JP5153235B2 - Organic light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、有機発光素子に関する。 The present invention relates to an organic light emitting device.
有機発光素子は、陽極と陰極と間に有機化合物を含む薄膜が配置されている素子である。各電極からホール及び電子を注入することにより、発光性の有機化合物の励起子を生成させ、この励起子が基底状態に戻る際に有機発光素子は光を放射する。 An organic light emitting element is an element in which a thin film containing an organic compound is disposed between an anode and a cathode. By injecting holes and electrons from each electrode, excitons of a luminescent organic compound are generated, and the organic light emitting element emits light when the excitons return to the ground state.
非特許文献１には、機能分離型２層構成の有機発光素子が報告されている。非特許文献１で報告されている有機発光素子では、電子輸送材料及び発光材料としてアルミニウムキノリノール錯体が使用され、ホール輸送材料としてトリフェニルアミン誘導体が使用されている。 Non-Patent Document 1 reports an organic light-emitting device having a function separation type two-layer structure. In the organic light emitting device reported in Non-Patent Document 1, an aluminum quinolinol complex is used as an electron transport material and a light emitting material, and a triphenylamine derivative is used as a hole transport material.
また最近では、Ｉｒ（ｐｐｙ）3等のイリジウム錯体を発光材料として用いた燐光性有機発光素子が注目されている（非特許文献２）。これらの燐光性有機発光素子においては、従来の蛍光発光素子では積極的に利用されなかった三重項励起子を、燐光というプロセスを経て発光として活用する。従って、従来の蛍光発光素子に比べて高い発光効率を得ることが可能である。しかしながら、非特許文献２等のように常温で高効率に燐光発光する物質は稀であり、材料選択の自由度が非常に少ないという問題点があった。 Recently, a phosphorescent organic light-emitting element using an iridium complex such as Ir (ppy) 3 as a light-emitting material has attracted attention (Non-Patent Document 2). In these phosphorescent organic light-emitting elements, triplet excitons that have not been actively used in conventional fluorescent light-emitting elements are utilized as light emission through a process called phosphorescence. Therefore, it is possible to obtain high luminous efficiency as compared with the conventional fluorescent light emitting device. However, as in Non-Patent Document 2, etc., there are rare substances that emit phosphorescence with high efficiency at room temperature, and there is a problem that the degree of freedom in material selection is very small.
一方、非特許文献３には、蛍光発光素子であっても２つの三重項励起子から一重項励起子を生成する過程（三重項−三重項消滅）によって、三重項励起子を発光（蛍光発光）に利用できる場合があることが示唆されている。
On the other hand, Non-Patent
本発明は、発光効率の高い、蛍光発光の有機発光素子を得ることを目的とする。 An object of the present invention is to obtain a fluorescent organic light emitting device having high luminous efficiency.
発明者等は、上述の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。 The inventors have intensively studied to solve the above problems, and as a result, the present invention has been completed.
即ち、本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され、該陽極と接するホール輸送層と、該陰極と接する電子輸送層と、から構成され、該ホール輸送層と該電子輸送層とが接しており、該電子輸送層が、該ホール輸送層側から順に、蛍光発光する第一の材料のみからなり該ホール輸送層と接する第一の発光領域と、該第一の材料と第二の材料とのみからなり該第一の材料由来の発光を発する第二の発光領域と、該第一の材料のみからなり発光しない第三の領域と、からなり、該第二の材料が該第一の発光領域にて生じた三重項励起子をトラップした後、該第二の発光領域にて一重項励起子が生成され、該一重項励起子が該第二の材料から該第二の発光領域に含まれる該第一の材料へ移動することで、該第二の発光領域において該第一の材料由来の発光が発せられ、該第二の材料のエネルギーギャップが該第一の材料のエネルギーギャップよりも大きく、該第二の材料の最低三重項励起エネルギー準位が、該第一の材料の最低三重項励起エネルギー準位よりも小さく、該第一の材料と該第二の材料とが下記関係式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする。
ＥＨ１＞ＥＨ２ （１）
ＥＬ１＜ＥＬ２ （２）
（式（１）において、ＥＨ１は、第一の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表し、ＥＨ２は、第二の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表す。式（２）において、ＥＬ１は、第一の材料の最低空軌道エネルギー準位を表し、ＥＬ２は、第二の材料の最低空軌道エネルギー準位を表す。）
また本発明の有機発光素子の他の態様としては、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持され、該陽極と接するホール輸送層と、該陰極と接する電子輸送と、から構成され、該ホール輸送層と該電子輸送層とが接しており、該ホール輸送層が、該電子輸送層側から順に、蛍光発光する第一の材料のみからなり該電子輸送層と接する第一の発光領域と、該第一の材料と第二の材料とのみからなり該第一の材料由来の発光を発する第二の発光領域と、該第一の材料のみからなり発光しない第三の領域と、からなり、該第二の材料が該第一の発光領域にて生じた三重項励起子をトラップした後、該第二の発光領域にて一重項励起子が生成され、該一重項励起子が該第二の材料から該第二の発光領域に含まれる該第一の材料へ移動することで、該第二の発光領域において該第一の材料由来の発光が発せられ、該第二の材料のエネルギーギャップが該第一の材料のエネルギーギャップよりも大きく、該第二の材料の最低三重項励起エネルギー準位が、該第一の材料の最低三重項励起エネルギー準位よりも小さく、該第一の材料と該第二の材料とが下記関係式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする。
ＥＨ１＞ＥＨ２ （１）
ＥＬ１＜ＥＬ２ （２）
（式（１）において、ＥＨ１は、第一の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表し、ＥＨ２は、第二の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表す。式（２）において、ＥＬ１は、第一の材料の最低空軌道エネルギー準位を表し、ＥＬ２は、第二の材料の最低空軌道エネルギー準位を表す。）
That is, the organic light-emitting device of the present invention, an anode and a cathode are sandwiched between the anode and the cathode is constituted and the hole transport layer in contact with the anode, from an electron-transporting layer which is in contact with the cathode, the It is in contact with the hole transport layer and the electron transporting layer, the electron transporting layer, in order from the hole transport layer side, the first light-emitting region in contact with the first material only Tona Ri該hole transport layer fluorescence If, and the second emission region to emit light emission from said first material Ri Tona Nomi, a third region that does not emit light comprises only said first material said first material and the second material, And after the second material traps triplet excitons generated in the first light emitting region, singlet excitons are generated in the second light emitting region, and the singlet excitons are By moving from the second material to the first material included in the second light emitting region, the second light emitting Emission from said first material is emitted in the frequency band, the energy gap of the second material is greater than the energy gap of the first material, the lowest triplet excitation energy level of the second material, rather smaller than the lowest triplet excitation energy level of the first material, and said first material and said second material is characterized by satisfying the following relational expression (1) and (2).
EH1> EH2 (1)
EL1 <EL2 (2)
(In Formula (1), EH1 represents the highest occupied molecular energy level of the first material, and EH2 represents the highest occupied molecular energy level of the second material. In Equation (2), EL1 Represents the lowest orbital energy level of the first material, and EL2 represents the lowest orbital energy level of the second material.)
Another aspect of the organic light-emitting device of the present invention is composed of an anode and a cathode, a hole transport layer sandwiched between the anode and the cathode and in contact with the anode, and an electron transport in contact with the cathode. The hole transport layer and the electron transport layer are in contact with each other , and the hole transport layer is composed of only a first material that emits fluorescence in order from the electron transport layer side, and is in contact with the electron transport layer. A light emitting region, a second light emitting region made of only the first material and the second material and emitting light from the first material, and a third region made only of the first material and not emitting light. And after the second material traps triplet excitons generated in the first light emitting region, singlet excitons are generated in the second light emitting region, and the singlet excitons are generated. Moving from the second material to the first material included in the second light emitting region, Light is emitted from the first material in two light emitting regions, the energy gap of the second material is greater than the energy gap of the first material, and the lowest triplet excitation energy level of the second material The position is smaller than the lowest triplet excitation energy level of the first material, and the first material and the second material satisfy the following relational expressions (1) and (2): .
EH1> EH2 (1)
EL1 <EL2 (2)
(In Formula (1), EH1 represents the highest occupied molecular energy level of the first material, and EH2 represents the highest occupied molecular energy level of the second material. In Equation (2), EL1 Represents the lowest orbital energy level of the first material, and EL2 represents the lowest orbital energy level of the second material.)
本発明によれば、発光効率の高い、蛍光発光の有機発光素子を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic light emitting element of a fluorescence light emission with high luminous efficiency can be obtained.
本発明の有機発光素子は、陽極と陰極と、該陽極と該陰極との間に挟持される有機化合物からなる層と、から構成される。また、この有機化合物からなる層は、第一の発光領域と第二の発光領域と、を含む。 The organic light emitting device of the present invention includes an anode, a cathode, and a layer made of an organic compound sandwiched between the anode and the cathode. In addition, the layer made of the organic compound includes a first light emitting region and a second light emitting region.
以下、図面を参照しながら本発明の有機発光素子について詳細に説明する。 Hereinafter, the organic light emitting device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明の有機発光素子における第一の実施形態を示す断面図である。図１の有機発光素子１０は、基板１上に、陽極２、ホール輸送層３、電子輸送層４及び陰極５が順次設けられている。図１の有機発光素子１０において、第一の発光領域及び第二の発光領域は、ホール輸送層３又は電子輸送層４に含まれる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the organic light-emitting device of the present invention. In the organic
図２は、本発明の有機発光素子における第二の実施形態を示す断面図である。図２の有機発光素子２０は、図１の有機発光素子１０において、ホール輸送層３と電子輸送層４との間に発光層６が設けられている。図２の有機発光素子２０は、電荷（キャリア）輸送と発光との機能をそれぞれ分離したものであり、ホール輸送性、電子輸送性、発光性の各特性を有した有機化合物を適宜組み合わせて使用することができる。このため、極めて材料選択の自由度が増すとともに、発光波長を異にする種々の有機化合物が使用できるため、発光色相の多様化が可能になる。図２の有機発光素子２０において、第一の発光領域及び第二の発光領域は発光層６に含まれる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the organic light emitting device of the present invention. The organic
図３は、本発明の有機発光素子における第三の実施形態を示す断面図である。図３の有機発光素子３０は、図２の有機発光素子２０において、陽極２とホール輸送層３との間にホール輸送性の層であるホール注入層７が設けられている。ホール注入層７を設けることにより陽極２とホール輸送層５との密着性又はホールの注入性が改善されるので低電圧化に効果的である。図３の有機発光素子３０において、図２の有機発光素子２０と同様に、第一の発光領域及び第二の発光領域は発光層６に含まれる。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third embodiment of the organic light-emitting device of the present invention. The organic
図４は、本発明の有機発光素子における第四の実施形態を示す断面図である。図４の有機発光素子４０は、図２の有機発光素子２０において、発光層６と電子輸送層４との間に電子輸送性の層であるホールブロック層８が設けられている。イオン化ポテンシャルの大きな（即ち、ＨＯＭＯエネルギーの低い）有機化合物を、ホールブロック層８の構成材料として使用することにより、発光層６から陰極５側へのホール漏れが改善するので、発光効率が向上する。図４の有機発光素子４０において、図２の有機発光素子２０と同様に、第一の発光領域及び第二の発光領域は発光層６に含まれる。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fourth embodiment of the organic light emitting device of the present invention. In the organic light emitting device 40 of FIG. 4, the hole blocking layer 8, which is an electron transporting layer, is provided between the light emitting layer 6 and the electron transport layer 4 in the organic
このように、本発明の有機発光素子は、第一の発光領域及び第二の発光領域が素子を構成する層に含まれるものである。 Thus, the organic light emitting device of the present invention includes the first light emitting region and the second light emitting region included in the layer constituting the device.
次に、本発明の原理を、図１の有機発光素子１０を具体例にして、以下に説明する。
Next, the principle of the present invention will be described below using the organic
図５は、図１に示される有機発光素子において、第一の発光領域及び第二の発光領域が電子輸送層に含まれるときの各層のエネルギーレベルを示す図である。図５では、図１の有機発光素子１０を構成する電子輸送層４に第一の発光領域及び第二の発光領域が含まれている。より具体的には、電子輸送層４は、ホール輸送層３側から陰極５に向かって第一の発光領域４ａ、第二の発光領域４ｂ、第三の領域４ｃの順で構成される三層構造である。
FIG. 5 is a diagram showing the energy level of each layer when the first light emitting region and the second light emitting region are included in the electron transport layer in the organic light emitting device shown in FIG. In FIG. 5, the electron transport layer 4 constituting the organic
ここで、第一の発光領域４ａは、第一の材料からなる。一方、第二の発光領域４ｂは、第一の材料と第二の材料とからなる。尚、図５で示される第三の領域は、第一の材料からなる。また、第二の材料において、そのエネルギーギャップは第一の材料のエネルギーギャップよりも大きく、その最低三重項励起エネルギーは第一の材料の最低三重項励起エネルギーよりも小さいものである。 Here, the 1st light emission area | region 4a consists of a 1st material. On the other hand, the 2nd light emission area | region 4b consists of a 1st material and a 2nd material. Note that the third region shown in FIG. 5 is made of the first material. In the second material, the energy gap is larger than the energy gap of the first material, and the lowest triplet excitation energy is smaller than the lowest triplet excitation energy of the first material.
図１の有機発光素子１０において、陽極２と陰極５との間に電圧を印加するとホール及び電子は、図５に示されるような挙動をする。具体的には、ホールは、陽極２から注入され、ホール輸送層３中を移動した後、ホール輸送層３と第一の発光領域４ａとの界面に存在するエネルギー障壁を乗り越えて、第一の発光領域４ａに注入される。一方、電子は、陰極５から注入され、第三の領域４ｃ及び第二の発光領域を経由して第一の発光領域４ａに到達する。このように第一の発光領域４ａに到達したホール及び電子は、第一の発光領域４ａを構成する発光性の有機化合物中で再結合し、当該有機化合物の励起子（励起状態）を生成する。
In the organic
この時、ホール及び電子の再結合は、ホール密度と電子密度とがいずれも高い領域で起こりやすい。従って、当該有機化合物の励起子は、一般的には、電荷がエネルギー障壁によって蓄積しやすい有機層と有機層との界面の近傍において生成する確率が高い。 At this time, recombination of holes and electrons tends to occur in a region where both the hole density and the electron density are high. Therefore, generally, there is a high probability that the excitons of the organic compound are generated in the vicinity of the interface between the organic layer and the organic layer in which charges are likely to accumulate due to an energy barrier.
従って、図５において、第一の発光領域４ａ中のホール輸送層３側の界面近傍が、最もホール及び電子の再結合の確率が高く、この界面近傍から遠ざかるにつれて再結合の確率が低くなる。
Therefore, in FIG. 5, the probability of recombination of holes and electrons is highest in the vicinity of the interface on the
以上のように、ホール及び電子は、そのほとんどがホール輸送層３と第一の発光領域４ａとの界面とその近傍で再結合する。これにより第一の発光領域４ａの構成材料である第一の材料の励起子が生成される。
As described above, most of the holes and electrons are recombined at and near the interface between the
ところでホール及び電子の再結合によって生じる励起子は、スピン多重度の違いから一重項励起子と三重項励起子に分けられ、その生成確率は約１：３であると言われている。ここで第一の材料の励起子が一重項励起子である場合は、この励起子が基底状態に戻ることにより、第一の材料に由来する蛍光が発せられる。一方、第一の材料の励起子が三重項励起子である場合は、この励起子は非蛍光性であるので積極的に蛍光発光に利用されない。 By the way, excitons generated by recombination of holes and electrons are classified into singlet excitons and triplet excitons due to the difference in spin multiplicity, and the generation probability is said to be about 1: 3. Here, when the excitons of the first material are singlet excitons, the excitons return to the ground state, whereby fluorescence derived from the first material is emitted. On the other hand, when the exciton of the first material is a triplet exciton, the exciton is not fluorescently emitted because it is non-fluorescent.
しかし本発明の有機発光素子では、２つの三重項励起子から１つの一重項励起子が生成される過程、即ち、三重項−三重項消滅（ＴＴ消滅）を効率よく起こすことができる。このため蛍光発光に利用できる励起子が増加するので、有機発光素子の発光効率を向上させることができる。 However, in the organic light-emitting device of the present invention, a process in which one singlet exciton is generated from two triplet excitons, that is, triplet-triplet annihilation (TT annihilation) can be efficiently caused. For this reason, since the number of excitons that can be used for fluorescence emission increases, the light emission efficiency of the organic light emitting device can be improved.
ホール輸送層３と第一の発光領域４ａとの界面又はその近傍で生じている三重項励起子は、第二の発光領域４ｂに向かって拡散する。この後、この三重項励起子は、第二の発光領域４ｂに含まれる第二の材料にトラップされることにより、第二の発光領域に蓄積される。このようにして三重項励起子の密度が大きくなった第二の発光領域４ｂでは、ＴＴ消滅が効率よく起こり、一重項励起子が生成される。ここで第二の材料のエネルギーギャップは第一の材料のエネルギーギャップよりも大きいため、生成した一重項励起子は第二の材料から第一の材料へ移動する。この移動により生じた第一の材料の一重項励起子は基底状態に戻ることにより、第二の発光領域から第一の材料に由来する蛍光を発する。
Triplet excitons generated at or near the interface between the
ここでＴＴ消滅を効率よく起こすには、三重項励起子の密度を大きくすることが重要である。このため本発明では、好ましくは、第二の発光領域を所定の領域に限定する。具体的には、図５においては、ホール輸送層３の隣に第一の発光領域４ａを設けて、第二の発光領域４ｂがホール輸送層３に接していないようにすることが有効である。ホール輸送層３側の界面近傍は電子密度が高く、三重項励起子が電子によって失活してしまうことから、三重項励起子を第二の発光領域４ｂ内に効率的に蓄積できないためである。
Here, in order to efficiently cause TT annihilation, it is important to increase the density of triplet excitons. Therefore, in the present invention, the second light emitting area is preferably limited to a predetermined area. Specifically, in FIG. 5, it is effective to provide the first light emitting region 4 a next to the
また、第一の発光領域及び第二の発光領域がホール輸送層に含まれている場合でも、第二の発光領域は所定の領域に限定する必要がある。図６は、図１に示される有機発光素子において、第一の発光領域及び第二の発光領域がホール輸送層に含まれるときの各層のエネルギーレベルを示す図である。図６において、ホール輸送層３は、第一の発光領域３ａ、第二の発光領域３ｂ及び第三の領域３ｃで構成される三層構造であり、陽極２から電子輸送層４に向かって、第三の領域３ｃ、第二の発光領域３ｂ及び第一の発光領域３ａの順で構成されている。各領域の構成材料は、図５の対応する領域と同じである。図６においては、図５と同様に電子輸送層４の隣に第一の発光領域３ａを設けて、第二の発光領域３ｂが電子輸送層３に接していないようにすることが有効である。
Even when the first light emitting region and the second light emitting region are included in the hole transport layer, the second light emitting region needs to be limited to a predetermined region. FIG. 6 is a diagram showing the energy level of each layer when the first light emitting region and the second light emitting region are included in the hole transport layer in the organic light emitting device shown in FIG. In FIG. 6, the
以上をまとめると、第一の発光領域は、電荷輸送層（ホール輸送層、電子輸送層）に接しており、第二の発光領域は、第一の発光領域が接している電荷輸送層に接していないのが望ましいといえる。 In summary, the first light emitting region is in contact with the charge transport layer (hole transport layer, electron transport layer), and the second light emitting region is in contact with the charge transport layer in contact with the first light emitting region. It is desirable not to have.
ただし、ホール輸送層と第二の発光領域との間に、第一の発光領域を設けるだけでは電子による三重項励起子の失活の観点から不十分となる場合がある。このため、第二の発光領域は、ホール輸送層と第一の発光領域との界面から、好ましくは、２０Å以上、さらに好ましくは、５０Å以上離す必要がある。ただし、三重項励起子を失活させることなく効率よく第二の発光領域へ移動させる必要があるため、第二の発光領域と、ホール輸送層と第一の発光領域との界面との距離は最大でも１０００Åである。 However, it may be insufficient from the viewpoint of deactivation of triplet excitons by electrons, simply providing the first light emitting region between the hole transport layer and the second light emitting region. For this reason, the second light emitting region should be preferably separated from the interface between the hole transport layer and the first light emitting region by 20 mm or more, more preferably 50 mm or more. However, since it is necessary to efficiently move to the second light emitting region without deactivating triplet excitons, the distance between the second light emitting region and the interface between the hole transport layer and the first light emitting region is The maximum is 1000cm.
また、三重項励起子の密度を高めるため、第二の発光領域の膜厚は、好ましくは、１０００Å以下であり、さらに好ましくは２００Å以下である。 In order to increase the density of triplet excitons, the thickness of the second light emitting region is preferably 1000 mm or less, more preferably 200 mm or less.
また、本発明の有機発光素子では、好ましくは、第一の材料と第二の材料とが下記関係式（１）及び（２）を満たす。
ＥＨ１＞ＥＨ２ （１）
ＥＬ１＜ＥＬ２ （２）
In the organic light emitting device of the present invention, preferably, the first material and the second material satisfy the following relational expressions (1) and (2).
EH1> EH2 (1)
EL1 <EL2 (2)
式（１）において、ＥＨ１は、第一の材料の最高被占軌道エネルギーを表し、ＥＨ２は、第二の材料の最高被占軌道エネルギーを表す。 In Equation (1), EH1 represents the highest occupied energy of the first material, and EH2 represents the highest occupied energy of the second material.
式（２）において、ＥＬ１は、第一の材料の最低空軌道エネルギーを表し、ＥＬ２は、第二の材料の最低空軌道エネルギーを表す。 In Equation (2), EL1 represents the lowest free orbit energy of the first material, and EL2 represents the lowest free orbit energy of the second material.
この条件を満たせば、第二の材料に電子やホールがよりトラップされなくなるので、電子やホールによる三重項励起子の失活を抑えることができる。 If this condition is satisfied, electrons and holes are not trapped more in the second material, so that deactivation of triplet excitons due to electrons and holes can be suppressed.
第二の発光領域において、第一の材料は電荷を輸送する役割を果たす。第二の発光領域における第一の材料の含有率は、第二の発光領域の構成材料の全重量を基準として、好ましくは、３０重量％乃至９９重量％であり、さらに好ましくは、５０重量％乃至９０重量％である。 In the second light emitting region, the first material serves to transport charges. The content ratio of the first material in the second light emitting region is preferably 30% by weight to 99% by weight, and more preferably 50% by weight, based on the total weight of the constituent materials of the second light emitting region. To 90% by weight.
第二の発光領域において、第二の材料は三重項励起子のトラップとＴＴ消滅を効率的に起こす役割を果たす。第二の発光領域における第二の材料の含有率は、第二の発光領域の構成材料の全重量を基準として、好ましくは、１重量％乃至７０重量％であり、さらに好ましくは、１０重量％乃至５０重量％である。 In the second light emitting region, the second material plays a role in efficiently causing trapping of triplet excitons and TT annihilation. The content ratio of the second material in the second light emitting region is preferably 1% by weight to 70% by weight, more preferably 10% by weight, based on the total weight of the constituent materials of the second light emitting region. To 50% by weight.
また、本発明の有機発光素子は第一の材料が蛍光発光するが、第一の発光領域及び第二の発光領域のいずれかに、さらに第三の材料を含有し、最終的に第三の材料が蛍光発光する形式にすることも可能である。この場合、第三の材料のエネルギーギャップは、第一の材料のエネルギーギャップよりも小さいことが重要である。これによって、一重項励起子が第一の材料から第三の材料へ移動することができる。ここで第三の材料の含有率は、含有される発光領域に含まれる構成材料の全重量を基準として、好ましくは、０．０１重量％乃至２０重量％であり、さらに好ましくは、０．１重量％乃至１０重量％である。 In the organic light-emitting device of the present invention, the first material emits fluorescence. However, the organic material further contains a third material in either the first light-emitting region or the second light-emitting region, and finally the third material. It is also possible for the material to be fluorescent. In this case, it is important that the energy gap of the third material is smaller than the energy gap of the first material. This allows singlet excitons to move from the first material to the third material. Here, the content ratio of the third material is preferably 0.01% by weight to 20% by weight, more preferably 0.1% by weight based on the total weight of the constituent materials included in the light emitting region to be contained. % To 10% by weight.
以上、図１に示す有機発光素子を例にとって、本発明の原理を説明したが、その他の実施形態でも同様の原理で高効率な蛍光発光素子が得られる。 As described above, the principle of the present invention has been described by taking the organic light-emitting element shown in FIG. 1 as an example. However, highly efficient fluorescent light-emitting elements can be obtained by the same principle in other embodiments.
次に、第一の材料、第二の材料及び第三の材料の具体例を説明する。 Next, specific examples of the first material, the second material, and the third material will be described.
第一の材料としては、電荷の輸送性能に優れることが求められる。また、最終的に第１の材料が発光する場合には、蛍光量子収率が高い方が好ましい。従来知られている発光層を構成するホストから選択することも可能である。 The first material is required to have excellent charge transport performance. When the first material finally emits light, it is preferable that the fluorescence quantum yield is high. It is also possible to select from conventionally known hosts constituting the light emitting layer.
第二の材料としては、エネルギーギャップが比較的広く、かつ、最低三重項励起エネルギーが小さいことが求められる。この要件を満たす材料として、好ましくは、３環以上の縮合多環構造を含む化合物である。特に好ましくは、アントラセン、ペリレン、ピレンの骨格を含む化合物である。 The second material is required to have a relatively wide energy gap and a low minimum triplet excitation energy. A material satisfying this requirement is preferably a compound containing a condensed polycyclic structure having three or more rings. Particularly preferred are compounds containing skeletons of anthracene, perylene and pyrene.
第三の材料を用いる場合、その第三の材料自体が蛍光量子収率の高いものであることが望ましい。従来知られている蛍光発光性のドーパント材料から選択することも可能である。 When the third material is used, it is desirable that the third material itself has a high fluorescence quantum yield. It is also possible to select from conventionally known fluorescent light-emitting dopant materials.
次に、本発明の有機発光素子を構成する他の部材について説明する。 Next, other members constituting the organic light emitting device of the present invention will be described.
ホール（正孔）輸送性材料としては、陽極からのホールの注入を容易にし、また注入されたホールを発光層に輸送する優れたモビリティを有することが好ましい。ホール注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、及びポリ（ビニルカルバゾール）、ポリ（シリレン）、ポリ（チオフェン）、その他導電性高分子が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。 The hole transporting material preferably has excellent mobility for facilitating the injection of holes from the anode and transporting the injected holes to the light emitting layer. Low molecular and high molecular weight materials having hole injection and transport performance include triarylamine derivatives, phenylenediamine derivatives, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, oxazole derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives. , Stilbene derivatives, phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, and poly (vinyl carbazole), poly (silylene), poly (thiophene), and other conductive polymers, but are not limited thereto.
電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入を容易にし、注入された電子を発光層に輸送する機能を有するものから任意に選ぶことができ、ホール輸送材料のキャリア移動度とのバランス等を考慮し選択される。電子注入輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、ペリレン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フルオレノン誘導体、アントロン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機金属錯体等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。また、イオン化ポテンシャルの大きい材料は、ホールブロック材料としても使用できる。 The electron injecting and transporting material can be arbitrarily selected from those having the function of facilitating the injection of electrons from the cathode and transporting the injected electrons to the light emitting layer, and the balance with the carrier mobility of the hole transporting material. It is selected in consideration of etc. Materials having electron injection and transport performance include oxadiazole derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, thiadiazole derivatives, pyrazine derivatives, triazole derivatives, triazine derivatives, perylene derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, fluorenone derivatives, anthrone derivatives, phenanthroline derivatives. And organometallic complexes, but of course not limited to these. A material having a high ionization potential can also be used as a hole block material.
陽極の材料としては、仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれら金属単体を複数組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。また、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド等の導電性ポリマーも使用できる。これらの電極物質は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。 As a material for the anode, a material having a work function as large as possible is preferable. For example, simple metals such as gold, platinum, silver, copper, nickel, palladium, cobalt, selenium, vanadium, tungsten, etc., or alloys obtained by combining a plurality of these metals, tin oxide, zinc oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO) A metal oxide such as zinc indium oxide can be used. In addition, conductive polymers such as polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyphenylene sulfide can also be used. These electrode materials may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the anode may be composed of a single layer or a plurality of layers.
一方、陰極の構成材料としては、仕事関数の小さなものがよい。例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、インジウム、ルテニウム、チタニウム、マンガン、イットリウム、銀、鉛、錫、クロム等の金属単体が使用できる。これらの金属単体を複数組み合わせた合金も使用することができる。例えば、リチウム−インジウム、ナトリウム−カリウム、マグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム、マグネシウム−インジウム等が使用できる。酸化錫インジウム（ＩＴＯ）等の金属酸化物も使用することができる。これらの電極物質は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を併用して使用してもよい。また、陰極は一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。 On the other hand, the material constituting the cathode is preferably a material having a small work function. For example, simple metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, magnesium, aluminum, indium, ruthenium, titanium, manganese, yttrium, silver, lead, tin, and chromium can be used. An alloy obtained by combining a plurality of these simple metals can also be used. For example, lithium-indium, sodium-potassium, magnesium-silver, aluminum-lithium, aluminum-magnesium, magnesium-indium and the like can be used. Metal oxides such as indium tin oxide (ITO) can also be used. These electrode materials may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the cathode may be composed of a single layer or a plurality of layers.
また陽極及び陰極は、少なくともいずれか一方が透明又は半透明であることが望ましい。 Further, it is desirable that at least one of the anode and the cathode is transparent or translucent.
本発明で用いる基板としては、特に限定するものではないが、金属製基板、セラミックス製基板等の不透明性基板、ガラス、石英、プラスチックシート等の透明性基板が用いられる。また、基板にカラーフィルター膜、蛍光色変換フィルター膜、誘電体反射膜等を用いて発色光をコントロールすることも可能である。さらに、基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製し、それに接続するように素子を作製することも可能である。 Although it does not specifically limit as a board | substrate used by this invention, Transparent substrates, such as opaque board | substrates, such as a metal board | substrate and a ceramic board | substrate, glass, quartz, a plastic sheet, are used. It is also possible to control the color light by using a color filter film, a fluorescent color conversion filter film, a dielectric reflection film or the like on the substrate. Further, a thin film transistor (TFT) can be manufactured on a substrate and an element can be manufactured so as to be connected thereto.
さらに、ＴＦＴを２次元的に配列し画素を形成することにより、ディスプレイを構築することも可能である。例えば、赤、緑、青の３色の発光画素を配列することにより、フルカラーディスプレイとして使用することができる。 Further, a display can be constructed by two-dimensionally arranging TFTs to form pixels. For example, by arranging light emitting pixels of three colors of red, green, and blue, it can be used as a full color display.
また、素子の光取り出し方向に関しては、ボトムエミッション構成（基板側から光を取り出す構成）及び、トップエミッション（基板の反対側から光を取り出す構成）のいずれも可能である。 Further, regarding the light extraction direction of the element, either a bottom emission configuration (a configuration in which light is extracted from the substrate side) or a top emission (a configuration in which light is extracted from the opposite side of the substrate) is possible.
尚、作製した素子に対して、酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設けることもできる。保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性フィルム、金属等をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングすることもできる。 Note that a protective layer or a sealing layer can be provided for the manufactured element in order to prevent contact with oxygen, moisture, or the like. Examples of protective layers include diamond thin films, inorganic material films such as metal oxides and metal nitrides, polymer films such as fluororesins, polyparaxylene, polyethylene, silicone resins, and polystyrene resins, and photocurable resins. Can be mentioned. Further, it is possible to cover glass, a gas-impermeable film, a metal, etc., and to package the element itself with an appropriate sealing resin.
本発明の有機発光素子において、有機化合物からなる層は、種々の方法により得られる。一般には、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマＣＶＤにより薄膜を形成する。あるいは、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法（例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、ＬＢ法、インクジェット法等）により薄膜を形成する。特に塗布法で成膜する場合は、適当な結着樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。 In the organic light-emitting device of the present invention, the layer made of an organic compound can be obtained by various methods. In general, a thin film is formed by vacuum vapor deposition, ionized vapor deposition, sputtering, or plasma CVD. Alternatively, it is dissolved in an appropriate solvent, and a thin film is formed by a known coating method (for example, spin coating, dipping, casting method, LB method, ink jet method, etc.). In particular, when a film is formed by a coating method, the film can be formed in combination with an appropriate binder resin.
上記結着樹脂としては、広範囲な結着性樹脂より選択できる。例えば、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリスルホン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。尚、これら結着樹脂は、ホモポリマーという形式で使用してもよいし、共重合体ポリマーという形式で使用してもよい。また、これら結着樹脂は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。さらに、必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。 The binder resin can be selected from a wide range of binder resins. For example, polyvinyl carbazole resin, polycarbonate resin, polyester resin, polyarylate resin, polystyrene resin, ABS resin, polybutadiene resin, polyurethane resin, acrylic resin, methacrylic resin, butyral resin, polyvinyl acetal resin, polyamide resin, polyimide resin, polyethylene resin, Examples include, but are not limited to, polyethersulfone resins, diallyl phthalate resins, phenol resins, epoxy resins, silicone resins, polysulfone resins, urea resins, and the like. In addition, these binder resins may be used in the form of a homopolymer or in the form of a copolymer polymer. Moreover, these binder resins may be used alone or in combination of two or more. Furthermore, you may use together additives, such as a well-known plasticizer, antioxidant, and an ultraviolet absorber, as needed.
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明していくが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
各実施例及び比較例において、以下に示す化合物を有機発光素子の構成材料として使用した。 In each Example and Comparative Example, the following compounds were used as constituent materials for organic light-emitting elements.
ここで、化合物２を第一の材料として、化合物３を第二の材料として、化合物５を第三の材料としてそれぞれ使用した。尚、化合物１はホール輸送性の材料であり、化合物４は電子輸送性の材料である。
Here, Compound 2 was used as the first material,
有機発光素子の作製に先立ち、第一の発光領域及び第二の発光領域の構成材料である第一の材料、第二の発光領域の構成材料である第二の材料、並びに第三の材料の物性についてそれぞれ評価した。具体的には、第一の材料、第二の材料及び第三の材料のエネルギーギャップ、最高被占軌道エネルギー、最低空軌道エネルギー、及び最低三重項励起エネルギー（Ｔ1エネルギー）を以下に示す方法により評価した。 Prior to the fabrication of the organic light emitting device, the first material that is the constituent material of the first light emitting region and the second light emitting region, the second material that is the constituent material of the second light emitting region, and the third material Each physical property was evaluated. Specifically, a method in which the energy gap, the highest occupied orbit energy, the lowest empty orbit energy, and the lowest triplet excitation energy (T 1 energy) of the first material, the second material, and the third material are shown below. It was evaluated by.
（１）エネルギーギャップ
エネルギーギャップは、可視光−紫外吸収スペクトルから求めることができる。具体的には、ガラス基板上に成膜した薄膜について吸収スペクトルを測定し、そのスペクトルの吸収端から求めた。吸収スペクトルは、日立製分光光度計Ｕ−３０１０を用いて測定した。
(1) Energy gap The energy gap can be determined from a visible light-ultraviolet absorption spectrum. Specifically, the absorption spectrum of the thin film formed on the glass substrate was measured and obtained from the absorption edge of the spectrum. The absorption spectrum was measured using a Hitachi spectrophotometer U-3010.
（２）イオン化ポテンシャル及び最高被占軌道（ＨＯＭＯ）エネルギー
イオン化ポテンシャルは、大気下光電子分光法（理研機器製、測定器名：ＡＣ−１）を用いて測定した。一方、ＨＯＭＯエネルギーは、イオン化ポテンシャルの正負を逆転した値として定義することができ、通常負の値である。
(2) Ionization potential and highest occupied orbital (HOMO) energy The ionization potential was measured using atmospheric photoelectron spectroscopy (manufactured by Riken Instruments, measuring instrument name: AC-1). On the other hand, the HOMO energy can be defined as a value obtained by reversing the positive / negative of the ionization potential, and is usually a negative value.
（３）電子親和力及び最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギー
電子親和力及び最低空軌道（ＬＵＭＯ）エネルギーは、エネルギーギャップとＨＯＭＯエネルギーとから算出することができる。具体的には、以下の式にエネルギーギャップとＨＯＭＯエネルギーとを代入してＬＵＭＯエネルギー（電子親和力）を算出することができる。
［ＬＵＭＯエネルギー］＝［ＨＯＭＯエネルギー］＋［エネルギーギャップ］
(3) Electron affinity and lowest unoccupied orbital (LUMO) energy The electron affinity and minimum unoccupied orbital (LUMO) energy can be calculated from the energy gap and HOMO energy. Specifically, the LUMO energy (electron affinity) can be calculated by substituting the energy gap and the HOMO energy into the following equation.
[LUMO energy] = [HOMO energy] + [energy gap]
（４）最低三重項励起状態のエネルギー（Ｔ1エネルギー）
最低三重項励起エネルギー（Ｔ1エネルギー）は、対象となる有機化合物の燐光スペクトルから求めることが可能である。具体的には、液体窒素温度（７７Ｋ）等の低温下において燐光スペクトルの測定を行い、測定された燐光スペクトルの第一の発光ピーク（最も短波長のピーク）から、Ｔ1エネルギーを見積った。
(4) Energy of lowest triplet excited state (T 1 energy)
The lowest triplet excitation energy (T 1 energy) can be determined from the phosphorescence spectrum of the target organic compound. Specifically, the phosphorescence spectrum was measured at a low temperature such as liquid nitrogen temperature (77 K), and the T 1 energy was estimated from the first emission peak (shortest wavelength peak) of the measured phosphorescence spectrum.
尚、光励起によって三重項励起状態の生成が十分に行われず、燐光発光が得られない（燐光が弱く測れない）ものは、三重項増感剤からのエネルギー移動を用いることが有効である。 Note that it is effective to use energy transfer from a triplet sensitizer if the triplet excited state is not sufficiently generated by photoexcitation and phosphorescence cannot be obtained (phosphorescence cannot be measured weakly).
また、燐光の発光効率が非常に低いために、上記の方法で燐光が測れない場合には、アクセプターへの三重項−三重項エネルギー移動を用いて三重項励起状態のエネルギーを見積もる方法がある。（例えば、非特許文献４参照。） In addition, since phosphorescence efficiency is very low, when phosphorescence cannot be measured by the above method, there is a method of estimating triplet excited state energy using triplet-triplet energy transfer to an acceptor. (For example, refer nonpatent literature 4.)
第一の材料、第二の材料における各物性の評価結果を表１に示す。尚、第三の材料のエネルギーギャップは２．３４ｅＶであり、第一の材料のエネルギーギャップよりも小さい。 Table 1 shows the evaluation results of the physical properties of the first material and the second material. The energy gap of the third material is 2.34 eV, which is smaller than the energy gap of the first material.
（実施例１）
図２に示す有機発光素子を以下に示す方法により作製した。
Example 1
The organic light emitting device shown in FIG. 2 was produced by the following method.
ガラス基板（基板１）上に、酸化錫インジウム（ＩＴＯ）をスパッタ法にて成膜し、陽極２を形成した。ここで陽極の膜厚を１３０ｎｍとした。次に、陽極２を形成した基板を、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で順次超音波洗浄し、次いでＩＰＡで煮沸洗浄後乾燥した。さらに、ＵＶ／オゾン洗浄した。以上の処理を施した基板を透明導電性支持基板として使用した。 An indium tin oxide (ITO) film was formed on a glass substrate (substrate 1) by sputtering to form an anode 2. Here, the film thickness of the anode was 130 nm. Next, the substrate on which the anode 2 was formed was ultrasonically washed successively with acetone and isopropyl alcohol (IPA), then boiled and washed with IPA, and then dried. Further, UV / ozone cleaning was performed. The substrate subjected to the above treatment was used as a transparent conductive support substrate.
次に、ホール輸送材料である化合物１の濃度０．１重量％のクロロホルム溶液を調製した。 Next, a chloroform solution having a concentration of 0.1% by weight of Compound 1, which is a hole transport material, was prepared.
この溶液を、上記の陽極２（ＩＴＯ電極）上に滴下し、最初に回転数５００ＲＰＭで１０秒、次に回転数１０００ＲＰＭで１分間スピンコートを行い、膜（ホール輸送層５）を形成した。この後１０分間、８０℃の真空オーブンで乾燥し、薄膜中の溶剤を完全に除去した。形成されたホール輸送層５の膜厚は１５ｎｍであった。
This solution was dropped on the anode 2 (ITO electrode), and spin coating was first performed at a rotation speed of 500 RPM for 10 seconds and then at a rotation speed of 1000 RPM to form a film (hole transport layer 5). Thereafter, the film was dried in a vacuum oven at 80 ° C. for 10 minutes to completely remove the solvent in the thin film. The film thickness of the formed
次に、第一の材料である化合物２を蒸着し第一の発光領域を形成した。このとき第一の発光領域の膜厚は５ｎｍであった。次に、化合物２と、第二の材料である化合物３を、それぞれ別のボートから同時蒸着して第二の発光領域を形成した。蒸着する際に、第二の発光領域を構成する化合物２と化合物３との重量濃度比が６０：４０となるように調整し、膜厚を１０ｎｍとした。本実施例において、第一の発光領域及び第二の発光領域は、発光層３として機能する。
Next, the compound 2 as the first material was vapor-deposited to form a first light emitting region. At this time, the film thickness of the first light emitting region was 5 nm. Next, the compound 2 and the
引き続き、化合物２のみを蒸着し、電子輸送層６を形成した。このとき電子輸送層６の膜厚を３０ｎｍとし、蒸着時の真空度を１．０×１０-4Ｐａとし、蒸着時の成膜速度を０．１ｎｍ／ｓｅｃ以上０．３ｎｍ／ｓｅｃ以下程度とした。 Subsequently, only the compound 2 was deposited to form the electron transport layer 6. At this time, the film thickness of the electron transport layer 6 is 30 nm, the degree of vacuum at the time of vapor deposition is 1.0 × 10 −4 Pa, and the film formation rate at the time of vapor deposition is about 0.1 nm / sec to 0.3 nm / sec. did.
次に、フッ化リチウム（ＬｉＦ）を先ほどの電子輸送層６の上に、真空蒸着法により膜を形成した。このときＬｉＦ膜の膜厚を０．５ｎｍとし、成膜速度を０．０５ｎｍ／ｓｅｃとした。次に、真空蒸着法によりアルミニウム膜を設けた。このときアルミニウム膜の膜厚を１５０ｎｍとし、成膜速度を１．０ｎｍ／ｓｅｃ以上１．２ｎｍ／ｓｅｃ以下とした。ここでＬｉＦ膜及びアルミニウム膜は、電子注入電極（陰極４）として機能する。 Next, a film of lithium fluoride (LiF) was formed on the electron transport layer 6 by the vacuum evaporation method. At this time, the thickness of the LiF film was set to 0.5 nm, and the deposition rate was set to 0.05 nm / sec. Next, an aluminum film was provided by a vacuum evaporation method. At this time, the film thickness of the aluminum film was 150 nm, and the film formation rate was 1.0 nm / sec or more and 1.2 nm / sec or less. Here, the LiF film and the aluminum film function as an electron injection electrode (cathode 4).
次に、水分の吸着によって素子劣化が起こらないように、窒素雰囲気中で保護用ガラス板をかぶせ、アクリル樹脂系接着材で封止した。以上のようにして有機発光素子を得た。 Next, a protective glass plate was placed in a nitrogen atmosphere and sealed with an acrylic resin adhesive so as not to cause element degradation due to moisture adsorption. An organic light emitting device was obtained as described above.
得られた素子について、ＩＴＯ電極（陽極２）を正極、アルミニウム電極（陰極４）を負極にして、５．０Ｖの電圧を印加した。その結果、発光輝度が４３０ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が４．１ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５２５ｎｍである、化合物２に由来する緑色発光が観測された。 The obtained device was applied with a voltage of 5.0 V with the ITO electrode (anode 2) as the positive electrode and the aluminum electrode (cathode 4) as the negative electrode. As a result, green light emission derived from Compound 2 was observed with a light emission luminance of 430 cd / m 2 , a light emission efficiency of 4.1 cd / A, and a maximum light emission wavelength of 525 nm.
（比較例１）
実施例１において、第一の発光領域及び第二の発光領域の形成を省略し、かつ電子輸送層６の膜厚を４５ｎｍとした以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。
(Comparative Example 1)
In Example 1, an organic light emitting device was produced by the same method as in Example 1 except that the formation of the first light emitting region and the second light emitting region was omitted and the film thickness of the electron transport layer 6 was changed to 45 nm. did.
得られた素子について、実施例１と同様にその特性を評価した。その結果、発光輝度が３４５ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が３．１ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５２５ｎｍである化合物２に由来する緑色発光が観測された。しかし、実施例１よりも発光効率が低かった。 The characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, green light emission derived from the compound 2 having an emission luminance of 345 cd / m 2 , an emission efficiency of 3.1 cd / A, and a maximum emission wavelength of 525 nm was observed. However, the luminous efficiency was lower than that of Example 1.
（比較例２）
実施例１において、第一の発光領域及び第二の発光領域の形成を省略し、かつ化合物２と化合物３とを重量比６０：４０となるように共蒸着し膜厚４５ｎｍの電子輸送層６を形成した以外は、実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。
(Comparative Example 2)
In Example 1, the formation of the first light-emitting region and the second light-emitting region is omitted, and the compound 2 and the
得られた素子について、実施例１と同様にその特性を評価した。その結果、発光輝度が３３０ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が３．３ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５２５ｎｍである化合物２に由来する緑色発光が観測された。しかし、実施例１よりも発光効率が低かった。 The characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, green light emission derived from the compound 2 having an emission luminance of 330 cd / m 2 , an emission efficiency of 3.3 cd / A, and a maximum emission wavelength of 525 nm was observed. However, the luminous efficiency was lower than that of Example 1.
（実施例２）
図４で示される有機発光素子を以下の方法で作製した。
(Example 2)
The organic light emitting device shown in FIG. 4 was produced by the following method.
実施例１と同様の方法により、陽極２及びホール輸送層５を順次成膜した後、化合物２のみを蒸着し第一の発光領域を形成した。このとき第一の発光領域の膜厚を５ｎｍとした。次に、化合物２と化合物３とを重量濃度比が６０：４０となるように共蒸着し、第二の発光領域を形成した。このとき第二の発光領域の膜厚を１０ｎｍとした。次に、引き続き、化合物２のみを蒸着しホールブロック層８を形成した。このときホールブロック層８の膜厚を１５ｎｍとした。次に、化合物４を蒸着し電子輸送層を形成した。このとき電子輸送層の膜厚を３０ｎｍとした。
After the anode 2 and the
この後、実施例１と同様の方法により陰極４を形成する複合膜（フッ化リチウム膜、アルミニウム膜）を成膜した。最後に実施例１と同様の方法により素子を封止した。 Thereafter, a composite film (lithium fluoride film, aluminum film) for forming the cathode 4 was formed by the same method as in Example 1. Finally, the device was sealed by the same method as in Example 1.
得られた素子について、実施例１と同様にその特性を評価した。その結果、発光輝度が６１０ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が４．０ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５２５ｎｍである化合物２に由来する緑色発光が観測された。 The characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, green light emission derived from Compound 2 having an emission luminance of 610 cd / m 2 , an emission efficiency of 4.0 cd / A, and a maximum emission wavelength of 525 nm was observed.
（比較例３）
実施例２において、第一の発光領域の膜厚を３０ｎｍとし、かつ第二の発光領域及びホールブロック層８の形成を省略した以外は、実施例２と同様の方法により有機発光素子を作製した。
(Comparative Example 3)
In Example 2, an organic light emitting device was produced by the same method as in Example 2 except that the thickness of the first light emitting region was 30 nm and the formation of the second light emitting region and the hole blocking layer 8 was omitted. .
得られた素子について、実施例１と同様にその特性を評価した。その結果、発光輝度が４８０ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が３．２ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５２５ｎｍである化合物２に由来する緑色発光が観測された。しかし、実施例２よりも発光効率が低かった。 The characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, green light emission derived from compound 2 having an emission luminance of 480 cd / m 2 , an emission efficiency of 3.2 cd / A, and a maximum emission wavelength of 525 nm was observed. However, the luminous efficiency was lower than that of Example 2.
（実施例３）
実施例１において、化合物２と化合物５とを重量濃度比で９９５：５となるように共蒸着し膜厚５ｎｍの第一の発光領域を形成した。次に、化合物２と化合物３と化合物５とを重量濃度比で６００：３９５：５となるように共蒸着し膜厚１０ｎｍの第二の発光領域を形成した。次に引き続き、化合物２と化合物５とを重量濃度比で９９５：５となるように共蒸着し膜厚３０ｎｍの電子輸送層６を形成した。これ以外は実施例１と同様の方法により有機発光素子を作製した。
(Example 3)
In Example 1, Compound 2 and
得られた素子について、実施例１と同様にその特性を評価した。その結果、発光輝度が７７０ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が８．１ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５１０ｎｍである化合物５に由来する緑色発光が観測された。
（比較例４）
実施例３において、第二の発光領域及び電子輸送層６の形成を省略した他は、実施例３と同様の方法により有機発光素子を作製した。
The characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, green light emission derived from the
(Comparative Example 4)
In Example 3, an organic light emitting device was produced in the same manner as in Example 3 except that the formation of the second light emitting region and the electron transport layer 6 was omitted.
得られた素子について、実施例１と同様にその特性を評価した。その結果、発光輝度が７１５ｃｄ／ｍ2であり、発光効率が６．５ｃｄ／Ａであり、最大発光波長が５１０ｎｍである化合物５に由来する緑色発光が観測された。しかし、実施例３と比較して発光効率が低かった。
The characteristics of the obtained device were evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, green light emission derived from the
１ 基板
２ 陽極
３ ホール輸送層
４ 電子輸送層
３ａ，４ａ 第一の発光領域
３ｂ，４ｂ 第二の発光領域
３ｃ，４ｃ 第三の領域
５ 陰極
６ 発光層
７ ホール注入層
８ ホールブロック層
１０，２０，３０，４０ 有機発光素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate 2
Claims (3)
該陽極と該陰極との間に挟持され、該陽極と接するホール輸送層と、該陰極と接する電子輸送層と、から構成され、
該ホール輸送層と該電子輸送層とが接しており、
該電子輸送層が、該ホール輸送層側から順に、蛍光発光する第一の材料のみからなり該ホール輸送層と接する第一の発光領域と、該第一の材料と第二の材料とのみからなり該第一の材料由来の発光を発する第二の発光領域と、該第一の材料のみからなり発光しない第三の領域と、からなり、
該第二の材料が該第一の発光領域にて生じた三重項励起子をトラップした後、該第二の発光領域にて一重項励起子が生成され、該一重項励起子が該第二の材料から該第二の発光領域に含まれる該第一の材料へ移動することで、該第二の発光領域において該第一の材料由来の発光が発せられ、
該第二の材料のエネルギーギャップが該第一の材料のエネルギーギャップよりも大きく、
該第二の材料の最低三重項励起エネルギー準位が、該第一の材料の最低三重項励起エネルギー準位よりも小さく、
該第一の材料と該第二の材料とが下記関係式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする、有機発光素子。
ＥＨ１＞ＥＨ２ （１）
ＥＬ１＜ＥＬ２ （２）
（式（１）において、ＥＨ１は、第一の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表し、ＥＨ２は、第二の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表す。式（２）において、ＥＬ１は、第一の材料の最低空軌道エネルギー準位を表し、ＥＬ２は、第二の材料の最低空軌道エネルギー準位を表す。） An anode and a cathode;
A hole transport layer sandwiched between the anode and the cathode and in contact with the anode; and an electron transport layer in contact with the cathode ;
The hole transport layer and the electron transport layer are in contact with each other ;
The electron-transporting layer, in order from the hole transport layer side, and the first emission region in contact with the first material only Tona Ri該hole transport layer fluoresce, and said first material and the second material only a second light emitting region which emits light emission from Tona Ri of the first material, and a third region that does not emit light comprises only of the first material consists of,
After the second material traps triplet excitons generated in the first light emitting region, singlet excitons are generated in the second light emitting region, and the singlet excitons are The light from the first material is emitted in the second light emitting region by moving from the material to the first material included in the second light emitting region,
The energy gap of the second material is larger than the energy gap of the first material;
The lowest triplet excitation energy level of the second material, rather smaller than the lowest triplet excitation energy level of the first material,
The organic light-emitting device, wherein the first material and the second material satisfy the following relational expressions (1) and (2) .
EH1> EH2 (1)
EL1 <EL2 (2)
(In Formula (1), EH1 represents the highest occupied molecular energy level of the first material, and EH2 represents the highest occupied molecular energy level of the second material. In Equation (2), EL1 Represents the lowest orbital energy level of the first material, and EL2 represents the lowest orbital energy level of the second material.)
該陽極と該陰極との間に挟持され、該陽極と接するホール輸送層と、該陰極と接する電子輸送と、から構成され、
該ホール輸送層と該電子輸送層とが接しており、
該ホール輸送層が、該電子輸送層側から順に、蛍光発光する第一の材料のみからなり該電子輸送層と接する第一の発光領域と、該第一の材料と第二の材料とのみからなり該第一の材料由来の発光を発する第二の発光領域と、該第一の材料のみからなり発光しない第三の領域と、からなり、
該第二の材料が該第一の発光領域にて生じた三重項励起子をトラップした後、該第二の発光領域にて一重項励起子が生成され、該一重項励起子が該第二の材料から該第二の発光領域に含まれる該第一の材料へ移動することで、該第二の発光領域において該第一の材料由来の発光が発せられ、
該第二の材料のエネルギーギャップが該第一の材料のエネルギーギャップよりも大きく、
該第二の材料の最低三重項励起エネルギー準位が、該第一の材料の最低三重項励起エネルギー準位よりも小さく、
該第一の材料と該第二の材料とが下記関係式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする、有機発光素子。
ＥＨ１＞ＥＨ２ （１）
ＥＬ１＜ＥＬ２ （２）
（式（１）において、ＥＨ１は、第一の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表し、ＥＨ２は、第二の材料の最高被占軌道エネルギー準位を表す。式（２）において、ＥＬ１は、第一の材料の最低空軌道エネルギー準位を表し、ＥＬ２は、第二の材料の最低空軌道エネルギー準位を表す。） An anode and a cathode;
A hole transport layer sandwiched between the anode and the cathode and in contact with the anode, and an electron transport in contact with the cathode,
The hole transport layer and the electron transport layer are in contact with each other ;
The hole transport layer, in order from the electron transport layer side, is composed of only a first material that emits fluorescence, and includes only a first light emitting region that is in contact with the electron transport layer, and the first material and the second material. A second light emitting region that emits light emitted from the first material, and a third region that is made of only the first material and does not emit light,
After the second material traps triplet excitons generated in the first light emitting region, singlet excitons are generated in the second light emitting region, and the singlet excitons are The light from the first material is emitted in the second light emitting region by moving from the material to the first material included in the second light emitting region,
The energy gap of the second material is larger than the energy gap of the first material;
The lowest triplet excitation energy level of the second material is less than the lowest triplet excitation energy level of the first material;
The organic light-emitting device, wherein the first material and the second material satisfy the following relational expressions (1) and (2) .
EH1> EH2 (1)
EL1 <EL2 (2)
(In Formula (1), EH1 represents the highest occupied molecular energy level of the first material, and EH2 represents the highest occupied molecular energy level of the second material. In Equation (2), EL1 Represents the lowest orbital energy level of the first material, and EL2 represents the lowest orbital energy level of the second material.)
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