TWI553930B - Organic electroluminescent devices, organic electroluminescent devices, organic EL display devices, and organic EL lighting - Google Patents

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TWI553930B
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Kazuki Okabe
Atsushi Takahashi
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Mitsubishi Chem Corp
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Description

有機電致發光元件、有機電致發光裝置、有機EL顯示裝置及有機EL照明
本發明係關於一種有機電致發光元件、含有該元件之有機電致發光裝置、有機EL顯示裝置及有機EL照明。
有機電致發光元件為應用於顯示器或照明等用途而廣泛地進行開發。有機電致發光元件通常係藉由至少一對電極及夾持於其間之有機發光層構成。有機電致發光元件通常藉由對兩電極間施加電場,而分別將電子自陰極注入發光層,將電洞自陽極注入發光層,藉由該電子與電洞再結合所生成之激子而發光。
然而,因電荷注入發光層時需要較大之能量,故為使有機電致發光元件高亮度地發光,而必需高電壓,並且元件之壽命較短。
因此,於專利文獻1中揭示有如下技術:藉由於發光層與電極之間設置複數層電子傳輸層,關於各層之電子親和力,設為「發光層之電子親和力<鄰接於發光層之電子傳輸層之電子親和力<鄰接於自發光層起第2層之電子傳輸層之電子親和力<...鄰接於自發光層起第n層之電子傳輸層之電子親和力」,而促進電荷注入,改善驅動耐久性。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本專利特開2006-173588號公報
然而,專利文獻1中揭示之技術尚未獲得具有充分之性能之有機電致發光元件,而期望開發出一種壽命更長且效率更高之有機電致發光元件。本發明之課題在於提供一種長壽命且高發光效率之有機電致發光元件、及含有其之有機電致發光裝置、有機EL顯示裝置及有機EL照明。
本發明者等人為解決上述課題而進行銳意研究。其結果,藉由設為先前考慮之「發光層之電子親和力之絕對值<鄰接於發光層之電子傳輸層之電子親和力之絕對值」,亦意外地發現設為「發光層之電子親和力之絕對值≧鄰接於發光層之電子傳輸層之電子親和力之絕對值」,且設為「陰極之功函數之絕對值≧最靠近陰極側之電子傳輸層之電子親和力之絕對值」,會使有機電致發光元件為長壽命且高發光效率,從而完成本發明。
即,本發明之第1主旨為一種有機電致發光元件,其特徵在於:其係依序具有陽極、發光層、2層以上之電子傳輸層及陰極者,該2層以上之電子傳輸層之至少1層鄰接於該發光層,該發光層含有發光材料及電荷傳輸材料,鄰接於該發光層之電子傳輸層含有電荷傳輸材料,該發光層中所含有之電荷傳輸材料與鄰接於該發光層之電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料可為彼此相同之材料,亦可為不同之材料,將該發光層中所含有之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA1,將鄰接於 該發光層之電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA2時,EA1與EA2滿足下述式(1)所示之關係,將該2層以上之電子傳輸層之中最靠近陰極側的電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA3,將該陰極之功函數設為WF時,EA3與WF滿足下述式(2)所示之關係,
式(1):0.00eV≦| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV
式(2):-1.60eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV。
本發明之第2主旨係如第1主旨之有機電致發光元件,其中上述EA1與EA2滿足下述式(3)所示之關係,
式(3):0.00eV<| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV。
本發明之第3主旨係如第1或2主旨之有機電致發光元件,其中EA3與上述WF滿足下述式(4)所示之關係,
式(4):0.00eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV。
本發明之第4主旨係如第1至3主旨中任一項之有機電致發光元件,其中鄰接於上述發光層之電子傳輸層含有與上述發光層中所含有之電荷傳輸材料不同之電荷傳輸材料。
本發明之第5主旨係如第1至4主旨中任一項之有機電致發光元件,其中上述發光層係藉由濕式成膜法所製作之層。
本發明之第6主旨係一種有機電致發光裝置,其特徵在於:其係於基板上具有發出彼此不同之顏色的2種以上之有機電致發光元件者,該有機電致發光元件之中至少1種 有機電致發光元件為如第1至5主旨中任一項之有機電致發光元件。
本發明之第7主旨係如第6主旨之有機電致發光裝置,其中上述有機電致發光元件之全部有機電致發光元件為如第1至5主旨中任一項之有機電致發光元件。
本發明之第8主旨係如第6或7主旨之有機電致發光裝置,其中與上述有機電場發光元件之中至少2種有機電致發光元件所具有的上述發光層相鄰接之電子傳輸層相同。
本發明之第9主旨係一種有機EL顯示裝置,其特徵在於:包含如第1至5主旨中任一項之有機電致發光元件。
本發明之第10主旨係一種有機EL照明,其特徵在於:包含如第1至5主旨中任一項之有機電致發光元件。
根據本發明,提供一種長壽命且高發光效率之有機電致發光元件。
本發明之有機電致發光元件因電流效率高,驅動壽命長,故考慮將其應用於利用作為平板顯示器(例如OA(Office Automation,辦公室自動化)計算機用或壁掛式電視)或面發光體之特徵的光源(例如,影印機之光源、液晶顯示器或計器類之背光光源)、顯示板、標識燈,其技術價值較高。
以下詳細地說明本發明,但本發明並不限定於以下說明,於不脫離本發明之主旨之範圍內,可進行各種改變並 實施。
[有機電致發光元件]
本發明之有機電致發光元件之特徵在於:其係至少依序具有陽極、發光層、2層以上之電子傳輸層及陰極者,該電子傳輸層之至少1層鄰接於該發光層,該發光層含有發光材料及電荷傳輸材料,鄰接於該發光層之電子傳輸層含有電荷傳輸材料,該發光層中所含有之電荷傳輸材料與鄰接於該發光層之電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料可為彼此相同之材料,亦可為不同之材料,將該發光層中所含有之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA1,將鄰接於該發光層之電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA2時,EA1與EA2滿足下述式(1)所示之關係,將該電子傳輸層之中最靠近陰極側的電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA3,將該陰極之功函數設為WF時,EA3與WF滿足下述式(2)所示之關係。
式(1):0.00eV≦| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV
式(2):-1.60eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV
再者,下文中有時將電子親和力簡記為「EA」。
本發明之有機電致發光元件具有2層以上之電子傳輸層。所謂電子傳輸層,係指具有電子傳輸性之介電體之層。電子傳輸層係藉由可於提供電場之電極間將自陰極注 入之電子高效率地向發光層之方向傳輸之化合物形成。並且,有時將該電子傳輸層之中鄰接於該發光層之電子傳輸層簡稱為「鄰接電子傳輸層」,將最靠近陰極側之電子傳輸層簡稱為「陰極側電子傳輸層」。
再者,電子注入層係指具有將電子自陰極注入電子傳輸層之特性的非導電體之層,係指與本發明之電子傳輸層不同之層。
另外,陰極係指成為陽極之相對電極之電極。
[擔負電子傳輸之電荷傳輸材料]
所謂「擔負電子傳輸之電荷傳輸材料」,係指發光層中含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時,電荷傳輸材料之單層膜藉由Time of Flight(ToF,飛行時間)法所測定之電荷遷移率中所觀測到的電子遷移率測定時之電荷檢測量Q(e)相對於電洞遷移率測定時之電荷檢測量Q(h)的比「Q(e)/Q(h)」最大之材料。
<電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」>
利用ToF法之電荷遷移率測定中之電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」可藉由以下方法測定。
於半透明電極上成膜測定對象之電荷傳輸材料及相對電極後加以密封,藉此製作測定用樣品。只要可獲得良好之非晶膜,則電荷傳輸材料之成膜方法可為濕式法,亦可為乾式法。成膜之電荷傳輸膜材料之膜厚只要電荷移動測定時產生電荷分離之部位~相對電極之距離足夠長,該距離不對電荷傳輸性之評價造成影響即可。具體而言,較佳為 500nm以上,進而較佳為1000nm以上。
其次,以半透明電極成為陽極、相對電極成為陰極之方式施加固定之電場強度。就於膜內部移動之電荷之自然擴散之影響較小之方面而言,電場強度較佳為較大,另外,另一方面,就將電荷牽拉至相對電極之效果不過強、易正確地評價電荷之損失等方面而言,較佳為較小。具體而言,電場強度較佳為90kV/cm以上,進而較佳為120kV/cm以上,另外,另一方面,較佳為360kV/cm以下,進而較佳為310kV/cm以下。
於此狀態下對測定用樣品子半透明電極側照射單色光脈衝雷射。使雷射光照射時之電場強度、雷射光之激發波長、脈衝寬度及每1脈衝之光量與針對測定電荷檢測量之比的對象之樣品測定電洞之電荷量Q(h)與電子之電荷量Q(e)時的條件相同。就由於產生過剩量之電荷之影響而預見電荷傳輸性較高之可能性較低之方面而言,每1脈衝之光量較佳為較少,具體而言,較佳為30μJ以下。
若對電荷傳輸材料之膜照射光,則該膜之半透明電極側產生電荷分離,相對電極側電洞移動。藉由使用示波器等測定該電流值,而算出電洞之電荷量Q(h)。其次,藉由以半透明電極成為陰極、相對電極成為陽極之方式施加固定之電場強度,並進行同樣之操作,而算出電子之電荷量Q(e)。並且,藉由求出該兩者之比,可求得電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」。
於測定電洞之電荷量Q(h)與電子之電荷量Q(e)時,藉由 使雷射光照射時之電場強度、雷射光之激發波長、脈衝寬度及每1脈衝之光量(激發能量)為相同條件,而使測定電洞之電荷量Q(h)與電子之電荷量Q(e)時分別因電荷分離而產生之電荷量固定。因此,電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」成為顯示更易於傳輸電洞與電子之何者之材料的指標。即,電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」越大,表示該材料越具有易於傳輸電子之性質。如此,於本發明之發光層中含有複數種電荷傳輸材料之情形時,可將電荷傳輸材料之單層膜藉由ToF法所測定之電荷遷移率中所觀測到的測定電洞遷移率時之電荷檢測量與測定電子遷移率時之電荷檢測量的比Q(e)/Q(h)最大之材料判斷為擔負電子傳輸之材料。
<陰極材料之功函數>
陰極材料之功函數一般可藉由光電子分光法求得。利用光電子分光法之測定係於10-8torr後半~10-10torr之超真空下,對樣品照射紫外線之單色光或X射線,利用光電子倍增管等檢測自金屬表面飛出之電子,取得激發樣品之能量與所檢測到之電子數之關聯,藉此可求得陰極材料之功函數。尤其是關於單體之材料之功函數,由Michaeison,Hrbert B.於1977年提出報告(J.Appl.Phys.,48.4729(1977))。具體而言,以鋁之情形為例進行說明。於10-9~10-10torr之真空度下,於作為測定用基座之石英上蒸鍍鋁,藉此製作潔淨之非晶鋁薄膜。並且,於超真空下,將高壓水銀燈作為光源,藉由單色器取出單色光,照射至樣品表面。藉由算出自樣品表面飛出之電子數,並取得與光 源之能量之關聯,而算出4.28eV之值。此外關於銀、金、鎳等金屬之功函數,已知各極一般之值為,若為銀則為4.26eV,若為金則為5.10eV,若為鎳則為5.15eV。
[作用機構]
如上所述,本發明之有機電致發光元件之特徵在於:發光層內之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸之電荷傳輸材料之EA之絕對值| EA1 |為鄰接電子傳輸層內之電荷傳輸材料之中EA之絕對值最大的電荷傳輸材料之EA之絕對值| EA2 |以上,較佳為| EA1 |大於| EA2 |。關於設為該構成之作用機構,作如下推斷。
發光層內之電荷傳輸材料之EA(EA1)與鄰接電子傳輸層內之電荷傳輸材料EA(EA2)相比較小,即,| EA1 |-| EA2 |<0eV之先前之元件中,於發光層與鄰接電子傳輸層之界面產生源自EA之帶隙的電子之儲存。如此儲存之電子會引起發光層與鄰接電子傳輸層之界面發光層側之電洞之儲存、界面之激發複合物之產生等。認為所產生之電荷會引起界面近傍之發光材料或電荷傳輸材料之劣化,引起元件壽命降低,進而引起發光層中之激子之產生之阻礙、激子之消光,無法高效率地取出界面附近之發光層之發光。
相對於此,本發明之有機電致發光元件中,與| EA1 |相比,| EA2 |一致或較小,因此發光層與鄰接電子傳輸層之間儲存之電子較少,可抑制由上述理由所致之元件壽命降低及發光效率降低,藉此可獲得壽命更長且發光效率 更佳之有機電致發光元件。
並且,另一方面,於| EA1 |-| EA2 |為上述式(1)及(3)之上限以下之情形時,發光層與鄰接電子傳輸層之EA差較小,電荷之授受順利地進行,不易引起由電子之儲存所致之劣化。因此,
使| EA1 |-| EA2 |為0.20eV以下。
另外,本發明之有機電致發光元件之特徵在於:陰極之功函數(WF)之絕對值與陰極側電子傳輸層內之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之EA(EA3)之絕對值之差為固定值以下。關於設為該構成之作用機構,作如下推斷。
即,| EA1 |與| EA2 |滿足上述式(1)所示之關係且| WF |-| EA3 |為-1.60eV以上1.60eV以下時,自陰極向陰極側電子傳輸層注入電子之障壁變小,而高效率地進行電子之注入。然而,於不滿足上述式(1)或(2)之情形時,發光層與鄰接電子傳輸層之間儲存之電子之量亦變多,因此同時滿足式(1)及(2)時,電子高效率地進入發光層,於發光層近傍不易產生電子之儲存,可製成長壽命且發光效率優異之元件。
<電子親和力>
本發明中,電荷傳輸材料之電子親和力(EA)係根據由單層膜之吸收光譜算出之帶隙(Eg)與後述離子化電位(IP)之值藉由以下之式算出之值。
EA=IP-Eg
<離子化電位(IP)之測定方法>
電荷傳輸材料之離子化電位(IP)可藉由使用理研計器股份有限公司製造之「AC-1」、「AC-3」、Optel公司製造之「PCR-101」、「PCR-201」等市售之離子化電位測定裝置而測定。
離子化電位(IP)測定用樣品可藉由以濕式或乾式法於ITO基板上成膜該電荷傳輸材料而製作。作為濕式成膜法,可舉出將該電荷傳輸材料溶解於二甲苯或甲苯等有機溶劑中並利用旋塗法成膜之方法等。另外,作為乾式成膜法,可舉出真空蒸鍍法等。
<帶隙(Eg)之測定方法>
帶隙(Eg)可藉由使用紫外可見光度計之薄膜吸收光譜之測定而獲得。具體而言,於薄膜吸收光譜之短波長側之上升部分畫出吸收光譜與基線之切線,根據該兩切線之交點之波長W(nm)藉由下述式而求得。
Eg=1240÷W
即,例如,該交點之波長為470nm之情形之Eg成為1240÷470=2.63(eV)。
表示該帶隙之能量之測定利用能夠測定吸收光譜之裝置進行測定即可,裝置之種類等並無特別限制,可使用例如日立製作所製造之「F4500」等。
表示帶隙之能量之測定用樣品可藉由以濕式或乾式法於玻璃基板上成膜該電荷傳輸材料而製作。作為濕式成膜法,可舉出將該電荷傳輸材料溶解於二甲苯或甲苯等有機 溶劑中並利用旋塗法成膜之方法等。另外,作為乾式成膜法,可舉出真空蒸鍍法等。
[發光層]
本發明之有機電致發光元件所具有之發光層至少包含一種以上之發光材料(具有發光之性質之材料)與一種以上之電荷傳輸材料。另外,發光層亦可含有發光材料作為摻雜劑材料,含有電洞傳輸材料或電子傳輸材料等電荷傳輸材料作為主體材料。進而,發光層亦可於不明顯損害本發明之效果之範圍內含有其他成分。再者,於利用濕式成膜法形成發光層之情形時,較佳為均使用低分子量之材料。
{發光材料}
作為發光材料,通常可應用用作有機電致發光元件之發光材料的任意之公知材料,並無特別限制,使用於所需之發光波長下發光,且發光效率良好之物質即可。作為發光材料,可為螢光發光材料,亦可為磷光發光材料,但就內部量子效率之觀點而言,較佳為磷光發光材料。另外,例如亦可藍色使用螢光發光材料、綠色及紅色使用磷光發光材料等組合使用螢光發光材料與磷光發光材料。
再者,為提高於製備藉由濕式成膜法形成發光層時所使用之發光層形成用組合物時所使用之溶劑中之溶解性,較佳為降低發光材料之分子之對稱性或剛性,或者導入烷基等親油性取代基。
發光材料可僅使用任一種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
<螢光發光材料>
以下,列舉發光材料之中螢光發光材料之例,但螢光發光材料並不限定於以下之例示物。
作為提供藍色發光之螢光發光材料(藍色螢光色素),例如可舉出萘、、苝、芘、蒽、香豆素、對雙(2-苯基乙烯基)苯、芳基胺及彼等之衍生物等。其中,較佳為蒽、、芘、芳基胺及彼等之衍生物等。
作為提供綠色發光之螢光發光材料(綠色螢光色素),例如可舉出喹吖啶酮、香豆素、Al(C9H6NO)3等鋁錯合物及彼等之衍生物等。
作為提供黃色發光之螢光發光材料(黃色螢光色素),例如可舉出紅螢烯、啶酮及彼等之衍生物等。
作為提供紅色發光之螢光發光材料(紅色螢光色素),例如可舉出DCM(4-(二氰基亞甲基)-2-甲基-6-(對二甲基胺基苯乙烯)-4H-吡喃)系化合物、苯并吡喃、若丹明、苯并硫雜蒽酮、氮雜苯并硫雜蒽酮等氧雜蒽酮及彼等之衍生物等。
作為提供上述藍色螢光之材料的芳基胺衍生物,更具體而言,就元件之發光效率、驅動壽命等觀點而言,較佳為下述式(X)所示之化合物。
(式中,Ar21表示核碳數10~40之經取代或未經取代之縮合芳香環基,Ar22及Ar23分別獨立地表示碳數6~40之經取代或未經取代之1價芳香族烴環基,p表示1~4之整數)
再者,本發明中之芳香環基可為芳香族烴環基,亦可為芳香族雜環基。
作為Ar21,具體而言,可舉出具有1個游離原子價之萘、菲、熒蒽、蒽、芘、苝、蔻、、苉、二苯基蒽、第、聯伸三苯、茹、苯并蒽、苯基蒽、雙蒽、二蒽基苯或二苯并蒽等。此處,本發明中,所謂游離原子價,係指如有機化學‧生化學命名法(上)(修訂第2版、南江堂、1992年發行)中所記載,可與其他游離原子價形成鍵者。
以下,表示作為螢光發光材料之芳基胺衍生物之較佳具體例,但本發明之螢光發光材料並不限定於該等。下文中,「Me」表示甲基,「Et」表示乙基。
<磷光發光材料>
作為磷光發光材料,例如可舉出含有自長週期型週期表(以下,只要無特別說明,則於「週期表」之情形時,係指長週期型週期表)第7~11族中選擇之金屬作為中心金屬之維爾納型錯合物或有機金屬錯合物等。
作為自週期表第7~11族選擇之金屬,較佳為舉出釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑、金等,其中更佳為銥或鉑。
作為錯合物之配位基,較佳為(雜)芳基吡啶配位基、(雜)芳基吡唑配位基等(雜)芳基與吡啶、吡唑、啡啉等連結而成之配位基,特佳為苯基吡啶配位基、苯基吡唑配位 基。此處,所謂(雜)芳基,係表示芳基或雜芳基。
作為磷光發光材料,具體而言,可舉出三(2-苯基吡啶)銥、三(2-苯基吡啶)釕、三(2-苯基吡啶)鈀、雙(2-苯基吡啶)鉑、三(2-苯基吡啶)鋨、三(2-苯基吡啶)錸、辛乙基鉑卟啉、辛苯基鉑卟啉、辛乙基鈀卟啉、辛苯基鈀卟啉等。
尤其是作為磷光發光材料之磷光性有機金屬錯合物,較佳為舉出下述式(III)或式(IV)所示之化合物。
ML(q-j)L'j(III)
(式(III)中,M表示金屬,q表示上述金屬之價數。另外,L及L'表示雙牙配位基。j表示0、1或2之數)
(式(IV)中,M7表示金屬,T表示碳原子或氮原子。R92~R95分別獨立地表示取代基。其中,於T為氮原子之情形時,無R94及R95)
以下,首先就式(III)所示之化合物加以說明。
式(III)中,M表示任意之金屬,作為較佳者之具體例, 可舉出作為自週期表第7~11族選擇之金屬而於前文中所述之金屬等。
另外,式(III)中,雙牙配位基L表示具有以下部分結構之配位基。
於上述L之部分結構中,環A1表示可具有取代基之芳香環基。本發明中之芳香環基可為芳香族烴環基,亦可為芳香族雜環基。
作為該芳香族烴環基,可舉出具有1個游離原子價之5或6員環之單環或2~5縮合環等。
作為該芳香族烴環基之具體例,可舉出具有1個游離原子價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、聯伸三苯環、苊萘環、熒蒽環、茀環等。
作為該芳香族雜環基,可舉出具有1個游離原子價之5或6員環之單環或2~4縮合環等。
作為具體例,可舉出具有1個游離原子價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、 呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、啡啶環、苯并咪唑環、啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等。
另外,於上述L之部分結構中,環A2表示可具有取代基之含氮芳香族雜環基。
作為該含氮芳香族雜環基,可舉出具有1個游離原子價之5或6員環之單環或2~4縮合環等。
作為具體例,可舉出具有1個游離原子價之吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、呋喃并吡咯環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、喹啉環、啡啶環、苯并咪唑環、啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環等。
作為環A1或環A2分別可具有之取代基之例,可舉出鹵素原子;烷基;烯基;烷氧基羰基;烷氧基;芳氧基;二烷基胺基;二芳基胺基;咔唑基;醯基;鹵烷基;氰基;芳香族烴環基等。另外,環A1為含氮芳香族雜環基之情形及環A2可具有芳香族烴環基作為取代基。
另外,式(III)中,雙牙配位基L'表示具有以下部分結構之配位基。其中,於以下之式中,「Ph」表示苯基。
其中,作為L',就錯合物之穩定性之觀點而言,較佳為以下列舉之配位基。
作為式(III)所示之化合物,進而較佳為舉出下述式(IIIa)、(IIIb)、(IIIc)所示之化合物。
(式(IIIa)中,M4表示與M同樣之金屬,w表示上述金屬之價數,環A1表示可具有取代基之芳香族烴環基,環A2表示可具有取代基之含氮芳香族雜環基)
(式(IIIb)中,M5表示與M同樣之金屬,w表示上述金屬之價數,環A1表示可具有取代基之芳香環基,環A2表示可具有取代基之含氮芳香族雜環基)
(式(IIIc)中,M6表示與M同樣之金屬,w表示上述金屬之價數,j表示0、1或2,環A1及環A1'分別獨立地表示可具有取代基之芳香環基,環A2及環A2'分別獨立地表示可具 有取代基之含氮芳香族雜環基)
上述式(IIIa)~(IIIc)中,作為環A1及環A1'之芳香環基之較佳例,可舉出苯基、聯苯基、萘基、蒽基、噻吩基、呋喃基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、咔唑基等。
上述式(IIIa)~(IIIc)中,作為環A2及環A2'之含氮芳香族雜環基之較佳例,可舉出吡啶基、嘧啶基、吡基、三基、苯并噻唑基、苯并唑基、苯并咪唑基、喹啉基、異喹啉基、喹啉基、啡啶基等。
作為上述式(IIIa)~(IIIc)中之環A1及環A1'之芳香環基、環A2及環A2'之含氮芳香族雜環基可具有之取代基,可舉出鹵素原子;烷基;烯基;烷氧基羰基;烷氧基;芳氧基;二烷基胺基;二芳基胺基;咔唑基;醯基;鹵烷基;氰基等。
再者,該等取代基可相互連結而形成環。作為具體例,藉由環A1所具有之取代基與環A2所具有之取代基鍵結、或環A1'所具有之取代基與環A2'所具有之取代基鍵結,可形成一個縮合環。作為此種縮合環,可舉出7,8-苯并喹啉基等。
其中,作為環A1、環A1'、環A2及環A2'之取代基,更佳為舉出烷基、烷氧基、芳香族烴環基、氰基、鹵素原子、鹵烷基、二芳基胺基、咔唑基等。
另外,作為式(IIIa)~(IIIc)中之M4~M6之較佳例,可舉出釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑或金等。
上述式(III)及(IIIa)~(IIIc)所示之有機金屬錯合物之具體例示於以下,但並不限定於下述化合物。
上述式(III)所示之有機金屬錯合物之中,特佳為具有2-芳基吡啶系配位基作為配位基L及/或L'之化合物,該2-芳 基吡啶系配位基即2-芳基吡啶、於其上鍵結有任意之取代基者、及任意之基縮合於其上而成者。
另外,國際公開第2005/019373號中記載之化合物亦可用作發光材料。
其次,就式(IV)所示之化合物加以說明。
式(IV)中,M7表示金屬。作為具體例,可舉出作為自週期表第7~11族選擇之金屬而於前文中敍述之金屬等。作為M7,其中較佳為舉出釕、銠、鈀、銀、錸、鋨、銥、鉑或金,特佳為舉出鉑、鈀等2價金屬。
另外,於式(IV)中,R92及R93分別獨立地表示氫原子、鹵素原子、烷基、芳烷基、烯基、氰基、胺基、醯基、烷氧基羰基、羧基、烷氧基、烷基胺基、芳烷基胺基、鹵烷基、羥基、芳氧基、芳香環基。
進而於T為碳原子之情形時,R94及R95分別獨立地表示與作為R92及R93所列舉者同樣之取代基。另外,於T為氮原子之情形時,無R94及R95
另外,R92~R95可進一步具有取代基。於具有取代基之情形時,其種類並無特別限制,可將任意之基作為取代基。
進而,R92~R95之中任意之2個以上之基可相互連結而形成環。
式(IV)所示之有機金屬錯合物之具體例(T-1、T-10~T-15)示於以下,但並不限定於下述例示物。另外,於以下之化學式中,「Me」表示甲基,「Et」表示乙基。
該等發光材料可單獨使用1種,另外亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
<分子量>
只要不明顯損害本發明之效果,則本發明中之發光材料之分子量為任意。本發明中之發光材料之分子量較佳為10000以下,更佳為5000以下,進而較佳為4000以下,特佳為3000以下。另外,本發明中之發光材料之分子量通常為100以上,較佳為200以上,更佳為300以上,進而較佳為400以上。
就玻璃轉移溫度或熔點、分解溫度等較高,發光層材料及所形成之發光層之耐熱性優異之方面;及難以引起由氣體產生、再結晶化及分子之遷移等所致之膜質下降、或材料之熱分解所伴隨的雜質濃度上升等方面而言,發光材料之分子量較佳為較大。另一方面,就有機化合物之純化容易、易溶解於溶劑之方面而言,發光材料之分子量較佳為較小。
本發明之發光層中,宜含有通常為0.01重量%以上、較佳為0.05重量%以上、進而較佳為0.1重量%以上之發光材料。另外,宜含有通常為35重量%以下、較佳為20重量%以下、進而較佳為10重量%以下之發光材料。再者,於併用2種以上之發光材料之情形時,較佳為使該等之總計含量包含於上述範圍內。
{電荷傳輸材料}
有機電致發光元件之發光層中,較佳為發光材料自具有電荷傳輸性能之主體材料取得電荷或能量而發光。因此,發光層通常含有例如用作該主體材料之電荷傳輸材料。電荷傳輸材料有具有電洞傳輸性之化合物(有時稱為電洞傳輸材料或電洞傳輸性化合物)與具有電子傳輸性之化合物(有時稱為電子傳輸材料或電子傳輸性化合物)。發光層可含有電洞傳輸材料與電子傳輸材料兩者,亦可含有任一者。再者,發光層雖含有具有電洞傳輸性之化合物,但於不含具有電子傳輸性之化合物之情形時,於發光層中,具有電洞傳輸性之化合物傳輸電子即可。
此處,作為電荷傳輸材料之例,可舉出芳香族胺系化合物、酞菁系化合物、卟啉系化合物、噻吩系化合物、苄基苯基系化合物、茀系化合物、腙系化合物、矽氮烷系化合物、矽烷胺系化合物、磷胺系化合物、喹吖啶酮系化合物、聯伸三苯系化合物、咔唑系化合物、芘系化合物、蒽系化合物、啡啉系化合物、喹啉系化合物、吡啶系化合物、三系化合物、二唑系化合物、咪唑系化合物等。
該等電荷傳輸材料可單獨使用1種,另外亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
電子傳輸材料較佳為具有電子傳輸性單元之化合物。所謂電子傳輸性單元(電子傳輸單元),係指對電子之耐久性優異,具有電子傳輸性之結構(單元)。另外,於發光層中含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時,具有該電子傳輸單元之化合物易成為前文所述之擔負電子傳輸之電荷傳輸材料。
所謂本發明中之電子傳輸單元,係指電子易進入單元,且易使所進入之電子穩定化之單元。例如,吡啶環等因氮原子而環之電子稍微不足,易取得電子,使進入環之電子非定域化,藉此於吡啶環上穩定化。
作為具有如上所述之性能之單元之結構,可舉出含有包含sp2混成軌道之雜原子的單環或縮合環。此處,就雜原子易形成sp2混成軌道、對電子之穩定性高、電子傳輸性高之方面而言,較佳為氮、氧、硫及硒,特佳為氮。就電子傳輸性較高之方面而言,較佳為電荷傳輸材料料所含有 之具有sp2混成軌道之雜原子之數量較多。
以下列舉電子傳輸單元之例,但並不限定於該等。
作為電子傳輸單元,具體而言,可舉出喹啉環、喹唑啉環、喹啉環、啡啉環、吡啶環、嘧啶環、嗒環、吡環、三環、噻二唑環、苯并噻二唑環、羥喹啉金屬錯合物、啡啉金屬錯合物、六氮雜聯伸三苯結構、四唾液基苯并喹啉結構等。其中就對電子之穩定性較高、電子傳輸性較高之方面而言,較佳為舉出喹啉環、喹唑啉環、喹啉環、啡啉環、吡啶環、嘧啶環、嗒環、吡環、三環等,其中就電穩定性優異之方面而言,較佳為舉出喹啉環、喹唑啉環、吡啶環、嘧啶環、三環、1,10-啡啉環等。
再者,於上述電子傳輸單元為含有氮原子之6員環之單環或縮合環之情形時,較佳為相對於氮原子,鄰位及對位全部由芳香族環取代。
其原因如下。即,含有氮原子之6員環之鄰位及對位為活性部位,其由芳香環基取代而使電子非定域化。藉此,因電子而變得穩定。
再者,於上述電子傳輸單元為含有氮原子之6員環之縮合環之情形時,氮原子之鄰位及對位之中,未形成縮合環之一部分之部位由芳香環基取代即可。
作為電子傳輸材料,就對電子之穩定性較高、電子傳輸性較高之方面而言,更佳為具有下述(b)群(電子傳輸單元)中列舉之環之衍生物的有機化合物。
(b)群
(其中,上述(b)群中所包含之環均係相對於氮原子,鄰位及對位全部由芳香環基)
上述(b)群中之相對於氮原子,同一環狀之2,4,6位之碳原子上之氫原子經取代之芳香環基並無特別限制。亦即,可為芳香族烴環基,亦可為芳香族雜環基,但就具有對電氧化優異之耐久性之方面而言,較佳為芳香族烴環基。芳香環基之碳數較佳為6~30,另外,於芳香環基為縮合環之情形時,其縮合之芳香環之數量較佳為2~4。
此處,作為具有上述(b)群中所包含之環結構之較佳取代基,可舉出鹵素原子、及可進而具有取代基之碳數1~10之烷基、碳數2~10之烯基或碳數6~30之1價芳香族烴環基等。
另外,作為低分子量之電子傳輸材料,可舉出2,5-雙(1-萘基)-1,3,4-二唑(BND)、2,5-雙(6'-(2',2"-聯吡啶基))-1,1-二甲基-3,4-二苯基矽雜環戊二烯(PyPySPyPy)、4,7-二苯基-1,10-啡啉(BPhen)、2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-啡啉(BCP,Bathocuproin)、2-(4-聯苯基)-5-(對第三丁基苯基)- 1,3,4-二唑(tBu-PBD)、4,4'-雙(9-咔唑)-聯苯(CBP)等。
再者,於發光層中,電子傳輸材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
電洞傳輸材料較佳為具有電洞傳輸性單元之化合物。所謂電洞傳輸性之單元(電洞傳輸單元),係指對電洞之耐久性優異,具有電洞傳輸性之結構(單元)。
所謂本發明中之電洞傳輸單元,係表示具有易自發光層取出電洞之離子化電位,另外對於電洞穩定之單元。
所謂易自發光層取出電洞之離子化電位,通常為5.4eV以上,較佳為5.5eV以上,更佳為5.6eV以上,另外,另一方面,通常為6.3eV以下,較佳為6.2eV以下,更佳為6.1eV以下。
另外,所謂對於電洞穩定,係指電洞傳輸單元即便成為自由基狀態亦難以分解。其係藉由使自由基陽離子非定域化,而即便為自由基狀態亦穩定化。
作為具有上述各種性能之單元之結構,可舉出包含具有sp3軌道之雜原子之結構、或碳數為4n系之芳香族縮合環等。
以下列舉電洞傳輸單元之例,但並不限定於該等。
作為洞傳輸單元,具體而言,可舉出咔唑環、酞菁環、萘酞菁結構、卟啉結構、三芳基胺結構、三芳基膦結構、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、芘環、苯二胺結構、吡咯環、聯苯胺結構、苯胺結構、二芳基胺結構、咪唑啉酮結構、吡唑環等。其中就對電洞之穩定性優異、電洞傳輸性 較高之方面而言,較佳為咔唑環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、芘環、三芳基胺結構,更佳為咔唑環、苯并呋喃環、二苯并呋喃環、芘環,特佳為咔唑環、芘環。
作為電洞傳輸材料,就對電洞之穩定性優異、電洞傳輸性較高之方面而言,更佳為具有下述(a)群(電洞傳輸單元)中列舉之任一環之衍生物的有機化合物。
(a)群
該等環結構可具有取代基,作為較佳之取代基,可舉出鹵素原子、及可進而具有取代基之碳數1~10之烷基、碳數2~10之烯基或碳數6~30之1價芳香族烴環基等。
更具體而言,作為低分子量之電洞傳輸材料之例,可舉出4,4'-雙[N-(1-萘基)-N-苯基胺基]聯苯基所代表之含有2個以上之三級胺且2個以上之縮合芳香族環取代為氮原子之芳香族胺系化合物(日本專利特開平5-234681號公報)、4,4',4"-三(1-萘基苯基胺基)三苯基胺等具有星爆結構之芳香族胺系化合物(Journal of Luminescence,1997年,Vol.72-74,pp.985)、包含三苯基胺之四聚物之芳香族胺系化 合物(Chemical Communications,1996年,pp.2175)、2,2',7,7'-四-(二苯基胺基)-9,9'-螺二茀等茀系化合物(Synthetic Metals,1997年,Vol.91,pp.209)等。另外,可使用作為後述[電洞注入層]中之(低分子量之電洞傳輸材料)所例示之化合物。
再者,於發光層中,電洞傳輸材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
<分子量>
只要不明顯損害本發明之效果,則本發明中之電荷傳輸材料之分子量為任意。本發明中之電荷傳輸材料之分子量通常為10000以下,較佳為5000以下,更佳為4000以下,進而較佳為3000以下。另外,本發明中之電荷傳輸材料之分子量通常為100以上,較佳為200以上,更佳為300以上,進而較佳為400以上。
若電荷傳輸材料之分子量於上述範圍內,則於以下方面較佳:玻璃轉移溫度或熔點、分解溫度等較高,發光層材料及所形成之發光層之耐熱性良好之方面;及難以引起由再結晶化或分子之遷移等所致之膜質下降、或材料之熱分解所伴隨的雜質濃度上升等,元件性能優異之方面;另外,純化容易之方面等。
<電子親和力(EA)>
發光層中可僅含有如上所述之電荷傳輸材料之1種,亦可含有2種以上。於發光層中含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時,期望與主要擔負電洞傳輸之電荷傳輸材料(電 洞傳輸材料)之EA相比,主要擔負電子傳輸之電荷傳輸材料(電子傳輸材料)之EA較大。即,一般而言,於同一層中含有複數種電荷傳輸材料之情形時,電子易載置於EA較大之材料上,因此藉由將EA較大之電荷傳輸材料作為電子傳輸材料,可製作高發光效率、長壽命之元件。
就傳輸電子之能階中存在電子時化合物易成為穩定狀態之方面而言,本發明之發光層中所含有之擔負電子傳輸之電荷傳輸材料之EA之絕對值| EA1 |較佳為較大,另外,另一方面,就難以產生由穩定之自由基陰離子之形成所致之電荷之傳輸或授受、激子之生成阻礙等方面而言,較佳為較小。具體而言,| EA1 |較佳為2.40eV以上,進而較佳為2.50eV以上,另外,另一方面,較佳為3.30eV以下,較佳為3.20eV以下。
電荷傳輸材料之化學結構與| EA |之間大致上確認以下傾向之情況較多。例如,於中心含有具有芳香族性之6員環單環之材料之情形時,存在| EA |以苯環(雜原子0個)<吡啶環(雜原子1個)<嘧啶環(雜原子2個)<三環(雜原子3個)之順序變大之傾向。另外,於相同結構之芳香環之縮環之情形時,存在| EA |以苯環(單環)<萘環(2縮合環)<蒽環(3縮合環)<環(4縮合環)之順序變大之傾向。
本發明之發光層中宜含有通常為65重量%以上、較佳為80重量%以上、進而較佳為90重量%以上之電荷傳輸材料。另外,宜含有通常為99.99重量%以下、較佳為99.95重量%以下、進而較佳為99.9重量%以下之電荷傳輸材 料。再者,於併用2種以上之電荷傳輸材料之情形時,較佳為使該等之總計含量包含於上述範圍內。
{發光層之形成}
就材料之利用效率較高、且藉由與形成於其陽極側之電洞傳輸層適度地混合而使電洞之注入性易變得良好之方面而言,本發明之發光層較佳為以濕式成膜法形成。
於本發明中,所謂濕式成膜法,係指如下方法:採用例如旋塗法、浸塗法、模塗法、棒塗法、刮塗法、輥塗法、噴塗法、毛細管塗佈法、噴墨法、噴嘴印刷法、網版印刷法、凹版印刷法、軟板印刷法等以濕式來成膜之方法作為成膜方法、即塗佈方法,使該塗佈膜乾燥而進行膜形成。該等成膜方法之中,較佳為旋塗法、噴塗法、噴墨法、噴嘴印刷法。
於藉由濕式成膜法形成發光層之情形時,通常藉由如下方法形成:使用藉由使上述發光材料、電荷傳輸材料、及視需要使用之後述其他材料溶解於合適之溶劑中所製備之發光層形成用組合物來成膜。
發光層之濕式成膜法中使用之溶劑只要為發光材料及電荷傳輸材料等於發光層之形成中使用之材料良好地溶解或分散之溶劑,則無特別限定。
作為溶劑之溶解性,宜於25℃、1氣壓下溶解通常為0.01重量%以上、較佳為0.05重量%以上、進而較佳為0.1重量%以上之發光材料及電荷傳輸材料。
以下列舉溶劑之具體例,只要無損本發明之效果,則溶 劑並不限定於該等。
作為溶劑,例如可舉出正癸烷、環己烷、乙基環己烷、十氫萘、聯環己烷等烷類;甲苯、二甲苯、1,3,5-三甲基苯、環己基苯、四甲基環己酮、萘滿等芳香族烴類;氯苯、二氯苯、三氯苯等鹵化芳香族烴類;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚、二苯醚等芳香族醚類;乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯類;環己酮、環辛酮、葑酮等脂環族酮類;環己醇、環辛醇等脂環族醇類;甲基乙基酮、二丁酮等脂肪族酮類;丁醇、己醇等脂肪族醇類;乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚類等。
其中,溶劑較佳為烷類或芳香族烴類。
該等溶劑可單獨使用1種,另外亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
另外,為獲得更均勻之膜,較佳為溶劑以適當之速度自剛成膜後之液膜蒸發。因此,溶劑之沸點宜通常為80℃以上,較佳為100℃以上,更佳為120℃以上。另外,溶劑之沸點宜通常為270℃以下,較佳為250℃以下,更佳為沸點230℃以下。
{發光層形成用組合物之組成}
本發明中之發光層形成用組合物宜含有通常為0.01重量 %以上、較佳為0.05重量%以上、進而較佳為0.1重量%以上之發光材料。另外,宜含有通常為20重量%以下、較佳為10重量%以下、進而較佳為5重量%以下之發光材料。
本發明中之發光層形成用組合物宜含有通常為0.1重量%以上、較佳為0.5重量%以上、進而較佳為1重量%以上之電荷傳輸材料。另外,宜含有通常為20重量%以下、較佳為10重量%以下、進而較佳為5重量%以下之電荷傳輸材料。
另外,發光層形成用組合物中之發光材料與電荷傳輸材料之含量之比(發光材料/電荷傳輸材料之重量比)宜通常為0.01以上,較佳為0.03以上。另外,發光層形成用組合物中之發光材料與電荷傳輸材料之含量之比(發光材料/電荷傳輸材料之重量比)宜通常為0.5以下,較佳為0.2以下。
只要不明顯損害本發明之效果,則本發明之發光層形成用組合物中之溶劑之含量為任意。若發光層形成用組合物中之溶劑之含量較多,則黏性較低,於成膜之作業性優異之方面較佳。另一方面,若溶劑之含量較少,則易保持成膜後去除溶劑所得之膜之厚度,於成膜容易之方面較佳。具體而言,溶劑之含量相對於發光層形成用組合物100重量份宜較佳為10重量份以上,更佳為50重量份以上,特佳為80重量份以上。另外,溶劑之含量宜較佳為99.95重量份以下,更佳為99.9重量份以下,特佳為99.8重量份以下。
再者,於混合使用2種以上之溶劑作為發光層形成用組合物之情形時,較佳為使該等溶劑之總計滿足該範圍。
為提高成膜性,本發明中之發光層形成用組合物亦可含有調平劑或消泡劑等各種添加劑。
就難以產生膜厚不均之方面而言,本發明中之發光層形成用組合物中之發光材料、電洞傳輸材料、電子傳輸材料等之總計量即固形分濃度較佳為較少,另外,另一方面,就膜中難以產生缺陷之方面而言,較佳為較多。具體而言,宜通常為0.01重量%以上,通常為70重量%以下。
發光層之形成通常係藉由如下方法形成:將此種發光層形成用組合物於成為發光層之下層的層(通常為後述電洞注入層或電洞傳輸層)上濕式成膜後,使所獲得之塗膜乾燥,去除溶劑。
{膜厚}
只要不明顯損害本發明之效果,則發光層之膜厚為任意,但就膜中難以產生缺陷之方面而言,較佳為較厚,另外,另一方面,就驅動電壓容易降低之方面而言,較佳為較薄。具體而言,宜通常為3nm以上、較佳為5nm以上、另外通常為200nm以下、較佳為100nm以下之範圍。
再者,有機電致發光元件中,發光層亦可設置2層以上。於發光層為2層以上之情形時,各層之條件如上所述,針對與鄰接電子傳輸層之EA之規定僅滿足鄰接於陰極側並具有電子傳輸層之發光層即可。
[鄰接電子傳輸層]
鄰接電子傳輸層係於發光層與陰極之間與發光層鄰接設置之具有電子傳輸性之介電體之層。鄰接電子傳輸層較佳 為具有:將自陰極注入之電子傳輸至發光層之電子傳輸性、防止傳輸至發光層之電洞洩漏至陰極側之電洞阻止性、或防止發光層產生之激子擴散之電洞緩和性。鄰接電子傳輸層之形成方法並無限制。因此,可利用濕式成膜法、蒸鍍法或其他方法形成。只要不明顯損害本發明之效果,則鄰接電子傳輸層之膜厚為任意,通常為0.3nm以上,較佳為0.5nm以上,另外,通常為100nm以下,較佳為50nm以下。
{電荷傳輸材料}
本發明中,因鄰接電子傳輸層需要電子傳輸性、對電子之通入的耐性及對電洞之通入的耐性,故作為形成鄰接電子傳輸層之電荷傳輸材料,較佳為使用具有電子傳輸性單元與電洞傳輸性單元之有機化合物。此處,如上所述,電洞傳輸單元係對電洞之耐久性優異,具有電洞傳輸性之結構。另外,電子傳輸單元係對電子之耐久性優異,具有電子傳輸性之結構。即,較佳為本發明之鄰接電子傳輸層中含有對電氧化還原之耐久性優異之電荷傳輸材料。
只要電荷傳輸材料具有電洞傳輸性與電子傳輸性,則鄰接電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料所具有之電洞傳輸單元及電子傳輸單元之數量無限制,就電荷傳輸性較高之方面而言,較佳為較多,另外,另一方面,就純化之容易性之方面而言,較佳為較少。具體而言,關於各電洞傳輸單元與電子傳輸單元,較佳為1個以上,另外,另一方面,較佳為10個以下,進而較佳為5個以下。
關於電洞傳輸單元與電子傳輸單元之數量之比率,可為相同之數量,亦可為一方之單元數多於他方之單元數,較佳為電子傳輸單元之數量多於電洞傳輸單元之數量。於如此一方之單元數多於他方之單元數之情形時,其差較佳為1個以上,另外,另一方面,較佳為5個以下,進而較佳為3個以下。
關於電洞傳輸單元及電子傳輸單元所具有之結構及較佳具體例,如前文所述。
關於電洞傳輸單元與電子傳輸單元,只要各單元表現出電洞傳輸性及電子傳輸性,則兩單元可以任意方式鍵結。具體而言,兩單元可直接鍵結,亦可於兩單元之間插入鍵結基。
作為插入電洞傳輸單元與電子傳輸單元之鍵結基,較佳為可具有取代基之伸烷基、可具有取代基之伸烯基及可具有取代基之2價芳香族烴環基等。
伸烷基之碳數較佳為1以上,另外,另一方面,較佳為10以下,進而較佳為8以下。作為具體例,可舉出亞甲基、1,2-伸乙基、1,3-伸丙基、1,4-伸丁基、1,5-伸戊基及1,8-伸辛基等,其中,較佳為合成簡便之亞甲基及1,2-伸乙基。
伸烯基之碳數較佳為2以上,另外,另一方面,較佳為10以下,進而較佳為6以下。作為具體例,可舉出1,2-伸乙烯基、1,3-伸丙烯基、1,2-伸丙烯基及1,4-伸丁烯基等,其中,就共軛面由於分子之平面性提高而變寬、電荷非定域 化、穩定性易提高之方面而言,較佳為伸乙烯基。
2價芳香族烴環基之碳數較佳為6以上,另外,另一方面,較佳為30以下。於2價芳香族烴環基具有縮合環之情形時,縮合之環之數較佳為5個以下。即,較佳為單環及2~5縮合環、或複數個該等連結而成之2價基。此處,於芳香族烴環有複數個之情形時,就環之穩定性較高之方面而言,較佳為2~8個,進而較佳為2~5個。
作為2價芳香族烴環基之具體例,可舉出具有2價游離原子價之苯環、萘環、菲環、蒽環、聯伸三苯環、環、稠四苯環、苝環、蔻環等。其中,就環之穩定性較高之方面而言,較佳為具有2價游離原子價之苯環、萘環、蒽環、聯伸三苯環等。
利用以下結構式S1~S15表示2價芳香族烴環基之特佳具體例,但本發明並不限定於該等。
鍵結基可具有取代基,亦可不具有取代基,就分子之結晶性由於對電子之穩定性提高而下降、膜之穩定性易提高之方面而言,較佳為未經取代,另外,另一方面,就化合物之電穩定性之方面而言,較佳為具有取代基。於鍵結基具有取代基之情形時,較佳為烷基、芳香族烴環基、芳香族雜環基、烷氧基、(雜)芳氧基、烷硫基、(雜)芳硫基、氰基等(此處,所謂「(雜)芳基」,係指「芳基」與「雜芳基」兩者)。其中,就化合物之穩定性之方面而言,較佳為烷基。再者,此處,具有烷基作為取代基,係指鍵結基為伸烷基以外之基之情形,具有芳香族烴環基作為取代基,係指鍵結基為芳香族烴環基以外之基之情形。
烷基之碳數較佳為1以上,另外,另一方面,較佳為20以下。作為具體例,可舉出甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、己基、辛基、環己基、癸基及十八烷基等,其中,就易獲得原料、易低價地合成之方面而言,較佳為甲基、乙基及異丙基,特佳為甲基及乙基。
取代基之芳香族烴環基之碳數較佳為6以上,另外,另一方面,較佳為25以下。作為取代基之芳香族烴環基之具體例,可舉出苯基、1-萘基、2-萘基等萘基;9-菲基、3-菲基等菲基;1-蒽基、2-蒽基、9-蒽基等蒽基;1-稠四苯 基、2-稠四苯基等稠四苯基;1-基、2-基、3-基、4-基、5-基、6-基等基;1-芘基等芘基;1-聯伸三苯基等聯伸三苯基及1-蔻基等蔻基;4-聯苯基、3-聯苯基等聯苯基等。該等之中,就化合物之穩定性之方面而言,較佳為苯基、2-萘基及3-聯苯基等,就純化之容易性之方面而言,特佳為苯基。
取代基之芳香族雜環基之碳數較佳為3以上,另外,另一方面,較佳為20以下。作為取代基之芳香族烴環基之具體例,可舉出2-噻吩基等噻吩基;2-呋喃基等呋喃基;2-咪唑基等咪唑基;9-咔唑基等咔唑基;2-吡啶基等吡啶基及1,3,5-三-2-基等三基等。其中,就穩定性之方面而言,較佳為咔唑基,特佳為9-咔唑基。烷氧基之碳數較佳為1以上,另外,另一方面,較佳為20以下。作為具體例,可舉出甲氧基、乙氧基、異丙氧基、環己氧基、十八烷氧基等。
(雜)芳氧基之碳數較佳為3以上,另外,另一方面,較佳為20以下。作為具體例,可舉出苯氧基、1-萘氧基、9-蒽氧基、2-噻吩氧基等。
烷硫基之碳數較佳為1以上,另外,另一方面,較佳為20以下。作為具體例,可舉出甲硫基、乙硫基、異丙硫基、環己硫基等。
(雜)芳硫基之碳數較佳為3以上,另外,另一方面,較佳為20以下。作為具體例,可舉出苯硫基、1-萘硫基、9-蒽硫基、2-噻吩硫基等。
鄰接電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料,例如較佳為具有下述通式(5)~(7)所示之結構之化合物。
(A)m-(L)l-(B)n (5)
(B)-(L-A)x (6)
(A)-(L-B)y (7)(式中,A表示可具有取代基之碳數1~30之電洞傳輸單元,B表示可具有取代基之碳數1~30之電子傳輸單元,L表示可具有取代基之碳數1~30之烴基,l表示0~3之整數,m及n分別表示1~4之整數。於l、m及/或n為2以上之情形時,含有複數個之L、A、B可彼此相同亦可不同。另外,x及y表示1~4之整數,於x或y為2以上之整數之情形時,含有複數個之L-A、L-B彼此可相同亦可不同)
再者,通式(5)及(6)中之A均表示1價基,通式(7)中之A表示y價基。同樣,通式(5)及(7)中之B均表示1價基,通式(6)中之B表示x價基。通式(5)中之(L)l表示m+n價基,通式(6)~(7)中之L均表示2價基。
此處,A較佳為上述電洞傳輸單元,B較佳為上述電子傳輸單元B,L較佳為作為上述鍵結基而詳細敍述者。具體例及較佳態樣亦同樣。另外,L特佳為可具有取代基之碳數1~10之飽和烴基、碳數2~10之不飽和烴基或碳數6~30之芳香族烴環基。
具體而言,於式(5)中l、m及n為1之情形、於式(6)中x為1之情形、及於式(7)中y為1之情形時,式(5)~(7)之結構均成為「A-L-B」。另外,式(5)~(7)分別成為例如以下之式 (5')~(7')之結構。
其次,可列舉作為形成鄰接電子傳輸層之電荷傳輸材料而較佳地使用之化合物。
本發明之鄰接電子傳輸層中可僅含有上述電荷傳輸材料之1種,亦可以任意之組合及比率含有2種以上。
<分子量>
就耐熱性良好、難以成為氣體產生之原因、另外純化容易、易高純度化之方面而言,用作形成鄰接電子傳輸層之電荷傳輸材料之有機化合物之分子量較佳為以下之範圍。即,宜為如下範圍:通常為10000以下,較佳為5000以 下,更佳為4000以下,進而較佳為3000以下,另外,通常為100以上,較佳為200以上,更佳為300以上,進而較佳為400以上。
<電子親和力(EA)>
鄰接電子傳輸層中可僅含有如上所述之電荷傳輸材料之1種,亦可含有2種以上。於鄰接電子傳輸層含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時,期望與主要擔負電洞傳輸之電荷傳輸材料(電洞傳輸材料)之EA相比,主要擔負電子傳輸之電荷傳輸材料(電子傳輸材料)之EA較大。即,一般而言,於同一層中含有複數種電荷傳輸材料之情形時,因電子易載置於EA較大之材料上,故藉由將EA較大之電荷傳輸材料作為電子傳輸材料,可製作高發光效率‧長壽命之元件。
另外,就傳輸電子之能階中存在電子時化合物易成為穩定狀態之方面而言,本發明之鄰接電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之EA之絕對值| EA |較佳為較大,另外,另一方面,就難以產生由穩定之自由基陰離子之形成所致之電荷之傳輸或授受、激子之生成阻礙等方面而言,較佳為較小。具體而言,較佳為鄰接電子傳輸層中之電荷傳輸材料之中EA之絕對值最大的電荷傳輸材料之EA(於鄰接電子傳輸層中僅含有1種電荷傳輸材料之情形時該電荷傳輸材料之EA、於含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時複數種電荷傳輸材料之中EA之絕對值最大之電荷傳輸材料之EA)之絕對值| EA2 |為2.30eV以上,進而較佳為2.40eV以 上,另外,另一方面,較佳為3.20eV以下,進而較佳為3.10eV以下。
並且,電荷傳輸材料之化學結構與| EA |之間大致上確認上述傾向之情況較多。
[EA1與EA2之關係]
本發明之有機電致發光元件之特徵在於:發光層中所含有之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力EA1、與鄰接電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中具有絕對值最大之電子親和力的電荷傳輸材料之電子親和力EA2滿足下述式(1)、較佳為下述式(3)所示之關係。
式(1):0.00eV≦| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV
式(3):0.00eV<| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV
即,本發明之有機電致發光元件之特徵在於:發光層內之電荷傳輸材料之| EA1 |為鄰接電子傳輸層內之電荷傳輸材料之| EA2 |以上,較佳為| EA1 |大於| EA2 |。
並且,關於設為該構成之作用機構,因作如上推斷,故於本發明中宜| EA1 |-| EA2 |為0.00eV以上,較佳為0.01eV以上,特佳為0.04eV以上。另外,於本發明宜| EA1 |-| EA2 |為0.20eV以下,較佳為0.19eV以下,更佳為0.17eV以下。
再者,本發明中,發光層中所含有之電荷傳輸材料與鄰接電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料可相同,亦可為不同之材料,較佳為鄰接電子傳輸層含有與發光層中所含有 之電荷傳輸材料不同之電荷傳輸材料。其原因在於,發光層中所含有之電荷傳輸材料要求使發光材料高效率地發光之特性,相對於此,鄰接電子傳輸層一般係以高效率地傳輸電子及阻止或緩和電洞為目的,故所要求之材料特性不同。
尤其是於發光層及/或鄰接電子傳輸層含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時,較佳為各層之中EA最大之電荷傳輸材料彼此為不同之材料。其原因亦在於,電子傳輸主要係由各層之EA最大之電荷傳輸材料擔負,但如上所述,兩層中之電荷傳輸材料所要求之性能不同,故最佳材料自然不同。
為製作發光層中所含有之電荷傳輸材料與鄰接電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料滿足上述式(1)、較佳為上述式(3)的本發明之有機電致發光元件,參照上述電荷傳輸材料之化學結構與| EA |之間之傾向,暫時選擇電荷傳輸材料之組合,針對各電荷傳輸材料,根據上述方法測定EA,以發光層中使用之電荷傳輸材料與鄰接電子傳輸層中使用之電荷傳輸材料滿足上述式(1)、較佳為上述式(3)之關係之方式,選擇發光層中使用之電荷傳輸材料與鄰接電子傳輸層中使用之電荷傳輸材料之組合即可。
[陰極]
陰極係發揮向發光層側之層中注入電子之作用之電極。
作為陰極之材料,通常係藉由鋁、金、銀、鎳、鈀、鉑等金屬,銦及/或錫之氧化物等金屬氧化物,碘化銅等鹵 化金屬,碳黑或聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等導電性高分子等而構成。該等之中,為高效率地進行電子注入,較佳為功函數較低之金屬,例如使用錫、鎂、銦、鈣、鋁、銀等適當之金屬或彼等之合金。作為具體例,可舉出鎂-銀合金、鎂-銦合金、鋁-鋰合金等低功函數之合金電極。
再者,陰極之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
陰極之膜厚根據所需之透明性而不同。於需要透明性之情形時,宜使可見光之透過率通常為60%以上,較佳為80%以上。於此情形時,陰極之厚度通常為5nm以上,較佳為10nm以上,另外,通常為1000nm以下,較佳為500nm以下左右。於可為不透明之情形時,陰極之厚度為任意,陰極可與基板相同。另外,進而亦可於上述陰極之上積層不同之導電材料。
進而,若例如以保護含有包含鈉或銫等鹼金屬、鋇或鈣等鹼土金屬等之低功函數之金屬的陰極為目的,進而於其上積層功函數高且對大氣穩定之金屬層,則元件之穩定性增加,故較佳。為此,例如使用鋁、銀、銅、鎳、鉻、金、鉑等金屬。再者,該等材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
<功函數(WF)>
就對大氣或水分等之穩定性之方面而言,陰極之功函數(WF)較佳為較大,另外,另一方面,就電子對陰極側電子 傳輸層之注入性之方面而言,較佳為較小。具體而言,WF較佳為2.00eV以上,進而較佳為2.40eV以上,另外,另一方面,較佳為4.90eV以下,進而較佳為4.80eV以下。
[陰極側電子傳輸層]
陰極側電子傳輸層係設置於鄰接電子傳輸層與陰極之間之電子傳輸層,於鄰接電子傳輸層與陰極之間有數層電子傳輸層之情形時,係其最靠近陰極側之電子傳輸層。
作為設置於鄰接電子傳輸層與陰極之間的電子傳輸層中使用電子傳輸材料,通常係使用自陰極或陰極側之鄰接層注入電子之效率較高、且具有高電子遷移率、可高效率地傳輸所注入之電子的化合物。作為滿足此種條件之化合物,例如可舉出8-羥基喹啉之鋁錯合物或鋰錯合物等金屬錯合物(日本專利特開昭59-194393號公報)、10-羥基苯并[h]喹啉之金屬錯合物、二唑衍生物、二苯乙烯基聯苯衍生物、矽雜環戊二烯衍生物、3-羥基黃酮金屬錯合物、5-羥基黃酮金屬錯合物、苯并唑金屬錯合物、苯并噻唑金屬錯合物、三苯并咪唑基苯(美國專利第5645948號說明書)、喹啉化合物(日本專利特開平6-207169號公報)、啡啉衍生物(日本專利特開平5-331459號公報)、2-第三丁基-9,10-N,N'-二氰基蒽醌二亞胺、三化合物衍生物、n型氫化非晶質碳化矽、n型硫化鋅、n型硒化鋅等。
另外,作為用於該電子傳輸層之電子傳輸材料,藉由於以4,7-二苯基-1,10-啡啉等含氮雜環化合物或8-羥基喹啉之 鋁錯合物等金屬錯合物為代表之電子傳輸性有機化合物中摻雜鈉、鉀、銫、鋰、銣等鹼金屬(記載於日本專利特開平10-270171號公報、日本專利特開2002-100478號公報、日本專利特開2002-100482號公報等),可兼具電子注入傳輸性與優異之膜質,故較佳。另外,於上述電子傳輸性有機化合物中摻雜氟化鋰或碳酸絕等之類的無機鹽亦有效。
再者,設置於鄰接電子傳輸層與陰極之間的電子傳輸層之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
設置於鄰接電子傳輸層與陰極之間的電子傳輸層之形成方法無限制。因此,可利用濕式成膜法、蒸鍍法或、其他方法形成。
只要不明顯損害本發明之效果,則設置於鄰接電子傳輸層與陰極之間的電子傳輸層之膜厚為任意,通常為1nm以上,較佳為5nm以上,另外,通常300nm以下,較佳為100nm以下之範圍。
於陰極側電子傳輸層含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時,將具有絕對值最大之電子親和力的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值設為| EA3 |。
就傳輸電子之能階中存在電子時化合物易成為穩定狀態之方面而言,本發明之陰極側電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之EA之絕對值| EA1 |較佳為較大,另外,另一方面,就難以產生由穩定之自由基陰離子之形成所致之電荷之傳輸或授受、激子之生成阻礙等方面而言,較佳為較 小。具體而言,鄰接電子傳輸層中之電荷傳輸材料之中EA之絕對值最大的電荷傳輸材料之EA(於鄰接電子傳輸層中僅含有1種電荷傳輸材料之情形時該電荷傳輸材料之EA、於含有2種以上之電荷傳輸材料之情形時複數種電荷傳輸材料之中EA之絕對值最大的電荷傳輸材料之EA)之絕對值| EA3 |較佳為2.60eV以上,進而較佳為2.70eV以上,另外,另一方面,較佳為3.30eV以下,進而較佳為3.20eV以下。並且,電荷傳輸材料之化學結構與| EA |之間大致上確認上述傾向之情況較多。
[EA3與WF之關係]
本發明之有機電致發光元件之特徵在於:陰極之功函數之絕對值| WF |、與陰極側電子傳輸層內之電荷傳輸材料之中具有絕對值最大之電子親和力的電荷傳輸材料之絕對值| EA(EA3) |之差成為特定之範圍內,滿足下述式(2)所示之關係。
式(2):-1.60eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV
並且,該| WF |與| EA3 |之差進而較佳為滿足下述式(4)所示之關係。
式(4):0.00eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV
並且,關於設為該構成之作用機構,作如上推斷。
自陰極向陰極側電子傳輸層之電子之授受,係自陰極之功函數(WF)向擔負陰極側電子傳輸層之電子傳輸的能階(具有絕對值最大之電子親和力的電荷傳輸材料之電子親和力(EA3))進行。並且,兩者之差越小,電子越可於各能 階間順利地移動。因此,其差之絕對值為1.60eV以下,較佳為1.50eV以下,進而較佳為1.40eV以下。另外,另一方面,與陰極之功函數之絕對值相比,擔負陰極側電子傳輸層之電子傳輸的能階之絕對值越小,該陰極側電子傳輸層越難受到還原,該陰極側電子傳輸層易變得穩定。因此,| WF |-| EA3 |為-1.60eV以上,較佳為-1.00eV以上,進而較佳為-0.5eV以上,特佳為0.00eV以上,最佳為0.80eV以上。另外,| WF |-| EA3 |為1.60eV以下,較佳為1.50eV以下,進而較佳為1.40eV以下。
[有機電致發光元件之層構成與形成方法]
以下,參照圖1說明本發明之有機電致發光元件之層構成及其一般形成方法等之實施形態之一例。
圖1為表示本發明之有機電致發光元件10之結構例的剖面之模式圖,圖1中,1表示基板,2表示陽極,3表示電洞注入層,4表示電洞傳輸層,5表示發光層,6表示電洞阻止層(鄰接電子傳輸層),7表示陰極側電子傳輸層,8表示電子注入層、9表示陰極。
[基板]
基板1為成為有機電致發光元件之支持體者。作為基板1,係使用石英或玻璃之板、金屬板或金屬箔、塑膠膜或片材等。特佳為玻璃板;聚酯、聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚碸等透明合成樹脂之板。於使用合成樹脂基板之情形時,較佳為注意氣體阻隔性。因難以產生由通過基板之外部氣體所致之有機電致發光元件之劣化,故基板之氣體 阻隔性較佳為較大。因此,於合成樹脂基板之至少單面上設置緻密之矽氧化膜等而卻步氣體阻隔性之方法亦為較佳方法之一。
[陽極]
陽極2係發揮向發光層5側之層注入電洞之作用者。
該陽極2通常包含鋁、金、銀、鎳、鈀、鉑等金屬,銦及/或錫之氧化物等金屬氧化物,碘化銅等鹵化金屬,碳黑或聚(3-甲基噻吩)、聚吡咯、聚苯胺等導電性高分子等。
陽極2之形成通常藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等方法而進行之情況較多。另外,於使用銀等金屬微粒子、碘化銅等微粒子、碳黑、導電性金屬氧化物微粒子、導電性高分子微粉末等形成陽極2之情形時,亦可藉由使該等微粒子等分散於適當之黏合劑樹脂溶液中,塗佈於基板1上,而形成陽極2。進而於導電性高分子之情形時,亦可藉由電解聚合於直接基板1上形成薄膜。另外,亦可於基板1上塗佈導電性高分子而形成陽極2(Appl.Phys.Lett.,60卷,2711頁,1992年)。
陽極2通常為單層結構,亦可視需要製成包含複數種材料之積層結構。
陽極2之厚度根據需要之透明性等適當選擇即可。於需要透明性之情形時,較佳為使可見光之透過率通常為60%以上,較佳為80%以上。於此情形時,陽極2之厚度通常為5nm以上,較佳為10nm以上。另外,於此情形時,陽 極2之厚度通常為1000nm以下,較佳為500nm以下左右。於可為不透明之情形時,陽極2之厚度為任意。亦可使用兼具陽極2之功能之基板1。另外,進而亦可於上述陽極2之上積層不同之導電材料。
以去除附著於陽極2之雜質、調整離子化電位、提高電洞注入性為目的,較佳為對陽極2表面實施紫外線(UV)/臭氧處理,或實施氧電漿、氬電漿處理。
[電洞注入層]
電洞注入層3係自陽極2向發光層5傳輸電洞之層。電洞注入層3並非本發明之有機電致發光元件所必需之層,於設置電洞注入層3之情形時,電洞注入層3通常形成於陽極2上。
本發明之電洞注入層3之形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法,並無特別限制。就減少暗點之觀點而言,電洞注入層3較佳為藉由濕式成膜法形成。
電洞注入層3之膜厚通常為5nm以上,較佳為10nm以上,另外,通常為1000nm以下,較佳為500nm以下之範圍。
{利用濕式成膜法之電洞注入層之形成}
於藉由濕式成膜法形成電洞注入層3之情形時,通常將構成電洞注入層3之材料與適當之溶劑(電洞注入層用溶劑)混合而製備成膜用組合物(電洞注入層形成用組合物),將該電洞注入層3形成用組合物藉由適當之手法塗佈於相當於電洞注入層之下層的層(通常為陽極2)上而成膜,並進行 乾燥,藉此形成電洞注入層3。
<電洞傳輸材料>
電洞注入層形成用組合物通常含有電洞傳輸材料及溶劑作為電洞注入層3之構成材料。
電洞傳輸材料通常只要為用於有機電致發光元件之電洞注入層3的具有電洞傳輸性之化合物,則可為聚合物等高分子化合物,亦可為單體等低分子化合物,較佳為高分子化合物。
作為電洞傳輸材料,就自陽極2向電洞注入層3注入電荷之障壁之觀點而言,較佳為具有4.5eV~6.0eV之離子化電位之化合物。作為電洞傳輸材料之例,可舉出芳香族胺衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、寡噻吩衍生物、聚噻吩衍生物、子基苯基衍生物、以茀基連結三級胺之化合物、腙衍生物、矽氮烷衍生物、矽烷胺衍生物、磷胺衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚苯胺衍生物、聚吡咯衍生物、聚苯乙炔衍生物、聚噻吩基乙炔衍生物、聚喹啉衍生物、聚喹啉衍生物、碳等。
再者,於本發明中,所謂衍生物,例如若以芳香族胺衍生物為例,則係包含芳香族胺本身及以芳香族胺為主骨架之化合物者,可為聚合物,亦可為單體。
用作電洞注入層3之材料之電洞傳輸材料可單獨含有此種化合物中之任一種,亦可含有2種以上。於含有2種以上之電洞傳輸材料之情形時,其組合為任意,較佳為併用芳香族三級胺高分子化合物1種或2種以上與其他電洞傳輸材 料1種或2種以上。
上述例示中,就非晶質性、可見光之透過率之方面而言,較佳為芳香族胺化合物,特佳為芳香族三級胺化合物。此處,所謂芳香族三級胺化合物,係具有芳香族三級胺結構之化合物,亦包含具有源自芳香族三級胺之基之化合物。
芳香族三級胺化合物之種類並無特別限制,就由表面平滑化效果所實現之均勻的發光之方面而言,進而較佳為重量平均分子量為1000以上、1000000以下之高分子化合物(重複單元連結而成之聚合型化合物)。作為芳香族三級胺高分子化合物之較佳例,可舉出具有下述式(I)所示之重複單元之高分子化合物。
(式(I)中,Ar1~Ar5分別獨立地表示可具有取代基之芳香環基。Zb表示自下述連結基群之中選擇之連結基。另外,Ar1~Ar5之中,鍵結於同一N原子上之兩個基可相互鍵結而形成環。
<連結基群>
(上述各式中,Ar6~Ar16分別獨立地表示可具有取代基之芳香環基。R5及R6分別獨立地表示氫原子或任意之取代基))
作為Ar1~Ar16之芳香環基,就高分子化合物之溶解性、耐熱性、電洞注入‧傳輸性之方面而言,較佳為具有1個或2個游離原子價之源自苯環、萘環、菲環、噻吩環、吡啶環之基,進而較佳為苯環、萘環。
Ar1~Ar16之芳香環基可進而具有取代基。作為取代基之分子量,通常為400以下,其中較佳為250以下左右。作為取代基,較佳為烷基、烯基、烷氧基、芳香環基等。
於R5及R6為任意之取代基之情形時,作為該取代基,可舉出烷基、烯基、烷氧基、矽烷基、矽烷氧基、芳香環基等。
作為具有式(I)所示之重複單元之芳香族三級胺高分子化合物之具體例,可舉出國際公開第2005/089024號中記載者。
另外,作為電洞傳輸材料,使作為聚噻吩之衍生物的3,4-ethylene dioxythiophene(3,4-二氧乙基噻吩)於高分子量聚苯乙烯磺酸中聚合而成之導電性聚合物(PEDOT/PSS)亦較佳。另外,亦可為以甲基丙烯酸酯等遮蔽(cap)聚合物之 末端而成者。
再者,電洞傳輸材料亦可為下述[電洞傳輸層]之項中記載之交聯性化合物。使用該交聯性化合物之情形之成膜方法亦同樣。
只要不明顯損害本發明之效果,則電洞注入層形成用組合物中之電洞傳輸材料之濃度為任意。就膜厚之均勻性之方面而言,電洞注入層形成用組合物中之電洞傳輸材料之濃度通常為0.01重量%以上,較佳為0.1重量%以上,進而較佳為0.5重量%以上,另外,另一方面,通常70重量%以下,較佳為60重量%以下,進而較佳為50重量%以下。就難以產生膜厚不均之方面而言,該濃度較佳為較小。另外,就所成膜之電洞注入層中難以產生缺陷之方面而言,該濃度較佳為較大。
<電子受容性化合物>
電洞注入層形成用組合物較佳為含有電子受容性化合物作為電洞注入層3之構成材料。
所謂電子受容性化合物,較佳為具有氧化力、具有自上述電洞傳輸材料受容一電子之能力之化合物。具體而言,作為電子受容性化合物,較佳為電子親和力為4eV以上之化合物,進而較佳為5eV以上之化合物。
作為此種電子受容性化合物,例如可舉出選自由三芳基硼化合物、鹵化金屬、路易斯酸、有機酸、鎓鹽、芳基胺與鹵化金屬之鹽、芳基胺與路易斯酸之鹽所組成之群中的1種或2種以上之化合物等。更具體而言,作為電子受容性 化合物,可舉出4-異丙基-4'-甲基二苯基碘四(五氟苯基)硼酸鹽、三苯基硫四氟硼酸鹽等取代有有機基之鎓鹽(國際公開2005/089024號);氯化鐵(III)(日本專利特開平11-251067號公報)、過氧二硫酸銨等高原子價無機化合物;四氰基乙烯等氰基化合物;三(五氟苯基)硼烷(日本專利特開2003-31365號公報)等芳香族硼化合物;富勒烯衍生物;碘;聚苯乙烯磺酸離子、烷基苯磺酸離子、樟腦磺酸離子等磺酸離子等。
該等電子受容性化合物可藉由使電洞傳輸材料氧化而提高電洞注入層3之導電率。
電洞注入層3或電洞注入層形成用組合物中之電子受容性化合物相對於電洞傳輸材料之含量通常為0.1莫耳%以上,較佳為1莫耳%以上。其中,通常為100莫耳%以下,較佳為40莫耳%以下。
<其他構成材料>
作為電洞注入層3之材料,只要不明顯損害本發明之效果,則除上述電洞傳輸材料或電子受容性化合物以外,亦可進而含有其他成分。作為其他成分之例,可舉出各種發光材料、電子傳輸材料、黏合劑樹脂、塗佈性改良劑等。再者,其他成分可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
<溶劑>
較佳為濕式成膜法中使用之電洞注入層形成用組合物之溶劑中之至少1種為可溶解上述電洞注入層3之構成材料之 化合物。另外,該溶劑之沸點宜通常為110℃以上,較佳為140℃以上,進而較佳為200℃以上,宜通常400℃以下,進而較佳為300℃以下。就乾燥速度不過快、膜質優異之方面而言,溶劑之沸點較佳為較高。另外,另一方面,就能夠低溫乾燥、難以對其他層或基板造成熱之影響之方面而言,溶劑之沸點較佳為較低。
作為溶劑,例如可舉出醚系溶劑、酯系溶劑、芳香族烴系溶劑、醯胺系溶劑等。
作為醚系溶劑,例如可舉出乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、丙二醇-1-單甲醚乙酸酯(PGMEA)等脂肪族醚;1,2-二甲氧基苯、1,3-二甲氧基苯、苯甲醚、苯乙醚、2-甲氧基甲苯、3-甲氧基甲苯、4-甲氧基甲苯、2,3-二甲基苯甲醚、2,4-二甲基苯甲醚等芳香族醚等。
作為酯系溶劑,例如可舉出乙酸苯酯、丙酸苯酯、苯甲酸甲酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸正丁酯等芳香族酯等。
作為芳香族烴系溶劑,例如可舉出甲苯、二甲苯、環己基苯、3-異丙基聯苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,4-二異丙基苯、環己基苯、甲基萘等。
作為醯胺系溶劑,例如可舉出N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺等。
此外,亦可使用二甲基亞碸等。
該等溶劑可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率使用2種以上。
<成膜方法>
濕式成膜電洞注入層3時,通常於製備電洞注入層形成用組合物後,將該組合物藉由濕式成膜法塗佈成膜於相當於電洞注入層3之下層的層(通常為陽極2)上,並進行乾燥,藉此形成。
就難以產生由組合物中產生結晶所致之膜之缺損之方面而言,塗佈時之溫度為10℃以上,較佳為50℃以下。
只要不明顯損害本發明之效果,則塗佈時之相對濕度通常為0.01ppm以上、80%以下。
塗佈後,通常使電洞注入層形成用組合物之膜乾燥。乾燥時可加熱,亦可不加熱。若列舉加熱乾燥時使用之加熱機構之例,則可舉出潔淨烘箱、加熱板、紅外線鹵素加熱器、微波照射等。其中,就易對膜整體均勻地賦予熱之方面而言,較佳為潔淨烘箱及加熱板。
只要不明顯損害本發明之效果,則加熱時之加熱溫度較佳為在電洞注入層形成用組合物中使用溶劑之沸點以上之溫度下加熱。另外,於含有2種以上之電洞注入層中使用之溶劑的混合溶劑之情形時,較佳為於該溶劑之沸點以上之溫度下加熱至少1種。若考慮溶劑之沸點上升,則較佳為於加熱步驟中於較佳為120℃以上、較佳為410℃以下加熱。
加熱時,加熱溫度並無特別限制,於接觸電洞注入層之陰極側之層以濕式成膜法成膜之情形時,加熱溫度較佳為於實現塗膜之充分之不溶化的溫度下加熱。加熱時之加熱 時間較佳為10秒以上,另外,另一方面,通常為180分鐘以下。就難以產生其他層之成分之擴散之方面而言,加熱時間較佳為較短,就電洞注入層易變得均質之方面而言,較佳為較長。加熱可分2次以上進行。
{利用真空蒸鍍法之電洞注入層3之形成}
於藉由真空蒸鍍形成電洞注入層3之情形時,例如可藉由如下方式形成電洞傳輸層4。將電洞注入層3之構成材料(上述電洞翰送材料、電子受容性化合物等)之1種或2種以上放入設置於真空容器內之坩鍋中(於使用2種以上之材料之情形時,放入各自之坩鍋中),將真空容器內以適當之真空泵排氣至10-4Pa左右。此後,加熱坩鍋(於使用2種以上之材料之情形時,加熱各自之坩鍋),控制蒸發量而使其蒸發(於使用2種以上之材料之情形時,分別獨立地控制蒸發量而使其蒸發),於與坩鍋相對地設置之基板1之陽極2上形成電洞注入層3。再者,於使用2種以上之材料之情形時,亦可將彼等之混合物放入坩鍋中,加熱使其蒸發而形成電洞注入層3。
只要不明顯損害本發明之效果,則蒸鍍時之真空度無限定。蒸鍍時之真空度通常為0.1×10-6Torr(0.13×10-4Pa)以上、9.0×10-6Torr(12.0×10-4Pa)以下。只要不明顯損害本發明之效果,則蒸鍍速度無限定。蒸鍍速度通常為0.1Å/秒以上、5.0Å/秒以下。只要不明顯損害本發明之效果,則蒸鍍時之成膜溫度無限定。蒸鍍時之成膜溫度較佳為於10℃以上、50℃以下進行。
[電洞傳輸層]
電洞傳輸層4係自陽極2向發光層5傳輸之層。電洞傳輸層4並非本發明之有機電致發光元件必需之層,於設置電洞傳輸層4之情形時,電洞傳輸層4於有電洞注入層3之情形時可形成於電洞注入層3之上,於無電洞注入層3之情形時可設置於陽極2之上。
電洞傳輸層4之形成方法可為真空蒸鍍法,亦可為濕式成膜法,並無特別限制。就減少暗點之觀點而言,電洞傳輸層4較佳為藉由濕式成膜法形成。
作為形成電洞傳輸層4之材料,較佳為電洞傳輸性高、且可高效率地傳輸所注入之電洞之材料。因此,形成電洞傳輸層4之材料較佳為離子化電位較小,對可見光之光待透明性較高,電洞遷移率較大,穩定性優異,製造時或使用時難以產生成為陷阱之雜質。另外,於較多之情形時,因電洞傳輸層4接觸發光層5,故不會使來自發光層5之發光消光,或在與發光層5之間形成激發複合物而使效率下降,故較佳。
作為此種電洞傳輸層4之材料,只要為先前用作電洞傳輸層4之構成材料之材料即可。作為電洞傳輸層4之材料,例如可舉出作為用於上述電洞注入層3之電洞傳輸材料而例示者。另外,可舉出芳基胺衍生物、茀衍生物、螺衍生物、咔唑衍生物、吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物、矽雜環戊二烯衍生物、寡噻吩衍生物、 縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等。
另外,例如可舉出聚乙烯基咔唑衍生物、聚芳基胺衍生物、聚乙烯基三苯基胺衍生物、聚茀衍生物、聚芳衍生物、含有四苯基聯苯胺之聚伸芳基醚碸衍生物、聚芳基乙炔衍生物、聚矽氧烷衍生物、聚噻吩衍生物、聚(對苯乙炔)衍生物等。該等可為交替共聚物、無規聚合物、嵌段聚合物或接枝共聚物之任一種。另外,亦可為主鏈上有分支、末端部有3個以上之高分子或所謂之樹枝狀聚合物。
其中,作為電洞傳輸層4之材料,較佳為聚芳基胺衍生物或聚芳衍生物。
作為聚芳基胺衍生物,較佳為含有下述式(II)所示之重複單元之聚合物。特佳為包含下述式(II)所示之重複單元之聚合物,於此情形時,於各重複單元中,Ara或Arb可為不同者。
(式(II)中,Ara及Arb分別獨立地表示可具有取代基之芳香環基)。
作為Ara、Arb之可具有取代基之芳香族烴環基,例如可舉出具有1價或2價游離原子價之苯環、萘環、蒽環、菲環、苝環、稠四苯環、芘環、苯并芘環、環、聯伸三苯環、苊萘環、熒蒽環、茀環等具有1價或2價游離原子價之 6員環之單環或2~5縮合環及2個以上之該等環以直接鍵結進行連結而成之基。
作為可具有取代基之芳香族雜環基,例如可舉出具有1價或2價游離原子價之呋喃環、苯并呋喃環、噻吩環、苯并噻吩環、吡咯環、吡唑環、咪唑環、二唑環、吲哚環、咔唑環、吡咯并咪唑環、吡咯并吡唑環、吡咯并吡咯環、噻吩并吡咯環、噻吩并噻吩環、呋喃并吡咯環、呋喃并呋喃環、噻吩并呋喃環、苯并異唑環、苯并異噻唑環、苯并咪唑環、吡啶環、吡環、嗒環、嘧啶環、三環、喹啉環、異喹啉環、啉環、喹啉環、啡啶環、苯并咪唑環、啶環、喹唑啉環、喹唑啉酮環、薁環等具有1價或2價游離原子價之5或6員環之單環或2~4縮合環及2個以上之該等環以直接鍵結進行連結而成之基。
就溶解性、耐熱性之方面而言,Ara及Arb分別獨立,較佳為2個以上之選自由具有1價或2價游離原子價之苯環、萘環、蒽環、菲環、聯伸三苯環、芘環、噻吩環、吡啶環、茀環所組成之群中之環或苯環連結而成之基(例如,聯苯基(biphenyl)或伸聯三苯基(tarphenylene))。
其中,較佳為具有1價游離原子價之源自苯環之基(苯基)、2個苯環連結而成之基(聯苯基)及源自茀環之基(茀基)。
作為Ara及Arb中之芳香環基可具有之取代基,可舉出烷基、烯基、炔基、烷氧基、芳氧基、烷氧基羰基、二烷基胺基、二芳基胺基、醯基、鹵素原子、鹵烷基、烷硫基、 芳硫基矽烷基、矽烷氧基、氰基、芳香環基等。
作為聚芳衍生物,可舉出其重複單元中具有作為上述式(II)中之Ara或Arb而例示之可具有取代基之芳香環基等伸芳基之聚合物。
作為聚芳衍生物,較佳為具有包含下述式(V-1)及/或下述式(V-2)之重複單元之聚合物。
(式(V-1)中,Ra、Rb、Rc及Rd分別獨立地表示烷基、烷氧基、苯基烷基、苯基烷氧基、苯基、苯氧基、烷基苯基、烷氧基苯基、烷基羰基、烷氧基羰基、或羧基。t及s分別獨立地表示0~3之整數。於t或s為2以上之情形時,一分子中所含之複數個Ra或Rb可相同亦可不同,鄰接之Ra或Rb可彼此形成環)。
(式(V-2)中,Re及Rf分別獨立,與上述式(V-1)中之Ra、 Rb、Rc或Rd意義相同。r及u分別獨立地表示0~3之整數。於r或u為2以上之情形時,一分子中所含之複數個Re及Rf可相同亦可不同,鄰接之Re或Rf可彼此形成環。X表示構成5員環或6員環之原子或原子群)。
作為X之具體例,為-O-、-BR-、-NR-、-SiR2-、-PR-、-SR-、-CR2-或該等鍵結而成之基。再者,R表示氫原子或任意之有機基。所謂本發明中之有機基,係指至少含有一個碳原子之基。
另外,作為聚芳衍生物,較佳為除包含上述式(V-1)及/或上述式(V-2)之重複單元以外,進而具有下述式(V-3)所示之重複單元。
(式(V-3)中,Arc~Arj分別獨立地表示可具有取代基之芳香環基。v及w分別獨立地表示0或1)。
作為Arc~Arj之具體例,與上述式(II)中之Ara及Arb同樣。
上述式(V-1)~(V-3)之具體例及聚芳衍生物之具體例等可舉出日本專利特開2008-98619號公報中記載者等。
於利用濕式成膜法形成電洞傳輸層4之情形時,以與上述電洞注入層3之形成相同之方式製備電洞傳輸層形成用組合物後進行濕式成膜,其後使其乾燥。
除上述電洞傳輸材料以外,電洞傳輸層形成用組合物中亦含有溶劑。所使用之溶劑與上述電洞注入層形成用組合物中使用者相同。
另外,成膜條件、乾燥條件等與電洞注入層3之形成之情形相同。
於藉由真空蒸鍍法形成電洞傳輸層4之情形時,其成膜條件等亦與上述電洞注入層3之形成之情形相同。
除上述電洞傳輸材料以外,電洞傳輸層4亦可含有各種發光材料、電子傳輸材料、黏合劑樹脂、塗佈性改良劑等。
電洞傳輸層4亦可為使交聯性化合物交聯而形成之層。交聯性化合物為具有交聯性基之化合物,藉由交聯而形成網狀高分子化合物。
若列舉該交聯性基之例,則可舉出具有1價游離原子價之氧雜環丁烷、環氧化物等環狀醚;乙烯基、三氟乙烯基、苯乙烯基、丙烯醯基、甲基丙烯醯基、桂皮醯基等源自不飽和雙鍵之基;具有1價游離原子價之苯并環丁烯等。
交聯性化合物可為單體、寡聚物、聚合物之任一種。交聯性化合物可僅含有1種,亦可以任意之組合及比率含有2種以上。
作為交聯性化合物,較佳使用具有交聯性基之電洞傳輸材料。作為電洞傳輸材料,可舉出上述例示者等,作為具有交聯性基之電洞傳輸材料,可舉出相對於該等電洞傳輸材料,交聯性基鍵結於主鏈或側鏈者等。特佳為交聯性基經由伸烷基等連結基鍵結於主鏈上。另外,作為電洞傳輸材料,特佳為包含具有交聯性基之重複單元之聚合物。作為電洞傳輸材料,特佳為具有交聯性基直接或經由連結基鍵結於上述式(II)或式(V-1)~(V-3)而成之重複單元之聚合物。
作為交聯性化合物,較佳為使用具有交聯性基之電洞傳輸材料。若列舉電洞傳輸材料之例,則可舉出吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、咔唑衍生物、酞菁衍生物、卟啉衍生物等含氮芳香族化合物衍生物;三苯基胺衍生物;矽雜環戊二烯衍生物;寡噻吩衍生物、縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等。其中,作為電洞傳輸性化合物,較佳為吡啶衍生物、吡衍生物、嘧啶衍生物、三衍生物、喹啉衍生物、啡啉衍生物、咔唑衍生物等含氮芳香族衍生物;三苯基胺衍生物、矽雜環戊二烯衍生物、縮合多環芳香族衍生物、金屬錯合物等,尤其是三苯基胺衍生物更佳。
使交聯性化合物交聯而形成電洞傳輸層4時,通常製備使交聯性化合物溶解或分散於溶劑中而成之電洞傳輸層形成用組合物,藉由濕式成膜來成膜並使其交聯。
除交聯性化合物以外,電洞傳輸層形成用組合物中亦可 含有促進交聯反應之添加物。若列舉促進交聯反應之添加物,則可舉出烷基苯酮化合物、醯基氧化膦化合物、茂金屬化合物、肟酯化合物、偶氮化合物、鎓鹽等聚合起始劑及聚合促進劑;縮合多環烴、卟啉化合物、二芳基酮化合物等光敏劑等。
另外,電洞傳輸層形成用組合物中亦可含有調平劑、消泡劑等塗佈性改良劑;電子受容性化合物;黏合劑樹脂等。
電洞傳輸層形成用組合物含有通常為0.01重量%以上、較佳為0.05重量%以上、進而較佳為0.1重量%以上之交聯性化合物。另外,電洞傳輸層形成用組合物含有通常為50重量%以下、較佳為20重量%以下、進而較佳為10重量%以下之交聯性化合物。
網狀高分子化合物通常係藉由如下方法形成:使以此種濃度含有交聯性化合物之電洞傳輸層形成用組合物成膜於下層(通常為電洞注入層3)上後,藉由加熱及/或光等活性能量照射而使交聯性化合物交聯。
成膜時之溫度、濕度等條件與上述電洞注入層之濕式成膜時相同。
成膜後之加熱手法並無特別限定。加熱溫度條件通常為120℃以上,較佳為400℃以下。
加熱時間通常為1分鐘以上,較佳為24小時以下。加熱方法並無特別限定。作為加熱方法,係使用將具有成膜之層之積層體載置於加熱板上或於烘箱內加熱等之方法。作 為加熱方法,具體而言,例如可使用於加熱板上於120℃以上加熱1分鐘以上等之條件。
作為藉由光等活性能量照射使其交聯時之活性能量照射之方法,可舉出直接使用超高壓水銀燈、高壓水銀燈、鹵素燈、紅外燈等紫外‧可見‧紅外光源而進行照射之方法;或使用內置有上述光源之光罩對準曝光機、輸送帶型光照射裝置進行照射之方法等。光以外之活性能量照射,例如可舉出使用照射藉由磁控所產生之微波之裝置、所謂之微波爐進行照射之方法等。作為照射時間,較佳為設定使膜之溶解性下降所需之條件,通常照射0.1秒以上,較佳為照射10小時以下。
加熱及光等活性能量照射之各方法或條件可分別單獨進行,或者亦可組合進行。於組合之情形時,實施之順序並無特別限定。
如此形成之電洞傳輸層4之膜厚通常為5nm以上,較佳為10nm以上,另外通常為300nm以下,較佳為100nm以下。
[發光層]
發光層5係於提供電場之電極間,藉由自陽極2注入之電洞與自陰極9注入之電子之再結合而被激發,成為主要之發光源之層。發光層5通常於有電洞傳輸層4之情形時可形成於電洞傳輸層4之上,於無電洞傳輸層4而有電洞注入層3之情形時可形成於電洞注入層3之上,於既無電洞傳輸層4亦無電洞注入層3之情形時可形成於陽極2之上。
發光層之構成材料及形成方法等如上所述。
[電洞阻止層]
發光層5與後述電子注入層8之間亦可設置電洞阻止層6。電洞阻止層6係擔負如下作用之層:阻止於電子傳輸層之中自陽極2移動來之電洞進而到達陰極9。電洞阻止層6係以接觸發光層5之陰極9側之界面之方式積層於發光層5之上之層。於本發明之有機電致發光元件中,電洞阻止層並非必需之構成層,鄰接於發光層而設置電洞阻止層之情形時,該電洞阻止層成為鄰接電子傳輸層。
該電洞阻止層6具有阻止自陽極2移動來之電洞到達陰極9之作用、及將自陰極9注入之電子高效率地向發光層5之方向傳輸之作用。
作為構成電洞阻止層6之材料所要求之物性,可舉出:電子遷移率較高而電洞遷移率較低;能隙(HOMO、LUMO之差)較大;激發三重態能階(T1)較高等。作為滿足此種條件之電洞阻止層6之材料,例如可舉出雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(苯酚)鋁、雙(2-甲基-8-羥基喹啉)(三苯基矽烷醇)鋁等混合配位基錯合物、雙(2-甲基-8-喹啉)鋁-μ-氧代-雙-(2-甲基-8-喹啉)鋁二核金屬錯合物等金屬錯合物、二苯乙烯基聯苯基衍生物等苯乙烯基化合物(日本專利特開平11-242996號公報)、3-(4-聯苯基)-4-苯基-5(4-第三丁基苯基)-1,2,4-三唑等三唑衍生物(日本專利特開平7-41759號公報)、2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-啡啉等啡啉衍生物(日本專利特開平10-79297號公報)等。進而國際公開第 2005/022962號中記載之至少具有1個2,4,6位經取代之吡啶環之化合物作為電洞阻止層6之材料亦較佳。
再者,電洞阻止層6之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
電洞阻止層6之形成方法並無限制。因此,電洞阻止層6可利用濕式成膜法、蒸鍍法或、其他方法形成。
只要不明顯損害本發明之效果,則電洞阻止層6之膜厚為任意。電洞阻止層6之膜厚通常為0.3nm以上,較佳為0.5nm以上,另外,通常為100nm以下,較佳為50nm以下。
[電子傳輸層]
電子傳輸層7為設置於發光層5與後述陰極9之間之層。於本發明之有機電致發光元件中有2層以上之電子傳輸層7之情形時,其中,最靠近陰極側之層成為陰極側電子傳輸層。另外,於不設置上述電洞阻止層6而設置2層以上之電子傳輸層之情形時,其中,鄰接於發光層之層成為鄰接電子傳輸層。
電子傳輸層7之構成材料及形成方法等如上述陰極側電子傳輸層中所記載。
[電子注入層]
亦可於2電子傳輸層7與後述陰極9之間設置電子注入層8。電子注入層8係自陰極9向電子傳輸層7注入電子(輔助電子之傳送)之層。電子注入層8包含無機鹽等絕緣體(無電子傳輸性)。
作為電子注入層8,例如可舉出氟化鋰(LiF)、氟化鎂(MgF2)、氧化鋰(Li2O)、碳酸絕(II)(CsCO3)等(參照Applied Physics Letters,1997年,Vol.70,pp.152;日本專利特開平10-74586號公報;IEEE Transactions on Electron Devices,1997年,Vol.44,pp.1245;SID 04 Digest,pp.154等)。
因電子注入層8為無機絕緣體,故為高效率地進行電子注入,較佳為製成極薄之膜而使用,其膜厚通常為0.1nm以上,較佳為5nm以下。
再者,電子注入層8之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
電子注入層8之形成方法並無限制。因此,可利用濕式成膜法、蒸鍍法或其他方法形成。
[陰極9]
陰極9係發揮向發光層5側之層(電子注入層8或發光層5等)注入電子之作用之電極。陰極9擔負與自電源向有機電致發光元件供給電氣之電路導通之作用。
陰極9之構成材料及形成方法等如上述陰極之說明所記載。
[其他層]
於不脫離其主旨之範圍內,本發明之有機電致發光元件亦可具有其他構成。具體而言,例如,只要不損害其性能,則可於陽極2與陰極9之間具有上述說明中之層以外之任意層,另外,亦可省略上述說明中之層。其中,無論於何種情形,於發光層與陰極之間鄰接於發光層而設置之電 子傳輸層均成為鄰接電子傳輸層,於陰極與發光層之間鄰接於陰極而設置之電子傳輸層成為陰極側電子傳輸層。
作為除上述說明中之層以外亦可具有之層,例如可舉出電子阻止層。
於設置電子阻止層之情形時,通常設置於電洞注入層3或電洞傳輸層4與發光層5之間。電子阻止層藉由阻止自發光層5移動來之電子到達電洞注入層3,而具有增加發光層5內電洞與電子之再結合概率、將所生成之激子封閉於發光層5內之作用,及高效率地將自電洞注入層3注入之電洞向發光層5之方向傳輸之作用。尤其是於使用磷光材料或藍色發光材料作為發光材料之情形時,設置電子阻止層較為有效。
作為電子阻止層所要求之特性,可舉出:電洞傳輸性較高,能隙(HOMO、LUMO之差)較大;激發三重態能階(T1)較高等。進而於本發明中,於利用濕式成膜法制作發光層5作為本發明之有機層之情形時,電子阻止層亦要求濕式成膜之適合性。作為用於此種電子阻止層之材料,可舉出以F8-TFB為代表之二辛基茀與三苯基胺之共聚物(國際公開第2004/084260號)等。
再者,電子阻止層之材料可僅使用1種,亦可以任意之組合及比率併用2種以上。
電子阻止層之形成方法並無限制。因此,電子阻止層可利用濕式成膜法、蒸鍍法或其他方法形成。
另外,於以上說明之層構成中,亦可以相反之順序積層 基板以外之構成要素。例如,只要為圖1之層構成,則亦可於基板1上以陰極9、電子注入層8、陰極側電子傳輸層7、電洞阻止層6(鄰接電子傳輸層)、發光層5、電洞傳輸層4、電洞注入層3、陽極2之順序設置其他構成要素。
進而,亦可藉由於至少一方具有透明性之2片基板之間積層基板以外之構成要素,而構成本發明之有機電致發光元件。
另外,亦可製成重疊有複數層基板以外之構成要素(發光單元)之結構(使複數層發光單元積層而成之結構)。於此情形時,若設置例如包含五氧化釩(V2O5)等之電荷產生層(Carrier Generation Layer:CGL)代替各層間(發光單元間)之界面層(於陽極為ITO、陰極為Al之情形時,該等2層),則層間之障壁變少,就發光效率‧驅動電壓之觀點而言更佳。
進而,本發明之有機電致發光元件可構成為單一之有機電致發光元件,亦可適應於將複數個有機電致發光元件配置為陣列狀之構成,亦可適應於將陽極與陰極配置成X-Y矩陣狀之構成。
另外,只要不明顯損害本發明之效果,則上述各層中亦可含有作為材料而說明之成分以外之成分。
[有機電致發光裝置]
本發明之有機電致發光裝置之特徵在於:其係於基板上具有發出彼此不同之顏色之光的2種以上之有機電致發光元件者,該有機電致發光元件之中,至少1種有機電致發 光元件係發光層之電荷傳輸材料與鄰接電子傳輸層之電荷傳輸材料滿足上述式(1)、較佳為式(3),且陰極材料之功函數與陰極側電子傳輸層之電荷傳輸材料滿足上述式(2)者。
於該有機電致發光裝置中,較佳為全部有機電致發光元件為本發明之有機電致發光元件,另外,較佳為有機電致發光元件之中,至少2種有機電致發光元件所具有之鄰接電子傳輸層為同一材料構成,進而較佳為同一材料構成且同一膜厚。其原因在於,與針對各有機電致發光元件而形成鄰接電子傳輸層之情形相比,於製造有機電致發光裝置時,可期待成本降低。尤其是於利用蒸鍍法形成鄰接電子傳輸層之情形時,無需設置用以針對各有機電致發光元件而形成鄰接電子傳輸層之遮罩,這一情況在製造有機電致發光裝置時會大幅度降低成本。
[有機EL顯示裝置]
本發明之有機EL顯示裝置係使用上述本發明之有機電致發光元件者。本發明之有機EL顯示裝置之型式或結構並無特別限制,可使用本發明之有機電致發光元件並根據常規方法進行組裝。
例如,可利用如「有機EL顯示器」(Ohmsha公司,2004年8月20日發行,時任靜士、安達千波矢、村田英幸著)中記載之方法形成本發明之有機EL顯示裝置。
[有機EL照明]
本發明之有機EL照明係使用上述本發明之有機電致發光 元件者。本發明之有機EL照明之型式或結構並無特別限制,可使用本發明之有機電致發光元件並根據常規方法進行組裝。
實施例
其次,藉由實施例更具體地說明本發明,本發明只要不超出其主旨,則並不限定於以下實施例之記載。
再者,用於元件製作之材料分別以如下方式合成。
‧P1及H1…基於日本專利特開2009-287000號公報中記載之方法合成。
‧eH-3及eH-7…基於日本專利特開2006-188493號公報中記載之方法合成。
‧hH-1…基於日本專利特開2011-26237號公報中記載之方法合成。
‧D-1…基於日本專利特開2010-202644號公報中記載之方法合成。
‧D-2…基於日本國日本專利特願2010-225230號中記載之方法合成。
‧eH-11…基於日本專利特開2005-268199號公報中記載之方法合成。
‧eH-4…基於日本專利特開2010-235708號公報中記載之方法合成。
該等以外之材料係藉由組合以下之反應流程[A]~[H]而合成。
[A]Cz-Ar偶合(參考文獻:歐州專利申請案公開第 1820801號說明書)
[B]NH-Ar偶合(參考文獻:J.Org.Chem.,Vol.64,No.15,1999)
[C]Ar-Ar偶合(參考文獻:Chemical reviews,95(7),2457-2483.)
[D]硼酸合成(參考文獻:Journal of the American Chemical Society,112(22),8024-34(1990))
[E]Ar-B偶合(參考文獻:J.Org.Chem.,60(23),7508-10(1995))
[F]與嘧啶骨架之偶合反應(參考文獻:J.Org.Chem.,66,7125-7128(2001))
[G]吡啶環形成反應(參考文獻:J.Chem.Soc.,Perkin Trans.1,3258-3264(2001))
[H]與三骨架之偶合反應(參考文獻:Org.Lett.,Vol.10,No.5,2008)
具體而言,eH-8可根據以下之反應流程之方式合成。並且,利用同樣之方法可獲得eH-1、eH-2、eH-5、eH-6。
hH-2可根據以下之反應流程之方式合成。並且,利用同樣之方法亦可獲得hH-3。
HB-1可根據以下之反應流程之方式合成。
HB-2可根據以下之反應流程之方式合成。
HB-4可根據以下之反應流程之方式合成。
eH-9可根據以下之反應流程之方式合成。並且,利用同樣之方法亦可獲得eH-10及eH-11。
HB-3可根據以下之反應流程之方式合成。
D-3可根據以下之反應流程之方式合成。
[電荷傳輸材料之電子親和力(EA)之測定]
於以下之實施例及比較例中,針對發光層、作為鄰接電子傳輸層之電洞阻止層及作為陰極側電子傳輸層之電子傳輸層中使用之電荷傳輸材料,利用以下方法測定電子親和力(EA)。
首先,對在玻璃基板上堆積有70nm之厚度之ITO透明導電膜之基板(三容真空公司製造,濺鍍成膜品),以利用界面活性劑水溶液之超音波清洗、利用超純水之水洗、利用超純水之超音波清洗、利用超純水之水洗之順序進行清洗後,利用壓縮空氣使其乾燥,其後實施紫外線臭氧清洗。
製備各電荷傳輸材料(hH-1-hH-3、eH-1、eH-2、eH-4~eH-10、HB-1~HB-4、Alq3)之1重量%甲苯溶液,於該經清洗之基板上利用旋塗法以下述條件成膜,藉此活動膜厚50nm之電荷傳輸材料之膜。另外,關於一部分材料(eH-3及eH-11),將上述清洗之基板搬入真空蒸鍍裝置內,進行粗排氣後,使用低溫泵進行排氣,直至裝置內之真空度成為3.0×10-4Pa以下為止,藉由真空蒸鍍法於基板上積層電荷傳輸材料而獲得電荷傳輸材料之薄膜。蒸鍍時之真空度保持2.2×10-4Pa以下,蒸鍍速度控制在0.6~1.2Å/秒之範圍內,於基板上形成膜厚50nm之膜。
關於該樣品,使用Optel公司製造之「PCR-101」,真空處理至10Torr以下,測定離子化電位IP。
使用以相同步驟成膜之樣品,使用日立公司製造之分光螢光光度計「F-4500」,測定透過光光譜、即薄膜吸收光譜,於其短波長側之上升部分畫出吸收光譜與基線之切線,根據該兩切線之交點之波長W(nm)藉由下述式算出帶隙Eg。
Eg=1240/W
根據離子化電位IP與帶隙Eg之和算出電子親和力之絕對 值EA。結果如下述表1所示。
於後實施例及比較例中之發光層中,於發光層中使用2種以上之電荷傳輸材料之情形時,將具有最大之電子親和力之電荷傳輸材料作為電子傳輸材料(e-host),將具有最小之電子親和力之電荷傳輸材料作為電洞傳輸材料(h-host)。
再者,於發光層中僅使用1種電荷傳輸材料之情形時,表述上記載為電子傳輸材料。
[電荷檢測量之比Q(e)/Q(h)之測定]
以如下方式測定發光層中使用之電荷傳輸材料之電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」。
以與上述電子親和力(EA)之測定相同之方式清洗基板(三容真空公司製造,濺鍍成膜品)。製作各電荷傳輸材料(hH-1~hH-3及eH-1~eH-8)之10重量%氯仿溶液,藉由於該經清洗之基板上利用旋塗法以下述條件成膜,而獲得膜厚2μm之電荷傳輸材料之膜。關於該等樣品,以ITO電極成為陽極、相對電極成為陰極之方式施加電場強度160kV/cm,於此狀態下,hH-1~hH-3、eH-1、eH-2及eH- 4~eH-8將日本雷射公司製造之「Brio(Nd:YAG脈衝雷射)」(激發波長355nm、脈衝寬度4ns)用於光源,eH-3將Spectra Physics公司製造之「VSL-337ND-S(氮雷射)」(激發波長337nm、脈衝寬度<4ns)用於光源,利用ND濾光片將每1脈衝之光量調整為20μJ,自ITO電極側照射,使用示波器(Tektronix公司製造之「TDS2022」)測定此時流通之電流值,藉此算出電洞之電荷量Q(h)。另外,以ITO電極成為陰極、相對電極成為陽極之方式進行同樣之操作,藉此算出電子之電荷量Q(e)。根據該比而求得電荷檢測量之比「Q(e)/Q(h)」。結果如下述表2所示。
[特性評價用元件之製作及評價] [實施例1]
製作圖1所示之有機電致發光元件。
首先,於玻璃基板上1將ITO透明導電膜堆積為70nm之厚度,圖案化為2mm寬度之條紋,關於形成有ITO之陽極2之基板(三容真空公司製造,濺鍍成膜品),以利用界面活性劑水溶液之超音波清洗、利用超純水之水洗、利用超純水之超音波清洗、利用超純水之水洗之順序進行清洗後,以壓縮空氣使其乾燥,實施紫外線臭氧清洗。
其次,製備含有具有下述(P1)所示之重複結構的電洞傳輸性高分子化合物2.0重量%、與下述(A1)所示之4-異丙基-4'-甲基二苯基錪四(五氟苯基)硼酸鹽0.8重量%之苯甲酸乙酯溶液(電洞注入層形成用組合物)。
將電洞注入層形成用組合物以下述所示之成膜條件藉由旋塗法成膜於上述ITO基板上,藉由以下述所示之烘烤條件進行烘烤,而獲得膜厚30nm之電洞注入層3。
<成膜條件>
其後,製備下述(H1)所示之電洞傳輸性高分子化合物之1重量%環己基苯溶液(電洞傳輸層形成用組合物),將其以下述所示之成膜條件利用旋塗法成膜於電洞注入層3上,並進行由烘烤所致之交聯處理,藉此形成膜厚15nm之電洞傳輸層4。
<成膜條件>
其次,形成發光層5時,使用以下所示之發光材料(D-1)及(D-2)、與電子傳輸材料(eH-1)(擔負電子傳輸之電荷傳輸材料)及電洞傳輸材料(hH-1),製備下述所示之組成之發光層形成用組合物
<發光層形成用組合物組成>
使用該發光層形成用組合物,利用以下所示之條件以旋塗法成膜於電洞傳輸層4上,利用下述所示之烘烤條件進行烘烤處理,藉此形成膜厚60nm之發光層5。
<成膜條件>
其次,將濕式成膜有電洞注入層3、電洞傳輸層4及發光層5之基板搬入真空蒸鍍裝置內,進行粗排氣後,使用低溫泵進行排氣,直至裝置內之真空度成為3.0×10-4Pa以下為止。在將真空度保持於2.2×10-4Pa以下之狀態下,將上述結構式(eH-1)所示之化合物以蒸鍍速度0.6~1.2Å/秒以膜厚10nm積層於發光層5之上,藉此形成電洞阻止層6(鄰接電子傳輸層)。
其次,在將真空度保持於2.2×10-4Pa以下之狀態下,加熱三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3),以蒸鍍速度0.7~1.3Å/秒以膜厚20nm積層於電洞阻止層6之上,形成電子傳輸層7(陰極 側電子傳輸層)。
此處,將進行至電子傳輸層7之蒸鍍之元件自有機層蒸鍍用腔室搬送至金屬蒸鍍用腔室。以與陽極2之ITO條紋正交之方式,使2mm寬之條紋狀遮蔽遮罩密接於元件上而設置,作為陰極蒸鍍用遮罩。以與蒸鍍有機層時相同之方式對裝置內進行排氣,直至真空度成為1.1×10-4Pa以下。
其後,藉由在將真空度保持於1.0×10-4Pa以下之狀態下,使用鉬舟加熱氟化鋰(LiF),而以蒸鍍速度0.07~0.15Å/秒於電子傳輸層7之上積層0.5nm之膜厚,藉此形成電子注入層8。其次,藉由同樣在將真空度保持於2.0×10-4Pa之狀態下,使用鉬舟加熱鋁,而以蒸鍍速度0.6~10.0Å/秒蒸鍍80nm之膜厚蒸鍍,藉此形成陰極9。以上之電子注入層8及陰極9之蒸鍍時之基板溫度保持於室溫。再者,鋁之WF為4.28eV(參照J.Appl.Phys.,48.4729(1977))。
繼而,為防止元件在保管中由於大氣中之水分等而劣化,而利用下文中記載之方法進行密封處理。
於氮氣手套箱中,於23mm×23mm尺寸之玻璃板之外周部以1mm之寬度塗佈光硬化性樹脂30Y-437(ThreeBond公司製造),於中央部設置吸濕片材(DYNIC公司製造)。於其上放置陰極之形成結束之基板,以經蒸鍍之面與乾燥劑片材對向之方式貼合。其後,僅對塗佈有光硬化性樹脂之區域照射紫外光,使樹脂硬化。
如上所述,獲得具有2mm×2mm之尺寸之發光面積部分的有機電致發光元件。
進行所獲得之元件之電流-電壓-亮度(IVL)特性之測定,算出1000cd/m2時之驅動電壓(V1k,單位:V)、亮度效率(L/J1k,單位:cd/A)、發光效率(η1k,單位:lm/w)。另外,進行定電流驅動試驗,使用亮度衰減70%時之時間,求得初始亮度1000cd/m2下之亮度衰減70%之壽命(τ70)。將各測定值與| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值一併彙總於表3及4中。
[實施例2]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-2)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[實施例3]
於電洞阻止層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-5)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同 樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例1]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-3)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例2]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-3)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),使用以下所示之電洞傳輸材料(hH-3)代替作為電洞傳輸材料之(hH-1),使用以下所示之電子傳輸材料(HB-1)代替作為電洞阻止層中使用之電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例3]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-6)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替作為電洞傳輸材料之(hH-1),使用 以下所示之電子傳輸材料(HB-2)代替作為電洞阻止層中使用之電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例4]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-8)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替作為電洞傳輸材料之(hH-1),使用上述電子傳輸材料(eH-5)代替作為電洞阻止層中使用之電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3 及4中。
[比較例5]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-6)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替作為電洞傳輸材料之(hH-1),使用以下所示之電子傳輸材料(HB-3)代替作為電洞阻止層中使用之電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例6]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-4)代替實施例1中使用之作為電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利 用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
如表3及4所示,於發光層之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA1 |、與相當於鄰接電子傳輸層之電洞阻止層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA2 |之關係滿足式(1),陰極側電子傳輸層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷翰送材料之電子親和力之絕對值| EA3 |、與陰極之功函數之絕對值| WF |之關係滿足式(2)之範圍內,獲得發光特性未出現大幅度下降、壽命特性良好之結果。
[實施例4]
於發光層中,僅使用(D-1)代替實施例1中使用之發光材料(D-1)、(D-2),使用上述電子傳輸材料(eH-5)代替電子傳輸材料(eH-1),及使用以下所示之(hH-2)代替電洞傳輸材料(hH-1),於電洞阻止層中,使用上述電子傳輸材料 (eH-5)代替傳輸材料(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[實施例5]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-6)代替實施例4中使用之作為電子傳輸材料之(eH-5),除此以外利用與實施例4相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[實施例6]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-2)代替實施例4中使用之作為電子傳輸材料之(eH-5),除此以外利用與實施例4相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例7]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-7)代替實施例4中使用之作為電子傳輸材料之(eH-5),使用電洞傳輸材料(hH-3)代替作為電洞傳輸材料之(hH-2),使用上述電子傳輸材料(eH-1)代替電洞阻止層中使用之電子傳輸材料(eH-5),除此以外利用與實施例4相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例8]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-8)代替比較例7中使用之作為電子傳輸材料之(eH-7),除此以外利用與比較例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例9]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-6)代替比較例7中使用之作為電子傳輸材料之(eH-7),使用上述電子傳輸材料(HB-3)代替作為電洞阻止層中使用之電子傳輸材料之(eH-1),除此以外利用與比較例7相同之方法製作有機電致 發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例10]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-4)代替比較例7中使用之作為電子傳輸材料之(eH-7),除此以外利用與比較例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
如表3及4所示,於發光層之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA1 |、與相當於鄰接電子傳輸層之電洞阻止層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA2 |之關係滿足式(1),陰極側電子傳輸層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA3 |、與陰極之功函數之絕對值| WF |之關係滿足式(2)之範圍內,獲得表現出明確之驅動電壓下降、亮度效率提高,壽命特性提高之結果。
[實施例7]
於發光層中,僅使用以下所示之(D-3)代替實施例1中使用之發光材料(D-1)及(D-2),僅使用以下所示之電子傳輸材料(eH-9)代替電子傳輸材料(eH-1),不使用電洞傳輸材料,於電洞阻止層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-9)代替(eH-1),除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值 及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[實施例8]
於發光層中,使用以下所示之電子傳輸材料(eH-10)代替實施例7中使用之作為電子傳輸材料之(eH-9),除此以外利用與實施例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[實施例9]
於電洞阻止層中,使用上述電荷傳輸材料(eH-1)代替實施例7中使用之電荷傳輸材料(eH-9),除此以外利用與實施例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價, 將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例11]
於電洞阻止層中,使用以下所示之電荷傳輸材料(eH-11)代替實施例7中使用之電荷傳輸材料(eH-9),除此以外利用與實施例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例12]
於電洞阻止層中,使用以下所示之電荷傳輸材料(HB-4)代替實施例7中使用之電荷傳輸材料(eH-9),除此以外利用與實施例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例13]
於電洞阻止層中,使用上述電荷傳輸材料(eH-6)代替實施例7中使用之電荷傳輸材料(eH-9),除此以外利用與實施例7相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
如表3及4所示,發光層之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA1 |、與相當於鄰接電子傳輸層之電洞阻止層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA2 |之關係滿足式(1),陰極側電子傳輸層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA3 |、與陰極之功函數之絕對值| WF |之關係滿足式(2)之範圍內,獲得維持發光效率且壽命特性良好之結果。
[比較例14]
於發光層中,使用上述電子傳輸材料(eH-5)代替實施例1中使用之電子傳輸材料(eH-1),使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替電洞傳輸材料(hH-1),於電洞阻止層中,使用上述電子傳輸材料(eH-3)代替傳輸材料(eH-1),於電子傳輸層中,使用上述電子傳輸材料(eH-3)代替Alq3,除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例15]
於發光層中,使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替實施例4中使用之電洞傳輸材料(hH-2),使用上述電子傳輸材料(eH-3)代替電洞阻止材料(eH-5),於電子傳輸層中,使用上述電子傳輸材料(eH-3)代替電子傳輸材料Alq3,除此以外利用與實施例4相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例16]
於發光層中,使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替實施例1中使用之電洞傳輸材料(hH-1),使用上述電子傳輸材料(eH-5)代替電子傳輸材料(eH-1)來形成發光層,使用電子傳輸材料(eH-3)代替電子傳輸材料(eH-1)製作電洞阻止層,於電子傳輸層中,係使用如下之層:使用上述電子傳輸材料(eH-3)與LiF代替電子傳輸材料Alq3,以體積比eH- 3:LiF=94:6之方式共蒸鍍所得之層;除此以外利用與實施例1相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及1 WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
[比較例17]
於發光層中,使用上述電洞傳輸材料(hH-3)代替實施例4中使用之電洞傳輸材料(hH-2)形成發光層,使用前期之電子傳輸材料(eH-3)代替電子傳輸材料(eH-5)製作電洞阻止層,於電子傳輸層中,係使用如下之層:使用上述電子傳輸材料(eH-3)與LiF代替電子傳輸材料Alq3,以體積比eH-3:LiF=94:6之方式共蒸鍍而成之層;除此以外利用與實施例4相同之方法製作有機電致發光元件,同樣進行評價,將| EA1 |-| EA2 |之值及| WF |-| EA3 |之值之結果一併彙總於表3及4中。
如表3及4所示,於發光層之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA1 |、與相當於鄰接電子傳輸層之電洞阻止層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA2 |之關係滿足式(1),陰極側電子傳輸層中所含有之電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力之絕對值| EA3 |、與陰極之功函數之絕對值| WF |之關係滿足式(2)之範圍內,獲得維持發光效率且壽命特性良好之結果。
已詳細並且參照特定之實施態樣說明了本發明,但業者清楚在不脫離本發明之精神與範圍之情況下可添加各種變更或修正。本申請案係基於2010年7月8日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2010-155918)者,其內容作為參照而併入本文中。
1‧‧‧基板
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電洞注入層
4‧‧‧電洞傳輸層
5‧‧‧發光層
6‧‧‧電洞阻止層
7‧‧‧電子傳輸層
8‧‧‧電子注入層
9‧‧‧陰極
10‧‧‧有機電致發光元件
圖1為模式性地表示本發明之有機電致發光元件的結構之一例之剖面圖。
1‧‧‧基板
2‧‧‧陽極
3‧‧‧電洞注入層
4‧‧‧電洞傳輸層
5‧‧‧發光層
6‧‧‧電洞阻止層
7‧‧‧電子傳輸層
8‧‧‧電子注入層
9‧‧‧陰極
10‧‧‧有機電致發光元件

Claims (10)

  1. 一種有機電致發光元件,其係依序具有陽極、發光層、2層以上之電子傳輸層及陰極者,該2層以上之電子傳輸層之至少1層鄰接於該發光層,該發光層含有發光材料及電荷傳輸材料,鄰接於該發光層之電子傳輸層含有電荷傳輸材料,該發光層中所含有之電荷傳輸材料與鄰接於該發光層之電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料可為彼此相同之材料,亦可為不同之材料,將該發光層中所含有之電荷傳輸材料之中擔負電子傳輸的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA1,將鄰接於該發光層之電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA2時,EA1與EA2滿足下述式(1)所示之關係,將該2層以上之電子傳輸層之中最靠近陰極側的電子傳輸層中所含有之電荷傳輸材料之中電子親和力之絕對值最大的電荷傳輸材料之電子親和力設為EA3,將該陰極之功函數設為WF時,EA3與WF滿足下述式(2)所示之關係,式(1):0.00eV≦| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV 式(2):-1.60eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV。
  2. 如請求項1之有機電致發光元件,其中上述電子親和力EA1與上述電子親和力EA2滿足下述式(3)所示之關係, 式(3):0.00eV<| EA1 |-| EA2 |≦0.20eV。
  3. 如請求項1或2之有機電致發光元件,其中上述電子親和力EA3與上述功函數WF滿足下述式(4)所示之關係,式(4):0.00eV≦| WF |-| EA3 |≦1.60eV。
  4. 如請求項1或2之有機電致發光元件,其中鄰接於上述發光層之電子傳輸層含有與上述發光層中所含有之電荷傳輸材料不同之電荷傳輸材料。
  5. 如請求項1或2之有機電致發光元件,其中上述發光層係藉由濕式成膜法所製作之層。
  6. 一種有機電致發光裝置,其係於基板上具有發出彼此不同之顏色的2種以上之有機電致發光元件者,該有機電致發光元件之中至少1種有機電致發光元件為如請求項1至5中任一項之有機電致發光元件。
  7. 如請求項6之有機電致發光裝置,其中上述有機電致發光元件之全部有機電致發光元件為如請求項1至5中任一項之有機電致發光元件。
  8. 如請求項6或7之有機電致發光裝置,其中與上述有機電場發光元件之中至少2種有機電致發光元件所具有的上述發光層相鄰接之電子傳輸層係相同。
  9. 一種有機EL顯示裝置,其包含如請求項1至5中任一項之有機電致發光元件。
  10. 一種有機EL照明裝置,其包含如請求項1至5中任一項之有機電致發光元件。
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