WO2007061063A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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WO2007061063A1
WO2007061063A1 PCT/JP2006/323463 JP2006323463W WO2007061063A1 WO 2007061063 A1 WO2007061063 A1 WO 2007061063A1 JP 2006323463 W JP2006323463 W JP 2006323463W WO 2007061063 A1 WO2007061063 A1 WO 2007061063A1
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WO
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group
substituent
aromatic ring
organic
derivative
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/323463
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takashi Arakane
Hitoshi Kuma
Kenichi Fukuoka
Hiroshi Yamamoto
Chishio Hosokawa
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Idemitsu Kosan Co., Ltd. filed Critical Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Priority to EP06833267A priority Critical patent/EP1956665A1/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/15—Hole transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/10—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/14—Carrier transporting layers
    • H10K50/16—Electron transporting layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K85/60—Organic compounds having low molecular weight
    • H10K85/631—Amine compounds having at least two aryl rest on at least one amine-nitrogen atom, e.g. triphenylamine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1003—Carbocyclic compounds
    • C09K2211/1011—Condensed systems

Definitions

  • the present invention relates to an organic electoluminescence (EL) device, and more particularly to an organic EL device that has a long lifetime and can emit light with high luminous efficiency.
  • EL organic electoluminescence
  • An organic EL element is a self-luminous element that utilizes the principle that a fluorescent substance emits light by recombination energy of holes injected from an anode and electrons injected from a cathode when an electric field is applied.
  • the organic EL device has an element structure of a hole transport (injection) layer, a two-layer type of an electron transport light-emitting layer, or a hole transport (injection) layer, a light-emitting layer, an electron transport (injection).
  • the three-layer structure of the) layer is well known.
  • various improvements have been made to the element structure and the formation method in order to increase the recombination efficiency of injected holes and electrons.
  • Patent Document 1 discloses an element using a dicyananthracene derivative and an indenoperylene derivative as a light emitting layer and a metal complex as an electron transporting layer.
  • the CIE chromaticity was (0. 63, 0.37)
  • the emission color was reddish orange rather than pure red.
  • holes penetrating the light emitting layer are injected into the electron transport layer, and as a result, even if the! Slight emission There was a bad chromaticity.
  • the life of the electron transport layer with low hole durability was significantly shortened due to deterioration.
  • Patent Document 2 discloses a red device using a naphthacene derivative and an indenoperylene derivative as a light emitting layer and a naphthacene derivative as an electron transport layer. This device also has a practical life with high color purity. However, this device requires two organic layers (an electron transport layer and an electron injection layer) that have a separate function between the light emitting layer and the cathode in order to improve color purity and extend the life, and the device structure is complicated. there were.
  • Patent Document 3 proposes a light emission preventing layer having a band gap larger than that of the light emitting layer and the electron transport layer in order to suppress light emission of the electron transport layer.
  • this light emitting device has insufficient luminous efficiency of about lcdZA.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-307885
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-338377
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-235564
  • An object of the present invention is to obtain an organic EL device having a high color purity and a practical life.
  • the present inventors have found that a light emitting layer (dopant) in an element in which holes injected by the anode cover reach the interface between the light emitting layer and the electron transport layer.
  • the injection of holes into the electron transport layer can be suppressed, so the lifetime is significantly improved.
  • the present inventors have found that the luminous efficiency is high and completed the present invention.
  • the following organic EL device is provided.
  • the light emission spectrum has a plurality of light emission peaks, and the maximum light emission peak among the light emission peaks Strength (I)
  • the organic electoluminescence device according to 1 which satisfies the relationship.
  • the organic electoluminescence device according to 1 which satisfies the relationship.
  • a to A are hydrogen, halogen, alkyl group, alkoxy group, alkyl group, respectively.
  • a ring may be formed together with an elementary atom.
  • 7 The organic electroluminescent device according to 6, wherein the indenoperylene derivative is a dibenzotetrafluoro-perifuranthene derivative.
  • Y is a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted dialylamino group, a substituted or unsubstituted arylalkyl group, and a substituted Or, an unsubstituted alkyl group is also selected, where n is an integer from 1 to 6, and when n is 2 or more, Y may be the same or different.
  • X in the above formula (2) is naphthacene, pyrene, benzoanthracene, pentacene, dibenzoanthracene, benzopyrene, benzofunole ren, funole lanten, benzofunole lanthanum, naphthyl fluoranthene, dibenzofluorene, dibenzopyrene, dibenzo 9.
  • the above formula (2) is selected from the group consisting of naphthacene derivatives, diaminoanthracene derivatives, naphthofluoranthene derivatives, diaminobilene derivatives, diaminoperylene derivatives, dibenzidine derivatives, aminoanthracene derivatives, aminobilene derivatives and dibenzochrysene derivatives.
  • the organic electoluminescence device according to 8 which is one or more compounds.
  • A is an aromatic hydrocarbon residue having 3 or more carbocycles, and B is an optionally substituted heterocyclic group.
  • the nitrogen-containing heterocycle having one or more skeletons in the molecule wherein the nitrogen-containing heterocyclic compound is selected from pyridine, pyrimidine, pyrazine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, atalidine, imidazopyridine, imidazopyrimidine and phenanthrolin 14.
  • R may have a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, or a substituent.
  • n is an integer from 0 to 4,
  • R 4 has an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, a quinolyl group which may have a substituent, and a substituent.
  • R 5 is a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, a quinolyl group which may have a substituent, a substituent With group V, may have an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a substituent! /, May! /, May be an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms,
  • L is an arylene group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, may have a substituent, may have a pyridylene group, or may have a substituent, may be a quinolinylene group or With substituents
  • V but may be a fluorenylene group
  • Ar is an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, may have a substituent, may have a pyridyl group or a substituent, or may be a quinolinyl group. is there. )
  • an organic EL device having high color purity and a long life can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an embodiment according to an organic EL element of the present invention.
  • the organic EL device of the present invention includes at least a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer between the anode and the cathode.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the organic EL device of the present invention.
  • the organic EL element 1 has a configuration in which an anode 20, a hole injection layer 30, a hole transport layer 40, a light emitting layer 50, an electron transport layer 60, an electron injection layer 70, and a cathode 80 are laminated in this order on a substrate 10. is doing.
  • the organic EL element can take various configurations.
  • the device of the present invention has an emission spectrum having a plurality of emission peaks when the current density is emitted under any of conditions of 0.1 to 1000 mAZcm 2 , and the maximum emission peak among the emission peaks.
  • I / ⁇ 1 ⁇ 100 (formula ( ⁇ )), particularly preferably I ZI ⁇ 1/500 (
  • the emission peak is determined by the following procedure. First, light is emitted by a driving child with constant DC current of at least one value of the organic EL device current density obtained is in the range of 0. 1 ⁇ lOOOmAZcm 2, using a spectral radiance meter spectrum of the light emitting To measure. wavelength Measures 380-780nm at lnm intervals.
  • the intensity of the peak showing the maximum emission intensity in the obtained spectrum is (I), and the maximum emission
  • I be the intensity of another emission peak at a wavelength shorter than the wavelength showing the light peak.
  • the other emission peak is preferably derived from light emission of the electron transport layer.
  • the lifetime of the device can be improved by reducing the light emission of the electron transport layer.
  • the configuration of the organic EL device of the present invention is effective for a device having a hole that passes through the light emitting layer and reaches the electron transport layer.
  • the holes reach the electron transport layer.
  • the organic EL device of the present invention can be produced by selecting materials used for the hole transport layer, the light emitting layer and the electron transport layer so as to satisfy the above conditions.
  • materials for forming the light emitting layer and the electron transport layer those described below are preferably used.
  • the light emitting layer of the organic EL device has the following functions. That is,
  • Injection function A function capable of injecting holes from the anode or hole injection 'transport layer when an electric field is applied, and an electron from the cathode or electron injection / transport layer.
  • Transport function Function to move injected charges (electrons and holes) by the force of electric field
  • Luminescent function Provides a field for recombination of electrons and holes and connects it to light emission.
  • the light emitting layer is particularly preferably a molecular deposited film.
  • the molecular deposited film is a thin film formed by deposition from a material compound in a gas phase state or a solidified from a material compound in a solution state or a liquid phase state.
  • a membrane that is Usually, this molecular deposited film can be distinguished from the thin film (molecular accumulated film) formed by the LB method by the difference in aggregated structure and higher-order structure and the functional difference resulting from it.
  • a binder such as rosin and a material compound are dissolved in a solvent to form a solution, which is then thin-filmed by spin coating or the like.
  • the light emitting layer can also be formed by twisting.
  • the light emitting layer mainly has a host material and a dopant material strength.
  • the doping concentration of the dopant material contained in the light emitting layer is preferably 0.1 to 10%, more preferably 0.5 to 2%. Therefore, in the present invention, the ionic potential of the light emitting layer means the value of the host material.
  • an indenoperylene derivative represented by the following formula (1) is preferably used as the dopant material.
  • a to A are hydrogen, halogen, alkyl group, alkoxy group, alkyl group, respectively.
  • a ring may be formed together with an elementary atom.
  • the indenoperylene derivative is particularly preferably a dibenzotetraphenylperifuranthene derivative.
  • a compound represented by the following formula (2) can be preferably used as the host material.
  • ⁇ is a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted dialylamino group, a substituted or unsubstituted arylalkyl group, and a substituted
  • the unsubstituted alkyl group strength is also selected.
  • ⁇ is an integer of 1 to 6, and when ⁇ is 2 or more, ⁇ may be the same or different.
  • X is preferably naphthacene, pyrene, anthracene, perylene, taricene, benzoanthracene, pentacene, dibenzoanthracene, benzopyrene, benzofluorene, fluoranthene, benzofluoranthene. , Naphthylfluoranthene, dibenzofluorene, dibenzopyrene, dibenzofluoranthene, and acenaphthylfluoranthene. More preferably, it contains a naphthacene skeleton or an anthracene skeleton.
  • ⁇ is preferably an aryl group or diarylamino group having 12 to 60 carbon atoms, more preferably an aryl group having 12 to 20 carbon atoms or a diarylamino group having 12 to 40 carbon atoms. ⁇ is preferably 2.
  • Specific examples of the formula (2) include a naphthacene derivative, a diaminoanthracene derivative, a naphthofluoranthene derivative, a diaminobilene derivative, a diaminoperylene derivative, a dibenzidine derivative, an aminoanthracene derivative, an aminobilene derivative, and a dibenzochrysene derivative.
  • Preferred is one or more compounds selected.
  • a compound represented by the following formula (3) is preferable.
  • ⁇ is an aromatic hydrocarbon residue having 3 or more carbocycles, and B is an optionally substituted heterocyclic group.
  • the compound of the formula (3) is preferably anthracene, phenanthrene, naphthacene, pyrene, chrysene, benzoanthracene, pentacene, dibenzoanthracene, benzopyrene, fluorene, benzofluorene, fluoranthene, benzofluoranthene, naphthofluorene
  • One or more heterocyclic compounds having one or more skeletons selected from lanthanum, dibenzofluorene, dibenzopyrene and dibenzofluoranthene in the molecule are contained. More preferably, it is a nitrogen-containing heterocyclic compound.
  • the nitrogen-containing heterocyclic compound contains one or more skeletons selected from pyridine, pyrimidine, pyrazine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, atalidine, imidazopyridine, imidazopyrimidine and phenantine linker in the molecule.
  • the nitrogen-containing heterocyclic compound include benzoimidazole derivatives represented by the following formula (4) or (5).
  • R may have a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, or a substituent.
  • n is an integer from 0 to 4,
  • R 4 has an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, a quinolyl group which may have a substituent, and a substituent.
  • R 5 is a hydrogen atom, an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, a quinolyl group which may have a substituent, a substituent A group having V, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or a substituent! /, May! /, An alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms,
  • L is an arylene group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, may have a substituent, may have a pyridylene group, or may have a substituent, may be a quinolinylene group or With substituents V, but may be a fluorenylene group,
  • Ar is an aryl group having 6 to 60 carbon atoms which may have a substituent, may have a substituent, may have a pyridyl group or a substituent, or may be a quinolinyl group. is there. )
  • the benzimidazole derivatives represented by the formulas (4) and (5) are preferably such that m is 0, R 4 , is an aryl group, and L is 6 to 30 carbon atoms (more preferably 6 to 20 carbon atoms). ) And aryl are aryl groups having 6 to 30 carbon atoms.
  • the organic EL device of the present invention may employ a conventionally known configuration, except that the hole transport layer, the light emitting layer, and the electron transport layer described above are selected so as to satisfy the above conditions. This is explained below.
  • the typical structural example of the organic EL element used for this invention is shown.
  • the present invention is not limited to this.
  • the configurations of (1) (2) (3) (4) (7) (8) (10) are preferably used.
  • the electron transport layer and the electric Each of the child injection layers may be formed, but when only the electron transport layer is formed as in other configurations, the lifetime can be improved as compared with the conventional device.
  • the organic EL device of the present invention is produced on a substrate.
  • a translucent substrate is used.
  • the translucent substrate is a substrate that supports the organic EL element, and a transparent substrate with a light transmittance of 50% or more in the visible region of 400 to 700 nm is preferable! /.
  • a glass plate, a polymer plate, etc. are mentioned.
  • the glass plate include soda-lime glass, norlium strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, norium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyethersulfide, and polysulfone.
  • the anode of the organic thin film EL element plays a role of injecting holes into the hole transport layer or the light emitting layer, and it is effective to have a work function of 4.5 eV or more.
  • Specific examples of the anode material used in the present invention include indium tin oxide alloy (ITO), acid tin tin (NESA), indium zinc oxide alloy (IZO), gold, silver, platinum, copper, and the like.
  • These materials can be used alone.
  • An alloy of these materials or a material to which other elements are added can be appropriately selected and used.
  • the anode can be produced by forming a thin film from these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the transmittance of the anode for light emission is preferably greater than 10%.
  • the sheet resistance of the anode is preferably several hundred ⁇ or less.
  • the film thickness of the anode is a force depending on the material, and is usually selected in the range of 10 nm to l ⁇ m, preferably 10 to 200 nm.
  • the hole transport layer is a layer that assists hole injection into the light emitting layer and transports it to the light emitting region, and the ion mobility with large hole mobility is usually as low as 5.5 eV or less.
  • a material that transports holes to the light emitting layer at a lower electric field strength is preferred.
  • the mobility force of holes is preferably at least 10 _4 cm 2 / V ⁇ sec when an electric field of 10 4 to 10 6 V / cm is applied!
  • the material for forming the hole transport layer there is no particular limitation as long as it has the above-mentioned preferred U properties, and conventionally used as a charge transport material for holes in photoconductive materials, V, Any known medium force used for the hole injection layer of the device can be selected and used.
  • JP-A-2-204996 examples thereof include an aniline copolymer (JP-A-2-282263) and a conductive polymer oligomer (particularly thiophene oligomer) disclosed in JP-A-1211399. That.
  • Ai ⁇ Ar 4 is a substituted or unsubstituted aromatic ring having 6 to 50 nuclear carbon atoms or a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring having 5 to 50 nuclear atoms.
  • R 6 and R 7 are substituents, and s and t are each an integer of 0 to 4.
  • Ar 1 and Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 may be connected to form a cyclic structure.
  • R 6 and R 7 may also be connected to form a ring structure.
  • R 6 and R 7 are substituted or unsubstituted aromatic ring having 6 to 50 nuclear carbon atoms, substituted or unsubstituted heteroaromatic ring having 5 to 50 nuclear atoms, carbon Number 1-50 Al Kill group, alkoxy group having 1 to 50 carbon atoms, alkylaryl group having 1 to 50 carbon atoms, aralkyl group having 1 to 50 carbon atoms, styryl group, aromatic ring having 6 to 50 carbon atoms or nuclear atom number 5 Amino group substituted with ⁇ 50 heteroaromatic ring, nuclear carbon substituted with aromatic ring having 6-50 nuclear carbon atoms or substituted with aromatic ring having 5-50 nuclear atoms It is an aromatic ring having 6 to 50 or a heteroaromatic ring having 5 to 50 nuclear atoms.
  • the hole transport layer may be provided with a separate hole injection layer to further assist hole injection.
  • the same material as the hole transport layer can be used.
  • a borfilin compound (disclosed in JP-A-63-29556965), an aromatic tertiary amine Compounds and styrylamine compounds (US Pat. No. 4,127,412, JP-A 53-27033, 54-58445, 54-149634, 54-6 4299, 55-79450, 55-144250, 56-119132, 61-295558, 61-98353, 63-295695, etc.), particularly aromatic tertiary It is preferable to use an amine compound.
  • Particularly preferred is a material represented by the formula (6) or (7).
  • inorganic compounds such as p-type Si and p-type SiC can also be used as the material for the hole injection layer.
  • the hole injection and transport layer can be formed by thin-filming the above-described compound by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method. .
  • the thickness of the hole injection / transport layer is not particularly limited, but is usually 5 nm to 5 m.
  • the hole injection / transport layer may be composed of one or two or more layers of the above-described materials, or hole injection with a compound force different from the hole injection / transport layer, It may be a laminate of transport layers.
  • the organic semiconductor layer is also a part of the hole transport layer, which is a layer that assists hole injection or electron injection into the light emitting layer and has a conductivity of 10_1 G SZcm or more.
  • Examples of the material of the organic semiconductor layer include thiophene oligomers, conductive oligomers such as allylamin oligomers disclosed in JP-A-8-193191, and conductive properties such as allylamin dendrimers. Dendrimers and the like can be used.
  • the electron injection layer is a layer that assists the injection of electrons into the light emitting layer, and has a high electron mobility.
  • the adhesion improving layer is a layer made of a material that has a particularly good adhesion to the cathode among the electron injection layer. It is.
  • a preferred embodiment of the present invention is an element containing a reducing dopant in an electron transporting region or an interface region between a cathode and an organic layer.
  • the reducing dopant is defined as a substance capable of reducing an electron transporting compound. Accordingly, various materials can be used as long as they have a certain reducibility, such as alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, alkali metal oxides, alkali metal halides, alkaline earth metals.
  • preferable reducing dopants include Na (work function: 2.36 eV), K (work function: 2.28 eV), Rb (work function: 2.16 eV), and Cs (work Function: 1. 95eV) Force at least one selected alkali metal, Ca (work function: 2.9 eV), Sr (work function: 2.0 to 2.5 eV), and Ba (work function: 2. 52 eV) Forces Group Forces Particularly preferred are those having a work function of 2.9 eV or less, including at least one selected alkaline earth metal.
  • a more preferable reducing dopant is at least one alkali metal selected from the group power consisting of K, Rb and Cs, more preferably Rb or Cs, and most preferably Cs. It is.
  • alkali metals can improve emission brightness and extend the life of organic EL devices by adding a relatively small amount to the electron injection region, which has a particularly high reducing ability.
  • a reducing dopant having a work function of 2.9 eV or less a combination of these two or more alkali metals is also preferred, particularly a combination containing Cs.
  • a combination of Cs and Na, Cs and K, Cs and Rb, or Cs, Na, and ⁇ is preferable.
  • an electron injection layer composed of an insulator or a semiconductor may be further provided between the cathode and the organic layer.
  • an insulator it is preferable to use at least one metal compound selected from the group consisting of alkali metal chalcogenides, alkaline earth metal chalcogenides, alkali metal halides, and alkaline earth metal halides. Good. If the electron injection layer is composed of these alkali metal chalcogenides or the like, it is preferable in that the electron injection property can be further improved.
  • preferred alkali metal chalcogenides include, for example, Li 0, LiO, Na S, Na Se and NaO.
  • Preferred alkaline earth metal chalcogenides include, for example, CaO, BaO, SrO, Be 0, BaS, and CaSe.
  • preferable alkali metal halides include, for example, LiF, NaF, KF, LiCl, KC1, and NaCl.
  • Preferred alkaline earth metal halides include, for example, CaF, BaF, SrF, MgF, and
  • Examples include fluorides such as BeF and halides other than fluorides.
  • the electron injection layer As a semiconductor constituting the electron injection layer, at least one element of Ba, Ca, Sr, Yb, Al, Ga, In, Li, Na, Cd, Mg, Si, Ta, Sb, and Zn is used. One kind or a combination of two or more kinds of oxides, nitrides, or oxynitrides are included.
  • the inorganic compound constituting the electron injection layer is preferably a microcrystalline or amorphous insulating thin film. If the electron injection layer is composed of these insulating thin films, a more uniform thin film is formed, and pixel defects such as dark spots can be reduced. Examples of such an inorganic compound include the above-mentioned alkali metal chalcogenides, alkaline earth metal lucogenides, alkali metal halides, and alkaline earth metal halides.
  • a cathode As a cathode, a metal, an alloy, an electrically conductive compound and a low work function (4 eV or less) What uses these mixtures as an electrode material is used.
  • electrode materials include sodium, sodium monopotassium alloy, magnesium, lithium, magnesium 'silver alloy, aluminum / acid aluminum, aluminum' lithium alloy, indium, and rare earth metals. .
  • This cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the transmittance for the light emission of the cathode is preferably larger than 10%.
  • the sheet resistance as a cathode is several hundred ⁇ or less.
  • the preferred film thickness is usually ⁇ ! To 1 m, preferably 50 to 200 nm.
  • organic EL applies an electric field to an ultra-thin film, pixel defects are likely to occur due to leaks and shorts. In order to prevent this, it is preferable to insert an insulating thin film layer between the pair of electrodes.
  • Examples of the material used for the insulating layer include aluminum oxide, lithium fluoride, lithium oxide, cesium fluoride, cesium oxide, magnesium oxide, magnesium fluoride, calcium oxide, calcium fluoride, fluoride.
  • Examples include cesium, cesium carbonate, aluminum nitride, titanium oxide, silicon oxide, germanium oxide, silicon nitride, boron nitride, molybdenum oxide, ruthenium oxide, and vanadium oxide.
  • An anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, a hole injection layer if necessary, and an electron injection layer as necessary are formed by the materials and methods exemplified above, and a cathode is further formed. This makes it possible to fabricate organic EL devices. In addition, organic EL elements can be fabricated from the cathode to the anode in the reverse order.
  • a thin film made of an anode material on a suitable translucent substrate is 1 ⁇ m or less, preferably 10 to An anode is formed by a method such as vapor deposition or sputtering so that the film thickness is in the range of 200 nm.
  • a hole transport layer is provided on the anode.
  • the hole transport layer can be formed by a vacuum deposition method, a spin coat method, a cast method, an LB method, or the like, but a homogeneous film can be obtained immediately and pinholes are generated. It is preferable to form a point force that is difficult to form by vacuum deposition.
  • the deposition conditions vary depending on the compound used (material of the hole transport layer), the crystal structure of the target hole transport layer, the recombination structure, etc. deposition source temperature 50 to 450 ° C, vacuum degree 10_ 7 to 10 _3 torr, vapor deposition rate 0. 01 ⁇ 50NmZ sec, a substrate temperature of - 50 to 300 ° C, be appropriately selected in the range of thickness of 5 nm to 5 mu m Is preferred.
  • the formation of the light-emitting layer in which the light-emitting layer is provided on the hole transport layer is also performed using a desired organic light-emitting material by a method such as vacuum deposition, sputtering, spin coating, or casting.
  • a method such as vacuum deposition, sputtering, spin coating, or casting.
  • vacuum deposition it is preferable to form the film by vacuum deposition from the viewpoints that a homogeneous film can be obtained immediately and pinholes are not easily generated.
  • the deposition conditions vary depending on the compound used, but can generally be selected from the same condition range as the hole transport layer.
  • an electron transport layer is provided on the light emitting layer.
  • the hole transport layer and the light emitting layer it is preferable to form by a vacuum evaporation method because it is necessary to obtain a homogeneous film.
  • the vapor deposition conditions can be selected from the same condition ranges as those for the hole transport layer and the light emitting layer.
  • a cathode can be stacked to obtain an organic EL device.
  • the cathode also has a metallic force, and vapor deposition or sputtering can be used. However, vacuum deposition is preferred to protect the underlying organic layer from damage during film formation.
  • the organic EL devices described so far are preferably produced from the anode to the cathode in a single vacuum.
  • the method for forming each layer of the organic EL device of the present invention is not particularly limited. Conventionally known vacuum deposition methods, molecular beam deposition methods, spin coating methods, dating methods, casting methods, bar coating methods, roll coating methods and the like can be used.
  • each organic layer of the organic EL device of the present invention is not particularly limited, but in general, if the film thickness is too thin, defects such as pinholes occur, and conversely, if it is too thick, a high applied voltage is required. Usually, the range of several nm to 1 ⁇ m is preferable.
  • a transparent electrode made of indium tin oxide having a thickness of 120 nm was provided on a glass substrate of 25 mm X 75 mm X O. 7 mm. This glass substrate was subjected to ultrasonic cleaning in isopropyl alcohol for 5 minutes, then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes, and this substrate was placed in a vacuum evaporation system.
  • the ionization potential of the hole transport layer was 5.5 eV.
  • the ion potential is a value measured by cyclic voltammetry or photoelectron spectroscopy.
  • the host material of the light emitting layer was measured in the same manner.
  • lithium fluoride was deposited to a thickness of 0.3 nm, and then aluminum was deposited to a thickness of 150 nm. This aluminum Z lithium fluoride serves as the cathode. In this way, an organic EL device was produced.
  • Table 2 shows the materials used, the ratio of I to I (I ⁇ ), etc., and the evaluation results of the device.
  • Example 1 an organic EL device was produced in the same manner except that the following compound (C-2) was used instead of the compound (C-1) when forming the electron transport layer. [Chemical 8]
  • Example 1 the organic transport layer was formed in the same manner except that tris (8-hydroxyquinonato) aluminum (hereinafter, Alq) was used instead of the compound (C-1) in forming the electron transport layer.
  • Alq tris (8-hydroxyquinonato) aluminum
  • Example 1 an organic EL device was produced in the same manner except that the following compound (A-3), which is a diaminoanthracene derivative, was used instead of the compound (A-1) when forming the light emitting layer. .
  • Example 3 when forming the electron transport layer, Alq was used instead of the compound (C-1).
  • the organic EL device of the present invention can be applied to fields such as various display devices, displays, backlights, illumination light sources, labels, signboards, interiors, etc., and is particularly suitable as a display device for a color display.

Abstract

　陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、通電により発光させたとき、発光スペクトル複数が発光ピークを有し、発光ピークのうち、最大発光ピーク強度（ＩＤ）と、最大発光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピーク強度（ＩＯ）が下記式（Ａ）の関係を満たす有機エレクトロルミネッセンス素子。 　　　　　　　　　ＩＯ／ＩＤ＜１／５０・・・（Ａ）

Description

有機エレクト口ルミネッセンス素子
技術分野
[0001] 本発明は、有機エレクト口ルミネッセンス (EL)素子に関し、さらに詳しくは、寿命が 長ぐ高発光効率発光が得られる有機 EL素子に関するものである。
背景技術
[0002] 有機 EL素子は、電界を印加することにより、陽極より注入された正孔と陰極より注 入された電子の再結合エネルギーにより蛍光物質が発光する原理を利用した自発 光素子である。
[0003] イーストマン 'コダック社の C. W. Tangらによる積層型素子による低電圧駆動有機 EL素子の報告（C. W. Tang, S. A. Vanslyke,アプライドフイジクッスレターズ (A pplied Physics Letters)、 51卷、 913頁、 1987年等）がなされて以来、有機材 料を構成材料とする有機 EL素子に関する研究が盛んに行われている。
[0004] Tangらは、トリス（8—キノリノール）アルミニウムを発光層に、トリフエ-ルジァミン誘 導体を正孔輸送層に用いた積層構造を採用している。積層構造の利点としては、発 光層への正孔の注入効率を高めることができ、陰極に注入された電子をブロックして 再結合により生成する励起子の生成効率を高めることができ、発光層内で生成した 励起子を閉じこめることができる等が挙げられる。この例のように、有機 EL素子の素 子構造としては、正孔輸送 (注入)層、電子輸送発光層の 2層型、又は正孔輸送 (注 入)層、発光層、電子輸送 (注入)層の 3層型構造等がよく知られている。こうした積層 型構造素子では注入された正孔と電子の再結合効率を高めるために、素子構造や 形成方法に種々の工夫がなされて 、る。
[0005] 特許文献 1には、ジシァノアントラセン誘導体とインデノペリレン誘導体を発光層に 、金属錯体を電子輸送層に用いた素子が開示されている。し力しながら、 CIE色度が (0. 63, 0. 37)であるため発光色が純赤色ではなぐ赤橙色であった。この素子に は発光層を突き抜けた正孔が電子輸送層に注入されており、その結果電子輸送層 にお!/ヽても電子と正孔が再結合し、電子輸送層である金属錯体が微少発光すること による色度の悪ィ匕があった。さらに正孔耐久性が低い電子輸送層が劣化することに より、寿命が著しく短くなつていた。
[0006] 特許文献 2には、ナフタセン誘導体とインデノペリレン誘導体を発光層に、電子輸 送層にナフタセン誘導体を用いた赤色素子が開示されて 、る。この素子は色純度が 高ぐ実用的な寿命も有している。しかしながら、この素子は色純度向上と長寿命化 を図るため、発光層と陰極の間に機能を分離した 2層の有機層 (電子輸送層と電子 注入層）を必要とし、素子構成が複雑であった。
[0007] 特許文献 3には、電子輸送層の発光を抑制する為に、発光層及び電子輸送層の バンドギャップよりも大きいバンドギャップを有する発光防止層が提案されている。し かし、この発光素子は、発光効率が約 lcdZAと不十分であった。
特許文献 1：特開 2001— 307885号公報
特許文献 2：特開 2003 - 338377号公報
特許文献 3：特開 2005 - 235564号公報
[0008] 本発明の目的は、色純度が高ぐ実用的な寿命を有する有機 EL素子を得ることで ある。
発明の開示
[0009] 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、陽極カゝら注入され た正孔が発光層と電子輸送層の界面に到達する素子において、発光層（ドーパント) 以外の層、特に電子輸送層の発する光を、ドーパントから発せられる光に比べ十分 に低 、レベルに減少した素子では、電子輸送層への正孔の注入を抑制できるため、 著しく寿命が向上し、また発光効率が高いことを見出し、本発明を完成させた。
[0010] 本発明によれば、以下の有機 EL素子が提供される。
1. 陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み 通電により発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、 前記発光ピークのうち、最大発光ピーク強度 (I )
Dと、最大発光ピークを示す波長よ り短波長における他の発光ピーク強度 (I )
oが下記式 (A)の関係を満たす有機エレク トロノレミネッセンス素子。 I /\ < 1/50· · · (A)
O D
2.前記最大発光ピーク強度 (I )と前記他の発光ピーク強度 (I )が、下記式 (B)の
D O
関係を満たす 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
I /\ < 1/100· · · (B)
O D
3.前記最大発光ピーク強度 (I )と前記他の発光ピーク強度 (I )が、下記式 (C)の
D O
関係を満たす 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
I /\ < 1/500· · · (C)
O D
4.前記正孔輸送層と発光層のイオンィ匕ポテンシャルの差（Δ ΐρ)が 0. 25eV以下で ある 1〜3のいずれかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
5.前記他の発光ピークが、前記電子輸送層の発光に由来する、 1〜4のいずれかに 記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
6.前記発光層が下記式（1)で表されるインデノペリレン誘導体を含有する 1〜5のい ずれかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[化 1]
Figure imgf000005_0001
[式中、 A〜A はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキル
1 16
チォ基、ァルケ-ル基、ァルケ-ルォキシ基、ァルケ-ルチオ基、芳香環含有アルキ ル基、芳香環含有アルキルォキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香 環ォキシ基、芳香環チォ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、 シァノ基、水酸基、—COOR1 (ここで、 R1は水素、アルキル基、ァルケ-ル基、芳香 環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、—COR2 (ここで、 R2は水素、アルキル基 、ァルケ-ル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は O COR3 (ここで、 R3はアルキル基、ァルケ-ル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環 基を表す)を表す。 A〜A のなかで隣接する基は互 、に結合して、置換して 、る炭
1 16
素原子と共に環を形成していてもよい。 ] 7.前記インデノペリレン誘導体力 ジベンゾテトラフヱ-ルペリフランテン誘導体であ る 6に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
8.前記発光層が、下記式（2)で表される化合物を含有する 1〜6のいずれかに記載 の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
X- (Y) (2)
(ここで、 Xは炭素環 2以上の縮合芳香族環基であり、 Yは置換もしくは無置換のァリ ール基、置換もしくは無置換のジァリールアミノ基、置換もしくは無置換のァリールァ ルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基力も選択される基である。 nは 1〜6 の整数であり、 nが 2以上の場合は Yは同じでも異なってもよい。 )
9.前記式（2)の Xが、ナフタセン，ピレン，ベンゾアントラセン，ペンタセン，ジベンゾ アントラセン，ベンゾピレン，ベンゾフノレ才レン，フノレ才ランテン，ベンゾフノレ才ランテ ン，ナフチルフルオランテン，ジベンゾフルオレン，ジベンゾピレン，ジベンゾフルオラ ンテン、ァセナフチルフルオランテン骨格の 1種以上を含有する 8に記載の有機エレ タトロルミネッセンス素子。
10.前記式（2)が、ナフタセン誘導体、ジァミノアントラセン誘導体、ナフソフルオラン テン誘導体、ジアミノビレン誘導体、ジァミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、ァ ミノアントラセン誘導体、アミノビレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群よ り選択される 1種以上の化合物である 8記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
11.前記電子輸送層が下記式（3)で表される化合物を含有する 1〜 10の 、ずれか に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
A-B (3)
(式中、 Aは炭素環 3以上の芳香族炭化水素残基であり、 Bは置換されてもよい複素 環基である。 )
12.前記式（3)で表される化合物力 アントラセン、フエナントレン、ナフタセン、ピレ ン、タリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フ ルオレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオラ ンテン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択さ れる 1以上の骨格を分子中に有する化合物である 11に記載の有機エレクト口ルミネッ センス素子。
13.前記式（3)で表される化合物が含窒素複素環化合物である 11に記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子。
14.前記含窒素複素環化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジ ン、キノリン、キノキサリン、アタリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフエナ ントロリンカ 選択される 1以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物である 13に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
15.前記含窒素複素環化合物が、下記式 (4)又は（5)で表されるベンゾイミダゾー ル誘導体である 13に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[化 2]
Figure imgf000007_0001
(式中、 Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置 換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を 有して 、てもよ 、炭素数 1〜20のアルキル基又は置換基を有して 、てもよ 、炭素数 1〜20のアルコキシ基で、
mは 0〜4の整数であり、
R4は、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を有していて もよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい 炭素数 1〜20のアルキル基又は炭素数 1〜20のアルコキシ基であり、
R5は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を 有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有して V、てもよ 、炭素数 1〜20のアルキル基又は置換基を有して!/、てもよ!/、炭素数 1〜20 のアルコキシ基であり、
Lは、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリーレン基、置換基を有していて もよ 、ピリジ-レン基、置換基を有して 、てもよ 、キノリニレン基又は置換基を有して
V、てもよ 、フルォレニレン基であり、
Arは、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を有していて もよ 、ピリジ-ル基又は置換基を有して 、てもよ 、キノリニル基である。 )
[0011] 本発明によれば、色純度が高ぐまた、長寿命な有機 EL素子を提供できる。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の有機 EL素子に係る一実施形態を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 本発明の有機 EL素子は、陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子 輸送層を含む。
図 1は、本発明の有機 EL素子の一例を示す断面図である。
有機 EL素子 1は、基板 10上に、陽極 20、正孔注入層 30、正孔輸送層 40、発光層 50、電子輸送層 60、電子注入層 70及び陰極 80を、この順に積層した構成をしてい る。この他、有機 EL素子は様々な構成をとることができる。
[0014] 本発明の素子は、電流密度を 0. l〜1000mAZcm2のいずれかの条件で発光さ せたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、発光ピークのうち、最大発光ピ ーク強度 (I )
Dと、最大発光ピークよりも短波長側の他の発光ピーク強度 (I )
Oが下記 式 (A)の関係を満たす。
I /\ < 1/50· · · (A)
O D
この要件を満たすことにより、発光効率が高ぐまた、長寿命な素子を得ることができ る。好ましくは、 I /\ く 1Ζ100 (式 (Β) )であり、特に好ましくは I ZI < 1/500 (
O D O D
式 (c) )である。
[0015] 尚、発光ピークは次の手順で決定する。まず、得られた有機 EL素子を電流密度が 0. 1〜 lOOOmAZcm2の範囲にある少なくとも一つの値の DC定電流で駆動するこ とにより発光させ、その発光のスペクトルを分光放射輝度計を用いて測定する。波長 は 380〜780nmを lnm間隔で測定する。
得られたスペクトルで最大の発光強度を示すピークの強度を (I )とし、また最大発
D
光ピークを示す波長より短波長における他の発光ピークの強度を Iとする。
O
[0016] 他の発光ピークは、電子輸送層の発光に由来するものであることが好ましい。電子 輸送層の発光を低減させることによって、特に、素子の寿命が改善できる。
[0017] 本発明の有機 EL素子の構成は、発光層を通り過ぎて電子輸送層まで到達する正 孔が存在する素子に有効である。例えば、正孔輸送層と発光層のイオンィ匕ポテンシ ャルの差（Δ ΐρ)が 0. 25eV以下である EL素子では、正孔が電子輸送層まで到達す る。
尚、イオンィ匕ポテンシャルの測定方法は、後述する実施例にて説明する。
[0018] 本発明の有機 EL素子は、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層に用いる材料を、 上記条件を満たすように選択することにより作製できる。特に、発光層及び電子輸送 層を形成する材料については、以下に説明するものを使用することが好ましい。
[0019] [発光層]
有機 EL素子の発光層は以下の機能を併せ持つものである。即ち、
(i)注入機能:電界印加時に陽極又は正孔注入'輸送層より正孔を注入することが でき、陰極又は電子注入 ·輸送層より電子を注入することができる機能
(ii)輸送機能：注入した電荷 (電子と正孔)を電界の力で移動させる機能
(iii)発光機能：電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能 がある。
但し、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよぐまた正 孔と電子の移動度で表される輸送能に大小があってもよいが、どちらか一方の電荷 を移動することが好ましい。
[0020] この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、 LB法等の公 知の方法を適用することができる。発光層は、特に分子堆積膜であることが好ましい ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、 溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通 常この分子堆積膜は、 LB法により形成された薄膜 (分子累積膜)とは凝集構造、高 次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、特開昭 57— 51781号公報に開示されているように、榭脂等の結着剤と材料 化合物とを溶剤に溶力して溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜ィ匕するこ とによっても、発光層を形成することができる。
[0021] 発光層は主にホスト材料とドーパント材料力もなる。発光層が含有するドーパント材 料のドープ濃度は、好ましくは 0. 1〜10%、より好ましくは、 0. 5〜2%である。従つ て本発明では、発光層のイオンィ匕ポテンシャルは、ホスト材料の値を意味する。
[0022] 本発明においてドーパント材料は、下記式（1)で表されるインデノペリレン誘導体が 好ましく使用でさる。
[化 3]
Figure imgf000010_0001
[式中、 A〜A はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキル
1 16
チォ基、ァルケ-ル基、ァルケ-ルォキシ基、ァルケ-ルチオ基、芳香環含有アルキ ル基、芳香環含有アルキルォキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香 環ォキシ基、芳香環チォ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、 シァノ基、水酸基、—COOR1 (ここで、 R1は水素、アルキル基、ァルケ-ル基、芳香 環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、 COR2 (ここで、 R2は水素、アルキル基 、ァルケ-ル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は O COR3 (ここで、 R3はアルキル基、ァルケ-ル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環 基を表す)を表す。 A〜A のなかで隣接する基は互 、に結合して、置換して 、る炭
1 16
素原子と共に環を形成していてもよい。 ]
[0023] インデノペリレン誘導体は、特に、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体であ ることが好ましい。
[0024] 本発明にお 、てホスト材料は、下記式（2)で表される化合物が好ましく使用できる。 X- (Y)n (2)
(ここで、 Xは炭素環 2以上の縮合芳香族環基であり、 Υは置換もしくは無置換のァリ ール基、置換もしくは無置換のジァリールアミノ基、置換もしくは無置換のァリールァ ルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基力も選択される基である。 ηは 1〜6 の整数であり、 ηが 2以上の場合は Υは同じでも異なってもよい。 )
[0025] 式（2)にお!/、て、 Xは、好ましくは、ナフタセン、ピレン、アントラセン、ペリレン、タリ セン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、ベンゾフ ルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフチルフルオランテン、ジベンゾ フルオレン、ジベンゾピレン、ジベンゾフルオランテン、ァセナフチルフルオランテン から選択される 1以上の骨格を含有する基である。より好ましくはナフタセン骨格又は アントラセン骨格を含有する。 Υは、好ましくは炭素数 12〜60のァリール基、ジァリー ルァミノ基であり、より好ましくは炭素数 12〜20のァリール基又は炭素数 12〜40の ジァリールアミノ基である。 ηは好ましくは 2である。
[0026] 式（2)の具体例としては、ナフタセン誘導体、ジァミノアントラセン誘導体、ナフソフ ルオランテン誘導体、ジアミノビレン誘導体、ジァミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘 導体、アミノアントラセン誘導体、アミノビレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体から なる群より選択される 1種以上の化合物が好ま 、。
[0027] [電子輸送層]
電子輸送層を形成する材料としては下記式（3)で表される化合物が好ま 、。
Α-Β· · · (3)
(式中、 Αは炭素環 3以上の芳香族炭化水素残基であり、 Bは置換されてもよい複素 環基である。 )
[0028] 式（3)の化合物は、好ましくは、アントラセン、フエナントレン、ナフタセン、ピレン、ク リセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フルォ レン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオランテ ン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択される 1以上の骨格を分子中に有する複素環化合物を 1種以上含有する。より好ましくは、 含窒素複素環化合物である。 含窒素複素環化合物は、さらに好ましくは、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジ ン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、アタリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン 及びフエナント口リンカ 選択される 1以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化 合物を 1種以上含有する。含窒素複素環化合物として、下記式 (4)又は（5)で表され るべンゾイミダゾール誘導体を例示できる。
[化 4]
Figure imgf000012_0001
(式中、 Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置 換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を 有して 、てもよ 、炭素数 1〜20のアルキル基又は置換基を有して 、てもよ 、炭素数 1〜20のアルコキシ基で、
mは 0〜4の整数であり、
R4は、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を有していて もよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい 炭素数 1〜20のアルキル基又は炭素数 1〜20のアルコキシ基であり、
R5は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を 有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有して V、てもよ 、炭素数 1〜20のアルキル基又は置換基を有して!/、てもよ!/、炭素数 1〜20 のアルコキシ基であり、
Lは、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリーレン基、置換基を有していて もよ 、ピリジ-レン基、置換基を有して 、てもよ 、キノリニレン基又は置換基を有して V、てもよ 、フルォレニレン基であり、
Arは、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を有していて もよ 、ピリジ-ル基又は置換基を有して 、てもよ 、キノリニル基である。 )
[0030] 式 (4)、 (5)で表されるベンゾイミダゾール誘導体は、好ましくは、 mが 0、 R4, が ァリール基、 Lが炭素数 6〜30 (より好ましくは炭素数 6〜20)のァリーレン基及び Ar が炭素数 6〜30のァリール基である。
[0031] 上述した正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を、上記条件を満たすように選択す る他は、本発明の有機 EL素子は従来公知の構成を採用することができる。以下、説 明する。
[0032] [有機 EL素子の構成]
本発明に用いられる有機 EL素子の代表的な構成例を示す。尚、本発明はこれに 限定されるものではない。
(1)陽極 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z陰極
(2)陽極 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z陰極
(3)陽極 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z電子注入層 Z陰極
(4)陽極 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z電子注入層 Z陰 極
(5)陽極 Z絶縁層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z陰極
(6)陽極 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z絶縁層 Z陰極
(7)陽極 z絶縁層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z絶縁層 Z陰極
(8)陽極 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z絶縁層 Z陰極
(9)陽極 Z絶縁層 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z電子注 入層 Z陰極
do)陽極 Z絶縁層 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z電子注 入層 Z絶縁層 Z陰極
等の構造を挙げることができる。
これらの中で通常（1) (2) (3) (4) (7) (8) (10)の構成が好ましく用いられる。 尚、本発明において、上記構成（3) (4) (9)及び（10)のように、電子輸送層及び電 子注入層をそれぞれ形成してもよいが、他の構成のように電子輸送層のみを形成し た場合も、従来の素子と比べて寿命を向上できる。
[0033] [透光性基板]
本発明の有機 EL素子は基板上に作製する。基板を通して発光を取り出すときは、 透光性基板を用いる。ここで 、う透光性基板は有機 EL素子を支持する基板であり、 400〜700nmの可視領域の光の透過率が 50%以上で、平滑な基板が好まし！/、。 具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ 石灰ガラス、ノ リウム 'ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケィ酸ガラス、ホウ ケィ酸ガラス、ノ リウムホウケィ酸ガラス、石英等が挙げられる。またポリマー板として は、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフアイ ド、ポリサルフォン等を挙げることができる。
[0034] [陽極]
有機薄膜 EL素子の陽極は、正孔を正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担う ものであり、 4. 5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。本発明に用いら れる陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金 (ITO)、酸ィ匕錫 (NESA)、 酸化インジウム亜鉛合金 (IZO)、金、銀、白金、銅等が適用できる。
これら材料は単独で用いることもできる力 これら材料同士の合金や、その他の元 素を添加した材料も適宜選択して用いることができる。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させる こと〖こより作製することができる。
発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の発光に対する透過率は 10%よ り大きくすることが好ましい。また陽極のシート抵抗は、数百 ΩΖ口以下が好ましい。 陽極の膜厚は材料にもよる力 通常 10nm〜l μ m、好ましくは 10〜200nmの範囲 で選択される。
[0035] [正孔注入、輸送層]
正孔輸送層は発光層への正孔注入を助け、発光領域まで輸送する層であって、正 孔移動度が大きぐイオンィ匕エネルギーが通常 5. 5eV以下と小さい。このような正孔 注入、輸送層としてはより低 、電界強度で正孔を発光層に輸送する材料が好ましぐ さらに正孔の移動度力 例えば 104〜106V/cmの電界印加時に、少なくとも 10_4c m2/V ·秒であれば好まし!/、。
正孔輸送層を形成する材料としては、前記の好ま U、性質を有するものであれば 特に制限はなぐ従来、光導伝材料において正孔の電荷輸送材料として慣用されて V、るものや、 EL素子の正孔注入層に使用される公知のものの中力 任意のものを選 択して用いることができる。
具体例として例えば、トリァゾール誘導体 (米国特許 3, 112, 197号明細書等参照 )、ォキサジァゾール誘導体 (米国特許 3, 189, 447号明細書等参照）、イミダゾー ル誘導体 (特公昭 37— 16096号公報等参照）、ポリアリールアルカン誘導体 (米国 特許 3, 615, 402号明細書、同第 3, 820, 989号明細書、同第 3, 542, 544号明 細書、特公昭 45— 555号公報、同 51— 10983号公報、特開昭 51— 93224号公報 、同 55— 17105号公報、同 56— 4148号公報、同 55— 108667号公報、同 55— 1 56953号公報、同 56— 36656号公報等参照）、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘 導体 (米国特許第 3, 180, 729号明細書、同第 4, 278, 746号明細書、特開昭 55 — 88064号公報、同 55— 88065号公報、同 49— 105537号公報、同 55— 51086 号公報、同 56— 80051号公報、同 56— 88141号公報、同 57— 45545号公報、同 54— 112637号公報、同 55— 74546号公報等参照）、フエ-レンジァミン誘導体（ 米国特許第 3, 615, 404号明細書、特公昭 51— 10105号公報、同 46— 3712号 公報、同 47— 25336号公報、特開昭 54— 53435号公報、同 54— 110536号公報 、同 54— 119925号公報等参照）、ァリールァミン誘導体 (米国特許第 3, 567, 450 号明細書、同第 3, 180, 703号明細書、同第 3, 240, 597号明細書、同第 3, 658 , 520号明細書、同第 4, 232, 103号明細書、同第 4, 175, 961号明細書、同第 4 , 012, 376号明細書、特公昭 49— 35702号公報、同 39— 27577号公報、特開昭 55— 144250号公報、同 56— 119132号公報、同 56— 22437号公報、西独特許 第 1, 110, 518号明細書等参照）、ァミノ置換カルコン誘導体 (米国特許第 3, 526, 501号明細書等参照）、ォキサゾール誘導体 (米国特許第 3, 257, 203号明細書等 に開示のもの）、スチリルアントラセン誘導体 (特開昭 56— 46234号公報等参照）、フ ルォレノン誘導体 (特開昭 54— 110837号公報等参照）、ヒドラゾン誘導体 (米国特 許第 3, 717, 462号明細書、特開昭 54— 59143号公報、同 55— 52063号公報、 同 55— 52064号公報、同 55— 46760号公報、同 55— 85495号公報、同 57— 11 350号公報、同 57— 148749号公報、特開平 2— 311591号公報等参照）、スチル ベン誘導体 (特開昭 61— 210363号公報、同第 61— 228451号公報、同 61— 146 42号公報、同 61— 72255号公報、同 62— 47646号公報、同 62— 36674号公報、 同 62— 10652号公報、同 62— 30255号公報、同 60— 93455号公報、同 60— 94 462号公報、同 60— 174749号公報、同 60— 175052号公報等参照）、シラザン誘 導体 (米国特許第 4, 950, 950号明細書）、ポリシラン系（特開平 2— 204996号公 報）、ァニリン系共重合体 (特開平 2— 282263号公報）、特開平 1 211399号公報 に開示されている導電性高分子オリゴマー (特にチォフェンオリゴマー)等を挙げるこ とがでさる。
[0037] 好ましくは以下の式 (6)で示す材料が用いられる。
Q1 -G-Q2 (6)
(式中、 Q1及び Q2は少なくともひとつの三級アミンを有する部位であり、 Gは連結基 である。 )
[0038] さらに好ましくは以下の式（7)で示すアミン誘導体である。
[化 5]
Figure imgf000016_0001
[式（7)中、 Ai^ Ar4は置換もしくは無置換の核炭素数 6〜50の芳香族環、又は置 換もしくは無置換の核原子数 5〜50の複素芳香族環である。 R6、 R7は置換基であり 、 s、 tはそれぞれ 0〜4の整数である。
Ar1及び Ar2、 Ar3及び Ar4はそれぞれ連結して環状構造を形成してもよ ヽ。
R6及び R7もそれぞれ連結して環状構造を形成してもよ ヽ。 ]
Ai^ Ar4の置換基、及び R6、 R7は、置換もしくは無置換の核炭素数 6〜50の芳香 族環、置換もしくは無置換の核原子数 5〜50の複素芳香族環、炭素数 1〜50のアル キル基、炭素数 1〜50のアルコキシ基、炭素数 1〜50のアルキルァリール基、炭素 数 1〜50のァラルキル基、スチリル基、核炭素数 6〜50の芳香族環もしくは核原子 数 5〜50の複素芳香族環で置換されたァミノ基、核炭素数 6〜50の芳香族環もしく は核原子数 5〜50の複素芳香族環で置換されたァミノ基で置換された核炭素数 6〜 50の芳香族環もしくは核原子数 5〜50の複素芳香族環である。
[0040] 正孔輸送層は、さらに正孔の注入を助けるために別途正孔注入層を設けることもで きる。正孔注入層の材料としては正孔輸送層と同様の材料を使用することができるが 、ボルフイリンィ匕合物（特開昭 63— 2956965号公報等に開示のもの）、芳香族第三 級ァミン化合物及びスチリルアミン化合物 (米国特許第 4, 127, 412号明細書、特開 昭 53— 27033号公報、同 54— 58445号公報、同 54— 149634号公報、同 54— 6 4299号公報、同 55— 79450号公報、同 55— 144250号公報、同 56— 119132号 公報、同 61— 295558号公報、同 61— 98353号公報、同 63— 295695号公報等 参照）、特に芳香族第三級アミンィ匕合物を用いることが好ましい。
[0041] また、米国特許第 5, 061, 569号に記載されている 2個の縮合芳香族環を分子内 に有する、例えば 4, 4，一ビス（N— (1—ナフチル） N—フエ-ルァミノ）ビフエ-ル (以下 NPDと略記する）、また特開平 4— 308688号公報に記載されているトリフエ- ルァミンユニットが 3つスターバースト型に連結された 4, 4，， 4"—トリス（N— (3—メ チルフエ-ル）—N—フエ-ルァミノ）トリフエ-ルァミン（以下 MTDATAと略記する） 等を挙げることができる。
特に好ましくは式 (6)又は（7)で示す材料である。
また、芳香族ジメチリディン系化合物の他、 p型 Si、 p型 SiC等の無機化合物も正孔 注入層の材料として使用することができる。
[0042] 正孔注入、輸送層は上述したィ匕合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キヤ スト法、 LB法等の公知の方法により薄膜ィ匕することにより形成することができる。正孔 注入、輸送層としての膜厚は特に制限はないが、通常は 5nm〜5 mである。この正 孔注入、輸送層は、上述した材料の一種又は二種以上カゝらなる一層で構成されても よいし、又は前記正孔注入、輸送層とは別種の化合物力 なる正孔注入、輸送層を 積層したものであってもよい。 [0043] また、有機半導体層も正孔輸送層の一部であるが、これは発光層への正孔注入又 は電子注入を助ける層であって、 10_ 1GSZcm以上の導電率を有するものが好適で ある。このような有機半導体層の材料としては、含チォフェンオリゴマーゃ特開平 8— 193191号公報に開示してある含ァリールァミンオリゴマー等の導電性オリゴマー、 含ァリールァミンデンドリマー等の導電性デンドリマー等を用いることができる。
[0044] [電子注入層]
電子注入層は発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きぐ また付着改善層は、この電子注入層の中で特に陰極との付着がよい材料カゝらなる層 である。
[0045] 本発明の好ましい形態に、電子を輸送する領域又は陰極と有機層の界面領域に、 還元性ドーパントを含有する素子がある。ここで、還元性ドーパントとは、電子輸送性 化合物を還元ができる物質と定義される。従って、一定の還元性を有するものであれ ば、様々なものが用いられ、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、 アルカリ金属の酸化物、アルカリ金属のハロゲン化物、アルカリ土類金属の酸化物、 アルカリ土類金属のハロゲンィ匕物、希土類金属の酸ィ匕物又は希土類金属のハロゲン 化物、アルカリ金属の有機錯体、アルカリ土類金属の有機錯体、希土類金属の有機 錯体力 なる群力 選択される少なくとも一つの物質を好適に使用することができる。
[0046] また、より具体的に、好ましい還元性ドーパントとしては、 Na (仕事関数： 2. 36eV) 、 K (仕事関数： 2. 28eV)、Rb (仕事関数： 2. 16eV)及び Cs (仕事関数： 1. 95eV) 力 なる群力 選択される少なくとも一つのアルカリ金属や、 Ca (仕事関数： 2. 9eV) 、 Sr (仕事関数： 2. 0〜2. 5eV)、及び Ba (仕事関数： 2. 52eV)力 なる群力 選択 される少なくとも一つのアルカリ土類金属が挙げられる仕事関数が 2. 9eV以下のも のが特に好ましい。これらのうち、より好ましい還元性ドーパントは、 K、 Rb及び Csか らなる群力 選択される少なくとも一つのアルカリ金属であり、さらに好ましくは、 Rb又 は Csであり、最も好ましのは、 Csである。これらのアルカリ金属は、特に還元能力が 高ぐ電子注入域への比較的少量の添加により、有機 EL素子における発光輝度の 向上や長寿命化が図られる。また、仕事関数が 2. 9eV以下の還元性ドーパントとし て、これら 2種以上のアルカリ金属の組合わせも好ましぐ特に、 Csを含んだ組み合 わせ、例えば、 Csと Na、 Csと K、 Csと Rb又は Csと Naと Κとの組み合わせであること が好ましい。 Csを組み合わせて含むことにより、還元能力を効率的に発揮することが でき、電子注入域への添加により、有機 EL素子における発光輝度の向上や長寿命 化が図られる。
[0047] 本発明においては陰極と有機層の間に絶縁体や半導体で構成される電子注入層 をさらに設けてもよい。この時、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上さ せることができる。このような絶縁体としては、アルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土 類金属カルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲ ン化物からなる群から選択される少なくとも一つの金属化合物を使用するのが好まし い。電子注入層がこれらのアルカリ金属カルコゲナイド等で構成されていれば、電子 注入性をさらに向上させることができる点で好ましい。具体的に、好ましいアルカリ金 属カルコゲナイドとしては、例えば、 Li 0、 LiO、 Na S、 Na Se及び NaOが挙げられ
2 2 2
、好ましいアルカリ土類金属カルコゲナイドとしては、例えば、 CaO、 BaO、 SrO、 Be 0、 BaS、及び CaSeが挙げられる。また、好ましいアルカリ金属のハロゲン化物として は、例えば、 LiF、 NaF、 KF、 LiCl、 KC1及び NaCl等が挙げられる。また、好ましい アルカリ土類金属のハロゲン化物としては、例えば、 CaF、 BaF、 SrF、 MgF及び
2 2 2 2
BeFといったフッ化物や、フッ化物以外のハロゲン化物が挙げられる。
2
[0048] また、電子注入層を構成する半導体としては、 Ba、 Ca、 Sr、 Yb、 Al、 Ga、 In、 Li、 Na、 Cd、 Mg、 Si、 Ta、 Sb及び Znの少なくとも一つの元素を含む酸化物、窒化物又 は酸ィ匕窒化物等の一種単独又は二種以上の組み合わせが挙げられる。また、電子 注入層を構成する無機化合物が、微結晶又は非晶質の絶縁性薄膜であることが好 ましい。電子注入層がこれらの絶縁性薄膜で構成されていれば、より均質な薄膜が 形成されるために、ダークスポット等の画素欠陥を減少させることができる。尚、このよ うな無機化合物としては、上述したアルカリ金属カルコゲナイド、アルカリ土類金属力 ルコゲナイド、アルカリ金属のハロゲン化物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物等 が挙げられる。
[0049] [陰極]
陰極としては仕事関数の小さい (4eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物及びこ れらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例とし ては、ナトリウム、ナトリウム一カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム '銀 合金、アルミニウム/酸ィ匕アルミニウム、アルミニウム 'リチウム合金、インジウム、希土 類金属等が挙げられる。
[0050] この陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成さ せること〖こより、作製することができる。
ここで発光層からの発光を陰極力 取り出す場合、陰極の発光に対する透過率は 1 0%より大きくすることが好ましい。
また、陰極としてのシート抵抗は数百 Ω Ζ口以下が好ましぐ膜厚は通常 ΙΟηπ！〜 1 m、好ましくは 50〜200nmである。
[0051] [絶縁層]
有機 ELは超薄膜に電界を印可するために、リークやショートによる画素欠陥が生じ やすい。これを防止するために、一対の電極間に絶縁性の薄膜層を挿入することが 好ましい。
[0052] 絶縁層に用いられる材料としては例えば酸ィ匕アルミニウム、弗化リチウム、酸化リチ ゥム、弗化セシウム、酸化セシウム、酸化マグネシウム、弗化マグネシウム、酸化カル シゥム、弗化カルシウム、弗化セシウム、炭酸セシウム、窒化アルミニウム、酸化チタン 、酸化珪素、酸化ゲルマニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化モリブデン、酸化ルテ ユウム、酸ィ匕バナジウム等が挙げられる。
これらの混合物や積層物を用いてもょ ヽ。
[0053] [有機 EL素子の作製例]
以上例示した材料及び方法により陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、必要 に応じて正孔注入層、及び必要に応じて電子注入層を形成し、さらに陰極を形成す ること〖こより有機 EL素子を作製することができる。また陰極から陽極へ、前記と逆の 順序で有機 EL素子を作製することもできる。
[0054] 以下、透光性基板上に陽極 Z正孔輸送層 Z発光層 Z電子輸送層 Z陰極が順次 設けられた構成の有機 EL素子の作製例を記載する。
まず、適当な透光性基板上に陽極材料からなる薄膜を 1 μ m以下、好ましくは 10〜 200nmの範囲の膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成して陽極 を作製する。次にこの陽極上に正孔輸送層を設ける。正孔輸送層の形成は、前述し たように真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、 LB法等の方法により行うことができ るが、均質な膜が得られやすぐかつピンホールが発生しにくい等の点力も真空蒸着 法により形成することが好ましい。真空蒸着法により正孔輸送層を形成する場合、そ の蒸着条件は使用する化合物 (正孔輸送層の材料)、目的とする正孔輸送層の結晶 構造や再結合構造等により異なるが、一般に蒸着源温度 50〜450°C、真空度 10_7 〜10_3torr、蒸着速度 0. 01〜50nmZ秒、基板温度— 50〜300°C、膜厚 5nm〜 5 μ mの範囲で適宜選択することが好ましい。
[0055] 次に、正孔輸送層上に発光層を設ける発光層の形成も、所望の有機発光材料を 用いて真空蒸着法、スパッタリング、スピンコート法、キャスト法等の方法により有機発 光材料を薄膜ィ匕することにより形成できるが、均質な膜が得られやすぐかつピンホ ールが発生しにく 、等の点から真空蒸着法により形成することが好まし、。真空蒸着 法により発光層を形成する場合、その蒸着条件は使用する化合物により異なるが、 一般的に正孔輸送層と同じような条件範囲の中から選択することができる。
[0056] 次に、この発光層上に電子輸送層を設ける。正孔輸送層、発光層と同様、均質な 膜を得る必要から真空蒸着法により形成することが好ま ヽ。蒸着条件は正孔輸送 層、発光層と同様の条件範囲から選択することができる。
最後に陰極を積層して有機 EL素子を得ることができる。
[0057] 陰極は金属力も構成されるもので、蒸着法、スパッタリングを用いることができる。し かし、下地の有機物層を製膜時の損傷力 守るためには真空蒸着法が好ましい。 これまで記載してきた有機 EL素子の作製は一回の真空引きで一貫して陽極から陰 極まで作製することが好ま 、。
[0058] 本発明の有機 EL素子の各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空 蒸着法、分子線蒸着法、スピンコーティング法、デイツビング法、キャスティング法、バ 一コート法、ロールコ一ト法等による形成方法を用いることができる。
[0059] 本発明の有機 EL素子の各有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄 すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすぐ逆に厚すぎると高い印加電圧が必要とな り効率が悪くなるため、通常は数 nmから 1 μ mの範囲が好ましい。
[実施例]
[0060] 実施例 1
25mm X 75mm X O. 7mmのガラス基板上に、膜厚 120nmのインジウムスズ酸化 物からなる透明電極を設けた。このガラス基板をイソプロピルアルコール中で超音波 洗浄を 5分間行なった後、 UVオゾン洗浄を 30分間行ない、真空蒸着装置にこの基 板を設置した。
[0061] その基板に、まず、正孔注入層として、 Ν，， N，，—ビス [4— (ジフエ-ルァミノ）フエ -ル]— N，， N，，一ジフエ-ルビフエ-ルー 4, 4，一ジァミンを 60nmの厚さに蒸着し た後、その上に正孔輸送層として、 N, N'—ビス [4'— {N— (ナフチル— 1—ィル） —N—フエ-ル}アミノビフエ-ル一 4—ィル]—N—フエ-ルァミンを lOnmの厚さに 着した。
尚、正孔輸送層のイオン化ポテンシャルは 5. 5eVであった。
[0062] ここで、イオンィ匕ポテンシャルはサイクリックボルタンメトリーまたは光電子分光法で 測定した値である。発光層のホスト材料も同様にして測定した。
[0063] 次いで、発光層として、ナフタセン誘導体である下記化合物 (A— 1)とインデノペリ レン誘導体である下記化合物（B)を重量比 40 : 0. 4で同時蒸着し、 40nmの厚さに 着した。
[化 6]
Figure imgf000023_0001
(A - 1 )
イオン化ポテンシャル： 5.
Figure imgf000023_0002
(B)
[0064] 次に、電子輸送層として、下記化合物（C— 1)を 30nmの厚さに蒸着した。
[化 7]
Figure imgf000023_0003
(C一 1 )
[0065] 次に、弗ィ匕リチウムを 0. 3nmの厚さに蒸着し、次いでアルミニウムを 150nmの厚さ に蒸着した。このアルミニウム Z弗化リチウムは陰極として働く。このようにして有機 E L素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度 lOmAZcm2にて、駆動電 圧 4. IV、発光輝度 1135cdZm2の赤色発光が得られ、色度座標は（0. 67, 0. 33 )、効率は 11. 35cdZAであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度 は、ドーパント由来のピーク強度の 1/522であった。また、初期輝度 5000cdZm2 での直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の 80%に達したときの駆動時 間は 2041時間であった。 実施例 1及び以下の実施例、比較例で作製した素子の分光放射輝度計で測定し た発光スペクトルにおける、最大ピーク波長と短波長側の 2番目に大きいピーク波長 及び相対強度を表 1に示す。
また、使用材料、 Iと Iの比 (I Λ )等、及び素子の評価結果を表 2に示す。
ο D O D
[表 1]
Figure imgf000024_0001
[表 2]
Figure imgf000025_0001
実施例 2
実施例 1において、電子輸送層を形成する際に、化合物（C—1)の代わりに下記化 合物 (C— 2)を用いたこと以外は同様にして有機 EL素子を作製した。 [化 8]
Figure imgf000026_0001
( C - 2 )
[0069] 得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度 lOmAZcm2にて、駆動電 圧 4. 5V、発光輝度 716cdZm2の赤色発光が得られ、色度座標は（0. 65, 0. 33) 、効率は 7. 16cdZAであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、 ドーパント由来のピーク強度の 1Z59であった。また、初期輝度 5000cdZm2での直 流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の 80%に達したときの駆動時間は 11 90時間であった。
[0070] 比較例 1
実施例 1において、電子輸送層を形成する際に、化合物（C— 1)の代わりにトリス（ 8—ヒドロキシキノナト）アルミニウム（以下、 Alq )を用いたこと以外は同様にして有機
3
EL素子を作製した。
[化 9]
Figure imgf000026_0002
A 1 q 3
イオン化ポテンシャル： 5. 7 e V 得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度 lOmAZcm2にて、駆動電 圧 4. 9V、発光輝度 703cdZm2の赤色発光が得られ、色度座標は（0. 65, 0. 35) 、効率は 7. 03cdZAであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、 ドーパント由来のピーク強度の 1Z22であった。また、初期輝度 5000cdZm2での直 流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の 80%に達したときの駆動時間は 36 0時間であった。
[0072] 実施例 3
実施例 1において、発光層を形成する際に、化合物 (A—1)の代わりにジァミノアン トラセン誘導体である下記化合物 (A— 3)を用いたこと以外は同様にして有機 EL素 子を作製した。
[化 10]
Figure imgf000027_0001
(A - 3 )
ィォン化ポテンシャル ： 5. 5 e V
[0073] 得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度 lOmAZcm2にて、駆動電 圧 4. IV、発光輝度 978cdZm2の赤色発光が得られ、色度座標は（0. 67, 0. 33) 、効率は 9. 78cdZAであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、 ドーパント由来のピーク強度の 1/184であった。また、初期輝度 5000cd/m2での 直流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の 80%に達したときの駆動時間は 1544時間であった。
[0074] 比較例 2
実施例 3において、電子輸送層を形成する際に、化合物（C— 1)の代わりに Alqを
3 用いたこと以外は同様にして有機 EL素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度 lOmAZcm2にて、駆動電 圧 5. 3V、発光輝度 622cdZm2の赤色発光が得られ、色度座標は（0. 65, 0. 35) 、効率は 6. 22cdZAであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、 ドーパント由来のピーク強度の 1Z20であった。また、初期輝度 5000cdZm2での直 流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の 80%に達したときの駆動時間は 31 0時間であった。
[0075] 比較例 3
比較例 1において、発光層を形成する際に、化合物 (A— 1)の代わりに Alqを用い
3 たこと以外は同様にして有機 EL素子を作製した。
得られた素子に通電試験を行なったところ、電流密度 lOmAZcm2にて、駆動電 圧 9. 4V、発光輝度 140cdZm2の赤色発光が得られ、色度座標は（0. 58, 0. 38) 、効率は 1. 40cdZAであった。このときドーパント以外の材料由来のピーク強度は、 ドーパント由来のピーク強度の 1Z9であった。また、初期輝度 5000cdZm2での直 流の連続通電試験を行なったところ、初期輝度の 80%に達したときの駆動時間は 20 時間であった。
産業上の利用可能性
[0076] 本発明の有機 EL素子は、各種表示装置、ディスプレイ、バックライト、照明光源、標 識、看板、インテリア等の分野に適用でき、特にカラーディスプレイの表示素子として 適している。

Claims

請求の範囲
陽極と陰極間に少なくとも正孔輸送層、発光層及び電子輸送層をこの順に含み、 通電により発光させたとき、発光スペクトルが複数の発光ピークを有し、 前記発光ピークのうち、最大発光ピーク強度 (I )と、最大発光ピークを示す波長よ
D
り短波長における他の発光ピーク強度 (I )が下記式 (A)の関係を満たす有機エレク
o
トロノレミネッセンス素子。
I /\ < 1/50· · · (A)
前記最大発光ピーク強度 (I )と前記他の発光ピーク強度 (I )が、下記式 (B)の関
D O
係を満たす請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
I /\ < 1/100· · · (Β)
前記最大発光ピーク強度 (I )と前記他の発光ピーク強度 (I )が、下記式 (C)の関
D O
係を満たす請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
I /\ < 1/500· · · (C)
[4] 前記正孔輸送層と発光層のイオンィ匕ポテンシャルの差（ Δ Ip)が 0. 25eV以下であ る請求項 1〜3のいずれかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[5] 前記他の発光ピークが、前記電子輸送層の発光に由来する、請求項 1〜4のいず れかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[6] 前記発光層が下記式（1)で表されるインデノペリレン誘導体を含有する請求項 1〜
5のいずれかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[化 11]
Figure imgf000029_0001
[式中、 A〜A はそれぞれ、水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルキル
1 16
チォ基、ァルケ-ル基、ァルケ-ルォキシ基、ァルケ-ルチオ基、芳香環含有アルキ ル基、芳香環含有アルキルォキシ基、芳香環含有アルキルチオ基、芳香環基、芳香 環ォキシ基、芳香環チォ基、芳香環アルケニル基、アルケニル芳香環基、アミノ基、 シァノ基、水酸基、—COOR1 (ここで、 R1は水素、アルキル基、ァルケ-ル基、芳香 環含有アルキル基又は芳香環基を表す）、 COR2 (ここで、 R2は水素、アルキル基 、ァルケ-ル基、芳香環含有アルキル基、芳香環基又はアミノ基を表す）、又は O COR3 (ここで、 R3はアルキル基、ァルケ-ル基、芳香環含有アルキル基又は芳香環 基を表す)を表す。 A〜A のなかで隣接する基は互 、に結合して、置換して 、る炭
1 16
素原子と共に環を形成していてもよい。 ]
[7] 前記インデノペリレン誘導体が、ジベンゾテトラフェニルペリフランテン誘導体である 請求項 6に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[8] 前記発光層が、下記式（2)で表される化合物を含有する請求項 1〜6のいずれ力ゝ に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
X— (Y) (2)
(ここで、 Xは炭素環 2以上の縮合芳香族環基であり、 Yは置換もしくは無置換のァリ ール基、置換もしくは無置換のジァリールアミノ基、置換もしくは無置換のァリールァ ルキル基及び置換もしくは無置換のアルキル基力も選択される基である。 nは 1〜6 の整数であり、 nが 2以上の場合は Yは同じでも異なってもよい。 )
[9] 前記式（2)の Xが、ナフタセン，ピレン，ベンゾアントラセン，ペンタセン，ジベンゾァ ントラセン，ベンゾピレン，ベンゾフルオレン，フルオランテン，ベンゾフルオランテン， ナフチルフルオランテン，ジベンゾフルオレン，ジベンゾピレン，ジベンゾフルオラン テン、ァセナフチルフルオランテン骨格の 1種以上を含有する請求項 8に記載の有機 エレクトロノレミネッセンス素子。
[10] 前記式（2)力 ナフタセン誘導体、ジァミノアントラセン誘導体、ナフソフルオランテ ン誘導体、ジアミノビレン誘導体、ジァミノペリレン誘導体、ジベンジジン誘導体、アミ ノアントラセン誘導体、アミノビレン誘導体及びジベンゾクリセン誘導体からなる群より 選択される 1種以上の化合物である請求項 8記載の有機エレクト口ルミネッセンス素 子。
[11] 前記電子輸送層が下記式 (3)で表される化合物を含有する請求項 1〜10のいず れかに記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
A— B (3) (式中、 Aは炭素環 3以上の芳香族炭化水素残基であり、 Bは置換されてもよい複素 環基である。 )
[12] 前記式（3)で表される化合物力 アントラセン、フエナントレン、ナフタセン、ピレン、 タリセン、ベンゾアントラセン、ペンタセン、ジベンゾアントラセン、ベンゾピレン、フル オレン、ベンゾフルオレン、フルオランテン、ベンゾフルオランテン、ナフソフルオラン テン、ジベンゾフルオレン、ジベンゾピレン及びジベンゾフルオランテンから選択され る 1以上の骨格を分子中に有する化合物である請求項 11に記載の有機エレクトロル ミネッセンス素子。
[13] 前記式（3)で表される化合物が含窒素複素環化合物である請求項 11に記載の有 機エレクト口ルミネッセンス素子。
[14] 前記含窒素複素環化合物が、ピリジン、ピリミジン、ピラジン、ピリダジン、トリアジン 、キノリン、キノキサリン、アタリジン、イミダゾピリジン、イミダゾピリミジン及びフエナント 口リンカ 選択される 1以上の骨格を分子中に有する含窒素複素環化合物である請 求項 13に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[15] 前記含窒素複素環化合物が、下記式 (4)又は（5)で表されるベンゾイミダゾール誘 導体である請求項 13に記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[化 12]
Figure imgf000031_0001
(式中、 Rは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置 換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を 有して 、てもよ 、炭素数 1〜20のアルキル基又は置換基を有して 、てもよ 、炭素数 1〜20のアルコキシ基で、
mは 0〜4の整数であり、
R4は、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を有していて もよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい 炭素数 1〜20のアルキル基又は炭素数 1〜20のアルコキシ基であり、
R5は、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を 有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有して
V、てもよ 、炭素数 1〜20のアルキル基又は置換基を有して!/、てもよ!/、炭素数 1〜20 のアルコキシ基であり、
Lは、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリーレン基、置換基を有していて もよ 、ピリジ-レン基、置換基を有して 、てもよ 、キノリニレン基又は置換基を有して
V、てもよ 、フルォレニレン基であり、
Arは、置換基を有していてもよい炭素数 6〜60のァリール基、置換基を有していて もよ 、ピリジ-ル基又は置換基を有して 、てもよ 、キノリニル基である。 )
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