしながら、研究により次のことが分かった。電子輸送層の電子移動度は正孔輸送層の正孔移動度よりはるかに低いため、正負キャリアの輸送がアンバランスになり、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び使用寿命に深刻な影響が及ぶ。
発光層のキャリアのバランスを調節するために、上面発光型の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層は、一般に、電子偏重の電子型（電子受容型）ホスト材料と正孔偏重の正孔型（電子供与型）ホスト材料とを混合したダブルホスト材料を使用する。従来技術では、通常、２種類の材料を共蒸着する方法を採用しているが、２種類の材料を２つの蒸発源にそれぞれ入れて蒸着するため、大量生産のプロセスに対する要求が高く、大量生産の歩留まりに影響を及ぼす。しかしながら、一般的な電子型ホストＢＡｌｑ又は正孔型ホストＣＢＰを単独でホストとして使用すると、キャリアのバランスを取ることができず、素子の発光効率が低下する。
上記の問題を解決するために、業界では、双極型単一ホスト材料を用いる方法が開発されている。このような発光材料の有機エレクトロルミネッセンス素子は、キャリアのバランスをある程度調整することができるが、一般に効率が依然として低く、寿命を延長する必要があり、ロールオフが激しいという問題を解決する必要がある。
以上に鑑みて、本発明の実施例は、従来技術の有機エレクトロルミネッセンス素子の低い発光効率、短い使用寿命又は複雑な操作プロセスなどの技術的課題を解決する有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法を提供する。この有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層のホスト材料については、ドナーホスト材料とアクセプターホスト材料とを同一の蒸発源内で共蒸着してエキシプレックスを形成する。
本発明の一実施例による有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、陰極、及び前記陽極と陰極との間に配置された発光層を含み、前記発光層のホスト材料は、ドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料を予混合して形成され、且つ前記ドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料は、同一の蒸発源内で共蒸着されてエキシプレックスを形成し、前記ホスト材料には、ゲスト材料がドープされる。
本発明の実施例による有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層のホスト材料について、ドナーホスト材料とアクセプターホスト材料を同一の蒸発源内で共蒸着してエキシプレックスを形成するので、電子と正孔キャリアのバランスをよくし、素子の寿命と効率を向上させるだけでなく、単一蒸発源の蒸着によりプロセスの操作の難易度を低下させ、量産の歩留まりを向上させる。また、２つのホスト材料はエキシプレックスを形成し、このエキシプレックスを媒体として、ＦＲＥＴエネルギー伝達によって、三重項エネルギーをゲスト材料に効率的に伝達し、励起エネルギーの失活を抑制し、高輝度下でのロールオフが激しいという問題を効果的に解決し、素子の安定性をさらに向上させ、同時に、ゲスト材料のドーピング濃度を低減し、それによって製品コストを低減する。
本発明の一実施例による有機エレクトロルミネッセンス素子の構造模式図である。 本発明の一実施例による有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層のエネルギー伝達の模式図である。 本発明の他の実施例による有機エレクトロルミネッセンス素子の構造模式図である。
以下、本発明の実施形態に係る添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る技術的解決手段を明確かつ詳細に説明する。当然ながら、ここで説明する実施形態は本発明の諸実施形態の全てではなく一部にすぎない。当業者が創造的な作業なしに本発明の実施例に基づいて得られる全ての他の実施例は、本発明の保護範囲に含まれるべきである。
図１は、本発明の一実施例による陽極と陰極との間に発光層が配置された有機エレクトロルミネッセンス素子を示す。図１に示されるように、この有機エレクトロルミネッセンス素子は基板１０を含み、基板１０には陽極２０が配置され、陽極２０には、正孔注入層（ＨＩＬ）４０、正孔輸送層（ＨＴＬ）５０、発光層６０、電子輸送層（ＥＴＬ）７０、電子注入層（ＥＩＬ）８０、及び透明陰極３０が順に積層され配置される。
発光層６０のホスト材料は、ドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料を予混合して形成され、且つドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料は、同一の蒸発源内で共蒸着されてエキシプレックスを形成し、ホスト材料には、ゲスト材料がドープされる。一実施例では、好ましくは、ゲスト材料は燐光材料である。即ち、燐光材料はゲスト材料として２つのホスト材料に分散される。それは、発光素子に高い発光効率を有させることができる。
本発明の一実施例では、このドナーホスト及びアクセプターホストは、異なる系列の誘導体に属する。ここで、正孔偏重の正孔型材料、例えばアンモニア系化合物がドナーホストとして選択され、電子偏重の電子型材料、例えばリン系化合物がアクセプターホストとして選択される。両方の蒸発温度は１５０℃〜５００℃であり、ガラス転移温度Ｔｇは１００℃より高い。
本発明の一実施例では、ドナーホストとアクセプターホストとの蒸着温度の差の絶対値は３０℃未満である。好ましい実施例では、ドナーホストとアクセプターホストとの蒸着温度の差の絶対値は１５℃未満である。より好ましい実施例では、両方の蒸着温度の差の絶対値は５℃未満である。即ち、ドナーホストとアクセプターホストの蒸発温度とガラス転移温度は同じ範囲内にあり、両者間の蒸着温度の差が小さくなるほど、同じ蒸発源内で共蒸着（即ち単一源の蒸着）することが容易になり、それにより、電子と正孔のキャリア間のバランスをとり、素子の寿命や効率を向上させることができるだけでなく、単一源の蒸着によりプロセスの操作の難易度を低下させ、量産の歩留まりを向上させる。
ドナーホストとアクセプターホストは、共蒸着されて薄膜を形成するときエキシプレックスを形成する。本発明の一実施例では、ドナーホストの三重項エネルギー準位は、エキシプレックスの一重項エネルギー準位より高く、両者のエネルギーギャップは≧０．２ｅＶであり、ドナーホストのＨＯＭＯエネルギー準位の絶対値は≦５．３ｅＶである。アクセプターホストの三重項エネルギー準位は、エキシプレックスの一重項エネルギー準位より高く、両者のエネルギーギャップは＞０．２ｅＶであり、アクセプターホストのＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値は＞２．０ｅＶである。即ち、本発明の実施例のホスト材料におけるドナーホスト（Ｄｏｎｏｒ Ｈｏｓｔ）及びアクセプターホスト（Ａｃｃｅｐｔｏｒ Ｈｏｓｔ）と、それらから形成されたエキシプレックスとの間のエネルギー準位関係は、以下の条件を満たす。
は、ドナーの三重項エネルギー準位を表し、
は、アクセプターの三重項エネルギー準位を表し、Ｓ１はエキシプレックスの一重項エネルギー準位を表し、ＨＯＭＯＤは、ドナーのＨＯＭＯエネルギー準位を表し、ＬＵＭＯＡは、アクセプターのＬＵＭＯエネルギー準位を表す。
２つのホスト材料が上記４つの条件を満たす場合、それらにより形成されたエキシプレックスは、熱活性化遅延蛍光エキシプレックス（ＴＡＤＦエキシプレックス）である。このようなエキシプレックスは、第１の一重項と第１の三重項との間のエネルギー準位差が小さい（△ＥＳＴ＜０．３ｅＶ）材料であり、熱活性化遅延蛍光効果を有する。
図２に示されるように、本発明の実施例の両ホストにより形成されたＴＡＤＦエキシプレックスは、その三重項エネルギーが逆項間交差を経て一重項に移動し、そしてＦoｒｓｔｅｒエネルギー移動により燐光材料に移動する。同時に、燐光材料自体のエネルギーも一重項から三重項に移動する。このようにして、素子のホスト材料とゲスト材料の三重項エネルギーは、燐光材料に効率的に移動して十分に使用され、素子の効率が向上する。熱活性化遅延蛍光の高速エネルギー変換プロセスは、励起エネルギーの失活（発光又は熱失活）を抑制し、高輝度下でのロールオフが激しいという問題を効果的に解決し、素子の安定性をさらに向上させ、発光素子の寿命を延長する。さらに、既存の燐光システムで行われるのは短距離のＤｅｘｔｅｒエネルギー移動なので、十分なエネルギー移動を確保するために、燐光材料のドーピング濃度を高める必要がある。一方、本発明の実施例によって提供される発光素子は、長距離のＦoｒｓｔｅｒエネルギー移動により、燐光材料のドーピング濃度を低減することができ、それによって製品コストを低減することができる。
ドナーホスト材料として、本発明の一実施例では、分子の一般式は、
である。式中、置換基Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４は同じか又は異なり、それぞれ独立してアリーレン基又はヘテロアリーレン基（ヘテロ原子は、特に窒素原子を指す）から選択され、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４の構造は、
であり、Ａｒ５、Ａ、Ａｒ６、Ｂ、及びＡｒ７は縮合環状に結合して２個の原子を共有し、Ａｒ５、Ａｒ６、及びＡｒ７は同じか又は異なり、それぞれ独立してベンゼン環、置換ベンゼン環、ナフタレン環、置換ナフタレン環、アントラセン環、又は置換アントラセン環から選択され、Ａは、Ｎ原子を含有する５員複素環又は６員複素環であり、Ｂは、５員環、５員複素環、６員環、又は６員複素環（ヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子又はセレン原子の中の１つ又は２つである）である。
アクセプターホスト材料として、本発明の一実施例では、分子の一般式は、
であり、式中、Ｘ１及びＸ２は同じか又は異なり、それぞれ−ＣＨ−又は−Ｎ−であり、Ｙは−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｃ（Ｃ６Ｈ５）２−、又は−Ｃ（９−フルオレニル）−であり、置換基Ａｒ８及びＡｒ９は同じか又は異なり、それぞれ独立してアリーレン基又はヘテロアリーレン基（ヘテロ原子は、特に窒素原子を指す）から選択され、
Ｒ５及びＲ６の構造は
であり、Ａｒ１０、Ｃ環、Ａｒ１１、Ｄ環、及びＡｒ１２は縮合環状に結合して２個の原子を共有し、Ａｒ１０、Ａｒ１１、及びＡｒ１２は同じか又は異なり、それぞれ独立してベンゼン環、置換ベンゼン環、ナフタレン環、又は置換ナフタレン環から選択され、Ｃ環は、Ｎ原子を含有する５員複素環又は６員複素環であり、Ｄ環は、５員環、５員複素環、６員環、又は６員複素環（ヘテロ原子は、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子である。２種類のヘテロ原子が同時に含有されてもよい）である。
好ましくは、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６ヘテロ環は、それぞれ独立して、以下の分子構造の中のいずれか１つから選択される。
さらに好ましくは、ドナーホスト材料は、以下の構造を有する化合物である。
好ましくは、アクセプターホスト材料は、以下の構造を有する化合物である。
電子を供与しやすい化合物と電子を受容しやすい化合物を、それぞれドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料とする場合には、両者の混合比を設定することによって最適なキャリアバランスを達成することができ、このバランス条件下で、発光層６０内の正孔と電子との再結合確率が向上し、発光効率が向上する。本発明の一実施例では、ドナーホストとアクセプターホストのドーピング質量比は１：９〜９：１である。
燐光材料として、本発明の一実施例では、有機金属錯体が好ましく、例えば、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（ＩＩＩ）（略称Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３）や、ビス（２−フェニルピリジン）（アセチルアセトナト）イリジウム（ＩＩＩ）（略称［Ｉｒ（ｐｐｙ）２（ａｃａｃ）］）などのイリジウム錯体が特に好ましい。
本発明の一実施例では、図３に示されるように、正孔輸送層５０と発光層６０との間には光学補償層９０が設けられる。一実施例では、光学補償層９０の材料は、高い正孔移動度を有する電子ブロック材料であり、この電子ブロック材料の三重項エネルギー準位は、予混合されたドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料により生成されたエキシプレックスの三重項エネルギー準位より高い。本発明の一実施例では、この光学補償層９０の材料は、三重項エネルギー準位Ｔ１が＞２．６ｅＶである通常の電子ブロック材料であればよい。本発明は、その材料を具体的に限定しない。
本発明の実施例による有機エレクトロルミネッセンス素子は、三重項エネルギー準位が高い電子ブロック材料を光学補償層として採用するので、発光素子の駆動電圧に影響を与えずに、有機エレクトロルミネッセンス素子、特に上面発光型の有機エレクトロルミネッセンス緑色光素子の色純度及び効率を向上させるだけでなく、電子を発光層領域に制限し、励起子の再結合確率の向上を容易にし、素子の発光効率をさらに向上させる。また、この実施例の光学補償層は、発光層と正孔輸送層との間に配置されるため、光学補償層と発光層は、蒸着プロセスにおいて同一セットのマスクを用いて作製することができる。これにより、正孔注入層と正孔輸送層との間に光学補償層を配置するのでマスクのアラインメントを繰り返すという従来のプロセスにおける問題を解決することができ、プロセス精度や歩留まりがある程度向上する。これは、マスクの毎回のアラインメントに一定の誤差があるので、アラインメントの回数が少ないほど誤差が小さくなり、それに対応して製品歩留まりが向上するからである。
本発明の別の実施例では、図３に示されるように、発光層６０と電子輸送層７０との間には正孔ブロック層（ＨＢＬ）１００が設けられ、該正孔ブロック層は、真空蒸着法、湿式法又はレーザー転写法などにより形成することができる。ＨＢＬ材料として、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体などの任意の既知の正孔ブロック材料を用いることができる。正孔ブロック層は、正孔輸送を効果的にブロックし、キャリア再結合を発光層領域に限定し、素子の発光効率を改善することができる。
基板１０は透明であり、ガラス基板、又はポリエステル系やポリイミド系などの化合物材料からなるフレキシブル基板を用いることができる。
陽極層２０は、無機材料又は有機導電ポリマーを使用してもよい。無機材料は、一般的に、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛などの金属酸化物、又は金、銅、銀などの高い仕事関数を有する金属である。酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）が好ましい。有機導電ポリマーは、好ましくは、ポリチオフェン／ポリビニルベンゼンスルホン酸ナトリウム（略称ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）、ポリアニリン（略称ＰＡＮＩ）の中の１つである。
陰極層３０は、一般的に、リチウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、インジウムなどの低い仕事関数を有する金属、あるいはそれらの１つと銅、金又は銀との合金、あるいは上記金属のそれぞれと合金又は金属フッ化物とからなる電極層、例えばＬｉＦ／Ａｌ又はＭｇ：Ａｇ合金層／Ａｇ層を採用する。
正孔注入層４０は、正孔注入性の高い物質を含む層であり、具体的には、例えば酸化モリブデン、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化レニウム、酸化ルテニウム、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化銀、酸化タングステン、及び酸化マンガンなどの金属酸化物を選択することができる。また、フタロシアニン（略称Ｈ２Ｐｃ）や銅フタロシアニン（ＩＩ）（略称ＣｕＰｃ）などのフタロシアニン系化合物を選択することもできる。
正孔輸送層５０は、正孔輸送性の高い物質を含む層であり、具体的には、例えば、ＮＰＢ、ＴＰＤ、ＢＰＡＦＬＰ、４，４’−ビス［Ｎ−（９，９−ジメチルインドール−２−イル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称ＤＦＬＤＰＢｉ）、及び４，４’−ビス［Ｎ−（スピロ−９，９’−ビフルオレン−２−ｙｌ）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（略称ＢＳＰＢ）などの芳香族アミン化合物を選択することができ、例えばＣＢＰ、ＣｚＰＡ、ＰＣｚＰＡなどのカルバゾール誘導体又は、例えばｔ−ＢｕＤＮＡ、ＤＮＡ、ＤＰＡｎｔｈなどのアントラセン誘導体を選択することもできる。
電子輸送層７０は、電子輸送性の高い物質を含む層であり、具体的には、例えば、Ａｌｑ３、トリス（４−メチル−８−ヒドロキシキノリン）アルミニウム（略称Ａｌｍｑ３）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］キノリン）ベリリウム（略称ＢｅＢｑ２）、ＢＡｌｑ、Ｚｎ（ＢＯＸ）２、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾチアゾール］亜鉛（略称Ｚｎ（ＢＴＺ）２）などの金属錯体を選択することができ、例えば、２−（４−ビフェニル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称ＰＢＤ）、１，３−ビス［５−（ ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニル）−１，２，４−トリアゾール（略称ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バトフェナントロリン（略称ＢＰｈｅｎ）などのヘテロ芳香族化合物を選択することもできる。
電子注入層８０は、電子注入性の高い物質を含む層であり、リチウム、セシウム、カルシウム、フッ化リチウム、フッ化セシウム、フッ化カルシウム、フッ化エルビウム、酸化リチウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属、及びその化合物を選択することができる。以下、具体的な実施形態により本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子についてさらに説明する。しかしながら、本発明は以下の実施例に限定されない。
＜実施例１＞
本実施例における有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層のホスト材料は、異なる質量比のドナーホスト材料とアクセプターホスト材料を予混合してなる。これらの素子の構造は図３に示される。発光層６０のホスト材料は、エキシプレックス（ドナーホスト材料は１−２であり、アクセプターホスト材料は２−３であり、ドナーホスト材料１−２とアクセプターホスト材料２−３から、単一源蒸着の方法によってエキシプレックスが形成される）であり、ホスト材料にドープされた燐光材料はＩｒ（ｍｐｐｙ）３であり、光学補償層９０は、正孔輸送層５０と発光層６０との間に配置され、その材料は、高移動度を有する電子ブロック材料ｍＣＢＰである。
本実施例の素子構造は以下のとおりである。
ＩＴＯ（２０ｎｍ）／正孔注入層（ＨＡＴＣＮ、１０ｎｍ）／正孔輸送層（ＴＣＴＡ、８０ｎｍ）／光学補償層（ｍＣＢＰ、７０ｎｍ）／（ドナーホスト材料（１−２、１０ｎｍ）：アクセプターホスト材料（２−３）：１０％燐光材料Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３／電子輸送層（ＴＰＢｉ、３０ｎｍ）／電子注入層（Ｂｐｈｅｎ、１０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（１：４、１ｎｍ）／Ａｇ（１５ｎｍ）
＜比較例１＞
この素子構造は以下のとおりである。
ＩＴＯ（２０ｎｍ）正孔注入層（ＨＡＴＣＮ、１０ｎｍ）／光学補償層（ｍＣＢＰ、１５０ｎｍ）／ｍＣＢＰ（２０ｎｍ）：１０％燐光材料Ｉｒ（ｍｐｐｙ）３／電子輸送層（ＴＰＢｉ、３０ｎｍ）／電子注入層（Ｂｐｈｅｎ、１０ｎｍ）／Ｍｇ：Ａｇ（１：４、１ｎｍ）／Ａｇ（１５ｎｍ）
上記実施例１及び比較例１の有機エレクトロルミネッセンス素子の性能は以下の表１に示される。
表１のデータから分かるように、ホスト材料がドナーホスト及びアクセプター材料によって予混合された後、その電流効率及びＴ９７寿命の両方が、予混合されていないもの（比較例１）より高い。そのうち、ドナーホスト材料（１−２）とアクセプターホスト材料（２−３）との質量比が２：３であるとき、素子の性能が最も良く、比較例１と比較して、電流効率が２２％向上し、Ｔ９７寿命が２倍以上に向上し、実施例１の素子寿命Ｔ９７は、１０００時間以上に達することができる。
＜実施例２＞
実施例１を参考にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。ドナーホスト材料は、本発明の上記ドナーホスト材料１−２４であり、アクセプターホスト材料は、本発明の上記アクセプターホスト材料２−１０であり、両者の質量比は２：３である。この素子の性能は表２に示される。
＜実施例３＞
実施例１を参考にして、有機エレクトロルミネッセンス素子を製造した。ドナーホスト材料は、本発明の上記ドナーホスト材料１−３０であり、アクセプターホスト材料は、本発明の上記アクセプターホスト材料２−１６であり、両者の質量比は２：３である。この素子の性能は表２に示される。
本発明の実施例は、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法を更に提供する。この製造方法は、基板上に陽極を配置するステップと、陽極上に発光層を配置するステップであって、その発光層のホスト材料は、ドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料を予混合して形成され、且つドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料は、同一の蒸発源内で共蒸着されてエキシプレックスを形成し、ホスト材料には、ゲスト材料がドープされるステップと、発光層上に陰極を配置するステップとを含む。
本発明の実施例は、高輝度下でのロールオフが激しいという問題を効果的に解決し、素子の安定性をさらに向上させ、同時に、ゲスト材料のドーピング濃度を低減し、それによって製品コストを低減する。
本発明の実施例では、製造方法は、前記陽極と前記発光層との間に正孔注入層及び正孔輸送層を順に積層して配置するステップと、前記正孔輸送層と前記発光層との間に光学補償層を配置するステップとを更に含む。具体的には、陽極上に正孔注入層を配置し、正孔注入層上に正孔輸送層を配置し、さらに、正孔輸送層上に光学補償層を配置する。その光学補償層は発光層の下に位置する。
本発明の実施例では、従来の蒸着又はコーティングプロセスによって、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、光学補償層、発光層及び陰極などを基板上に順に積層して配置する。
上述は本発明の好適な実施形態に過ぎず、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の精神及び原則内に属する限り、行われるすべての修正、同等の置き換えなどは、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるべきである。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子及びその製造方法は、発光層のホスト材料について、ドナーホスト材料とアクセプターホスト材料を同一の蒸発源内で共蒸着してエキシプレックスを形成するので、電子と正孔キャリアのバランスをよくし、素子の寿命と効率を向上させるだけでなく、単一源の蒸着によりプロセスの操作の難易度を低下させ、量産の歩留まりを向上させる。

Claims (9)

  1. 基板上に陽極を配置するステップと、
    前記陽極上に発光層を配置するステップであって、前記発光層のホスト材料はドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料を予混合して形成され、且つ前記ドナーホスト材料及び前記アクセプターホスト材料は同一の蒸発源内で共蒸着されてエキシプレックスを形成し、前記ホスト材料にはゲスト材料がドープされる、ステップと、
    前記発光層上に陰極を配置するステップと、を含み、
    前記ドナーホスト材料及び前記アクセプターホスト材料のドーピング質量比は１：２〜２：３又は３：２〜２：１であり、
    前記ドナーホスト材料の三重項エネルギー準位は、前記エキシプレックスの一重項エネルギー準位より高く、両者のエネルギーギャップは≧０．２ｅＶであり、ドナーホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位の絶対値は≦５．３ｅＶであり、
    前記アクセプターホスト材料の三重項エネルギー準位は、前記エキシプレックスの一重項エネルギー準位より高く、両者のエネルギーギャップは＞０．２ｅＶであり、アクセプターホスト材料のＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値は＞２．０ｅＶである、
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
  2. 前記陽極と前記発光層との間に正孔注入層及び正孔輸送層を順に積層して配置するステップと、
    前記正孔輸送層と前記発光層との間に光学補償層を配置するステップと、を更に含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  3. 前記光学補償層の材料は、電子ブロック材料であり、前記電子ブロック材料の三重項エネルギー準位は、前記エキシプレックスの三重項エネルギー準位より高い、ことを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
  4. 前記ドナーホスト材料とアクセプターホスト材料の蒸発温度はいずれも１５０℃〜５００℃であり、及び／または、
    前記ドナーホスト材料とアクセプターホスト材料との蒸着温度の差の絶対値は３０℃未満であり、及び／または、
    前記ドナーホスト材料とアクセプターホスト材料のガラス転移温度はいずれも１００℃より高い、ことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
  5. 前記ドナーホスト材料の分子の一般式は、

    であり、
    式中、置換基Ａｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、及びＡｒ４は同じか又は異なり、それぞれ独立してアリーレン基又はヘテロアリーレン基から選択され、
    Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４の構造は、

    であり、Ａｒ５、Ａ、Ａｒ６、Ｂ、及びＡｒ７は縮合環状に結合して２個の原子を共有し、Ａｒ５、Ａｒ６、及びＡｒ７は同じか又は異なり、それぞれ独立してベンゼン環、置換ベンゼン環、ナフタレン環、置換ナフタレン環、アントラセン環、又は置換アントラセン環から選択され、Ａは、Ｎ原子を含有する５員複素環又は６員複素環であり、Ｂは、５員環、５員複素環、６員環、又は６員複素環であり、及び／又は、
    前記アクセプターホスト材料の分子の一般式は、

    であり、
    式中、Ｘ１及びＸ２は同じか又は異なり、それぞれ−ＣＨ−又は−Ｎ−であり、
    Ｙは−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｓｅ−、−Ｃ（ＣＨ３）２−、−Ｃ（Ｃ６Ｈ５）２−、又は−Ｃ（９−フルオレニル）−であり、
    置換基Ａｒ８及びＡｒ９は同じか又は異なり、それぞれ独立してアリーレン基又はヘテロアリーレン基から選択され、
    Ｒ５及びＲ６の構造は、

    であり、Ａｒ１０、Ｃ環、Ａｒ１１、Ｄ環、及びＡｒ１２は縮合環状に結合して２個の原子を共有し、Ａｒ１０、Ａｒ１１、及びＡｒ１２は同じか又は異なり、それぞれ独立してベンゼン環、置換ベンゼン環、ナフタレン環、又は置換ナフタレン環から選択され、Ｃ環は、Ｎ原子を含有する５員複素環又は６員複素環であり、Ｄ環は、５員環、５員複素環、６員環、又は６員複素環である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
  6. 前記Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、及びＲ６は、それぞれ独立して、以下の分子構造の中のいずれか１つから選択される、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。



  7. 前記ドナーホスト材料は、以下の構造を有する化合物である、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。



  8. 前記アクセプターホスト材料は、以下の構造を有する化合物である、ことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。

  9. 有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
    陽極、陰極、及び前記陽極と前記陰極との間に配置された発光層を含み、
    前記発光層のホスト材料はエキシプレックスであり、前記ホスト材料にはゲスト材料がドープされており、
    前記ホスト材料はドナーホスト材料及びアクセプターホスト材料から構成されており、且つ前記ドナーホスト材料及び前記アクセプターホスト材料のドーピング質量比は１：２〜２：３又は３：２〜２：１であり、
    前記ドナーホスト材料の三重項エネルギー準位は、前記エキシプレックスの一重項エネルギー準位より高く、両者のエネルギーギャップは≧０．２ｅＶであり、ドナーホスト材料のＨＯＭＯエネルギー準位の絶対値は≦５．３ｅＶであり、
    前記アクセプターホスト材料の三重項エネルギー準位は、前記エキシプレックスの一重項エネルギー準位より高く、両者のエネルギーギャップは＞０．２ｅＶであり、アクセプターホスト材料のＬＵＭＯエネルギー準位の絶対値は＞２．０ｅＶである、
    ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。


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