JP4854800B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents
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Description
これらの提案によれば、素子の耐久性を一定程度改善させることができるが、耐熱性が向上することについては記載されておらず、耐熱性の向上を目的とした有機電界発光素子に適用することが困難であるという問題がある。
<1> スチリルアミン化合物からなる発光材料及びホスト材料を含む発光材料ドープ層と、前記ホスト材料からなる発光材料非ドープ層とを有する発光層と、前記発光層の少なくともいずれかの面に隣接し、前記発光層に含まれる前記ホスト材料と同一のホスト材料からなるホスト材料層と、を備える有機電界発光素子であって、前記スチリルアミン化合物が、青色発光材料であり、且つ、前記発光材料ドープ層内に1質量%以上20質量%未満含まれることを特徴とする有機電界発光素子である。
<2> スチリルアミン化合物からなる発光材料及びホスト材料を含む2つ及び3つのいずれかの発光材料ドープ層と、前記ホスト材料からなり、前記発光材料ドープ層の間に配される1つ及び2つのいずれかの発光材料非ドープ層とを有する発光層と、前記発光層の少なくともいずれかの面に隣接し、前記発光層に含まれる前記ホスト材料と同一のホスト材料からなるホスト材料層と、を備え、前記スチリルアミン化合物が、青色発光材料であることを特徴とする有機電界発光素子である。
<3> 発光層が、第1の発光材料ドープ層及び第2の発光材料ドープ層からなる2つの発光材料ドープ層の間に、1つの発光材料非ドープ層を有する前記<1>から<2>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
<4> 発光層が、第1の発光材料ドープ層、第2の発光材料ドープ層及び第3の発光材料ドープ層とからなる3つの発光材料ドープ層と、第1の発光材料非ドープ層及び第2の発光材料非ドープ層とからなる2つの発光材料非ドープ層とを有し、前記第1の発光材料ドープ層と前記第2の発光材料ドープ層との間に前記第1の発光材料非ドープ層が配され、前記第2の発光材料ドープ層と前記第3の発光材料ドープ層との間に前記第2の発光材料非ドープ層が配される前記<1>から<2>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
<5> ホスト材料層が、発光層の一の面と他の面とのそれぞれの面に隣接して配される前記<1>から<4>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
<6> スチリルアミン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である前記<1>から<5>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
<7> ホスト材料が、アントラセン化合物、ピレン化合物、及びクリセン化合物の少なくともいずれかである前記<1>から<6>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
<8> 少なくとも2つの発光材料ドープ層のうち、少なくとも1つの発光材料ドープ層に含まれるスチリルアミン化合物と、ホスト材料とが下記(1)〜(3)のいずれかである前記<1>から<7>のいずれかに記載の有機電界発光素子である。
(1)前記スチリルアミン化合物が下記構造式で表される化合物(Dopant−1)であり、前記ホスト材料が下記構造式で表される化合物(Host−1)である。
本発明の有機電界発光素子は、発光層とホスト材料層とを備えることとしてなり、必要に応じたその他の構成を備えてなる。
前記発光層は、発光材料ドープ層と、発光材料非ドープ層とを有する。
このような発光層の構成において、陽極と陰極間に電圧を印加すると、発光層に電荷が注入される。すると、正孔と電子とが再結合し、励起エネルギーが生成され、該励起エネルギーが発光材料に移動して発光が得られる。
電荷の再結合は、発光材料ドープ層及び発光材料非ドープ層のそれぞれにおいても生じる。発光材料ドープ層の励起子はもちろん、発光材料非ドープ層の励起子も、発光材料ドープ層の発光材料にエネルギー移動し、発光に寄与する。
前記厚みが、10nm未満であると、発光効率の低下や素子がリークしやすくなることがあり、100nmを超えると、発光効率の低下や駆動電圧の上昇、駆動による色度変化が大きくなることがある。
前記発光材料ドープ層は、スチリルアミン化合物からなる発光材料及びホスト材料を含むこととしてなる。
前記発光材料ドープ層の層数としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、2層でも、3層でもよい。
前記含有量が、1質量%未満であると、発光効率が低下することがあり、30質量%を超えると、駆動耐久性が低下することがある。
なお、複数の発光材料ドープ層における前記含有率としては、それぞれ同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。
前記厚みが、1nm未満であると、発光効率や駆動耐久性の低下を招くことがあり、100nmを超えると、駆動電圧の上昇を招くことがある。
特に、前記発光層が、第1の発光材料ドープ層及び第2の発光材料ドープ層からなる2つの発光材料ドープ層の間に、1つの発光材料非ドープ層を有する場合の前記各発光材料ドープ層の厚みとしては、前記観点から5nm〜15nmが好ましい。この場合、前記各発光材料ドープ層の厚みとしては、それぞれ異なる厚みとしてもよいが、耐熱性向上の観点から、それぞれが同じ厚みを有することが好ましい。
また、前記発光層が、第1の発光材料ドープ層、第2の発光材料ドープ層及び第3の発光材料ドープ層とからなる3つの発光材料ドープ層と、第1の発光材料非ドープ層及び第2の発光材料非ドープ層とからなる2つの発光材料非ドープ層とを有し、前記第1の発光材料ドープ層と前記第2の発光材料ドープ層との間に前記第1の発光材料非ドープ層が配され、前記第2の発光材料ドープ層と前記第3の発光材料ドープ層との間に前記第2の発光材料非ドープ層が配される場合の前記各発光材料ドープ層の厚みとしては、前記観点から5nm〜10nmが好ましい。この場合、前記各発光材料ドープ層の厚みとしては、それぞれ異なる厚みとしてもよいが、耐熱性向上の観点から、それぞれが同程度の厚みを有することが好ましい。
前記発光材料としては、スチリルアミン化合物であれば、特に制限はないが、例えば、スチリルアミン、アミン置換スチリル化合物等のスチリルアミン化合物が好ましく、例えば、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。これらのスチリルアミン化合物は、青色の蛍光発光を示す。
前記Ar4に関し、前記置換又は無置換のアリーレン基としては、置換又は無置換のフェニレン基、ナフタレン基、アントラセニレン基が挙げられる。
以下に、スチリルアミン化合物の好ましい化合物の一例を示す。なお、前記少なくとも2つの発光材料ドープ層に用いられる、各層の発光材料としては、同一でも異なっていてもよい。
前記ホスト材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アントラセン化合物、ピレン化合物、クリセン化合物、非対称な構造を有するこれらの化合物等が挙げられる。中でも、アントラセン化合物、特に、非対称な構造を有するアントラセン系化合物が好ましい。
以下に好適に使用されるホスト材料の具体例を示す。
即ち、(1)前記スチリルアミン化合物が下記構造式で表される化合物(Dopant−1)であり、前記ホスト材料が下記構造式で表される化合物(Host−1)である。
前記発光材料非ドープ層は、前記発光材料ドープ層における前記ホスト材料と同一のホスト材料からなり、少なくとも1つの前記発光材料非ドープ層が、2つの前記発光材料ドープ層の間に配される。
前記発光材料非ドープ層の具体的な厚みとしては、1nm〜50nmが好ましく、5nm〜30nmがより好ましく、10nm〜20nmが特に好ましい。
前記厚みが、1nm未満であると、駆動耐久性、耐熱性に関する相乗効果が得られないことがあり、50nmを超えると、駆動耐久性、耐熱性に関する相乗効果が得られないことがある。
特に、前記発光層が、第1の発光材料ドープ層及び第2の発光材料ドープ層からなる2つの発光材料ドープ層の間に、1つの発光材料非ドープ層を有する場合の前記発光材料非ドープ層の厚みとしては、前記観点から15nm〜20nmが好ましい。
また、前記発光層が、第1の発光材料ドープ層、第2の発光材料ドープ層及び第3の発光材料ドープ層とからなる3つの発光材料ドープ層と、第1の発光材料非ドープ層及び第2の発光材料非ドープ層とからなる2つの発光材料非ドープ層とを有し、前記第1の発光材料ドープ層と前記第2の発光材料ドープ層との間に前記第1の発光材料非ドープ層が配され、前記第2の発光材料ドープ層と前記第3の発光材料ドープ層との間に前記第2の発光材料非ドープ層が配される場合の前記各発光材料ドープ非層の厚みとしては、前記観点から5nm〜15nmが好ましい。この場合、前記各発光材料非ドープ層の厚みとしては、それぞれ異なる厚みとしてもよいが、耐熱性向上の観点から、それぞれが同一の厚みを有することが好ましい。
前記ホスト材料層は、前記発光層のいずれかの面に隣接し、前記発光層に含まれる前記ホスト材料と同一のホスト材料から構成される。
前記厚みが、1nm未満であると、駆動耐久性、耐熱性に関する相乗効果が得られないことがあり、15nmを超えると、駆動電圧の上昇や、発光効率が低下することがある。
このように構成する場合、定かではないものの、駆動素子劣化要因の一つとして、発光材料と発光層に隣接する層のキャリア輸送材料との反応による材料の変質が考えられ、高温時にはその影響がより大きく出ると考えられる。
したがって、駆動中に発光材料が隣接層に拡散する、あるいは隣接層の材料が発光層内に拡散することにより、この反応が促進されると考えられ、前記ホスト材料層を発光層の両面に設けることによって、材料の拡散による正孔輸送層と発光層間、電子輸送層と発光層間の各材料の混合を防止することができ、素子耐久性、耐熱性の観点から、発光層両面に対してホスト材料層を設けることとする前記構成が好ましい。
前記発光層及び前記ホスト材料層を備える有機電界発光素子の構成について説明する。
前記有機電界発光素子としては、一対の電極(陽極と陰極)間に少なくとも前記発光層を含む有機化合物層を有し、更に、陽極と発光層との間に正孔輸送層を、また陰極と発光層との間に電子輸送層を有する。
前記有機化合物層の構成としては、前記陽極側から、前記正孔輸送層、前記発光層、前記電子輸送層の順に積層されている態様が挙げられる。
また、前記陽極と前記正孔輸送層との間に前記正孔注入層を、同様に前記陰極と前記電子輸送層との間に電子注入層を設けたものが挙げられる。
有機電界発光素子は、以下の構成とすることができる。
(1)陽極/ホスト材料層/発光層/陰極
(2)陽極/発光層/ホスト材料層/陰極
(3)陽極/ホスト材料層/発光層/ホスト材料層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/発光層/ホスト材料層/陰極
(6)陽極/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/ホスト材料層/陰極
(7)陽極/ホスト材料層/発光層/電子輸送層/陰極
(8)陽極/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/陰極
(9)陽極/ホスト材料層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/陰極
(10)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/電子輸送層/陰極
(11)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/陰極
(12)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/陰極
(13)陽極/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(14)陽極/正孔輸送層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(15)陽極/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(16)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(17)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(18)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ホスト材料層/発光層/ホスト材料層/電子輸送層/電子注入層/陰極
以下、その態様を図面を用いて説明する。
図1は、第1の実施形態に係る有機電界発光素子100の層構成を示す概略断面図である。該有機電界発光素子100は、陽極1側から正孔注入層2、正孔輸送層3、ホスト材料層4、第1の発光材料ドープ層5a、発光材料非ドープ層6、第2の発光材料ドープ層5b、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9の順で構成される。
また、図2は、第2の実施形態に係る有機電界発光素子200の層構成を示す概略断面図である。該有機電界発光素子200は、陽極1側から正孔注入層2、正孔輸送層3、第1の発光材料ドープ層5a、発光材料非ドープ層6、第2の発光材料ドープ層5b、ホスト材料層4、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9の順で構成される。
また、図3は、第3の実施形態に係る有機電界発光素子300の層構成を示す概略断面図である。該有機電界発光素子300は、陽極1側から正孔注入層2、正孔輸送層3、第1のホスト材料層4a、第1の発光材料ドープ層5a、発光材料非ドープ層6、第2の発光材料ドープ層5b、第2のホスト材料層4b、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9の順で構成される。
また、図4は、第4の実施形態に係る有機電界発光素子400の層構成を示す概略断面図である。該有機電界発光素子400は、陽極1側から正孔注入層2、正孔輸送層3、ホスト材料層4、第1の発光材料ドープ層5a、第1の発光材料非ドープ層6a、第2の発光材料ドープ層5b、第2の発光材料非ドープ層6b、第3の発光材料ドープ層5c、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9の順で構成される。
また、図5は、第5の実施形態に係る有機電界発光素子500の層構成を示す概略断面図である。該有機電界発光素子500は、陽極1側から正孔注入層2、正孔輸送層3、第1の発光材料ドープ層5a、第1の発光材料非ドープ層6a、第2の発光材料ドープ層5b、第2の発光材料非ドープ層6b、第3の発光材料ドープ層5c、ホスト材料層4、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9の順で構成される。
また、図6は、第6の実施形態に係る有機電界発光素子600の層構成を示す概略断面図である。該有機電界発光素子600は、陽極1側から正孔注入層2、正孔輸送層3、第1のホスト材料層4a、第1の発光材料ドープ層5a、第1の発光材料非ドープ層6a、第2の発光材料ドープ層5b、第2の発光材料非ドープ層6b、第3の発光材料ドープ層5c、第2のホスト材料層4b、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9の順で構成される。
なお、これらの図中、符号10、10’は、発光層を示す。
以下、前述の発光層、ホスト材料層以外のその他の構成について説明する。
前記陽極としては、前記有機化合物層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
また、前記陽極の抵抗値としては、103Ω/□以下が好ましく、102Ω/□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。
前記陰極としては、通常、有機化合物層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01質量%〜10質量%のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物(例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など)をいう。
また、前記陰極としては、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を1nm〜10nmの厚さに薄く成膜し、更にITOやIZO等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
前記正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
前記正孔注入層、正孔輸送層の形成材料としては、特に制限はないが、例えば、ピロール誘導体、カルバゾール誘導体、ピラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、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、チオフェン誘導体、シラザン誘導体、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、フタロシアニン系化合物、有機シラン誘導体、カーボンが好ましい。
なお、前記正孔注入層、前記正孔輸送層は、ケミカルドーピング等によって駆動電圧を低減することができる。
前記正孔注入層、前記正孔輸送層としては、前記形成材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記電子注入層、前記電子輸送層は、陰極から電子を注入する機能、電子を輸送する機能、陽極から注入され得た正孔を障壁する機能のいずれかを有している層である。
前記電子注入層、前記電子輸送層の形成材料としては、特に制限はなく、例えば、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、チアゾール、チアジアゾール、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、シロール及びそれらの誘導体(他の環と縮合環を形成してもよい)、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体等を挙げることができる。
なお、前記電子注入層、前記電子輸送層は、ケミカルドーピング等によって駆動電圧を低減することができる。
前記電子注入層、前記電子輸送層としては、前記形成材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
前記基板としては、特に制限はないが、有機化合物層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、ジルコニア安定化イットリウム(YSZ)、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
透湿防止層(ガスバリア層)の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層(ガスバリア層)は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
前記有機電界発光素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
前記保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等の金属、MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3、TiO2等の金属酸化物、SiNx、SiNxOy等の金属窒化物、MgF2、LiF、AlF3、CaF2等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率1%以上の吸水性物質、吸水率0.1%以下の防湿性物質等が挙げられる。
更に、前記有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。 前記水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。
前記不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
厚み0.5mm、2.5cm角のガラス基板上に、陽極としてITO(Indium Tin Oxide)を厚みが70nmとなるようにスパッタ法により設けた。次に、このITO付きガラス基板を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。
次に、ITO付きガラス基板上に、下記構造式で表される正孔輸送材料(HTM−1)を、厚みが60nmとなるように蒸着して、第1の正孔輸送層(HTL)を形成した。
具体的には、発光材料となる化合物(Dopant-1)とホストとなる化合物(Host−1)とを、蒸着装置の異なる蒸着源に設置した。そして、双方のボートを加熱し、化合物(Dopant-1)を設置した側のシャッタの開閉を適宜切り替えて、2つの発光材料ドープ層及び1つの発光材料非ドープ層を積層した。即ち、陽極側から、第1の発光材料ドープ層と、発光材料非ドープ層と、第2の発光材料ドープ層とをこの順に積層した。
このとき、シャッタの開放及び閉鎖の時間設定により、2つの発光材料ドープ層の厚みはそれぞれ10nm、1つの発光材料非ドープ層の厚みは20nmとなるよう調整した。発光層全体の厚みは、40nmであった。また、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度は、10質量%とした。
この電子注入層上にアルミニウム(Al)を、厚みが100nmとなるように蒸着して、陰極を形成した。
以上により作製した積層体を、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶、乾燥剤(HD−S−071205−40、ダイニック株式会社製)及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ株式会社製)を用いて封止し、実施例1における有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、電子輸送層を形成し、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2における有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から0.5質量%に変えたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例Aにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から5質量%に変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例Aにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から18質量%に変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例Bにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から20質量%に変えたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例Bにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例2において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から0.5質量%に変えたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例Cにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例2において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から5質量%に変えたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例Cにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例2において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から18質量%に変えたこと以外は、実施例2と同様にして、実施例Dにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例2において、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度を10質量%から20質量%に変えたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例Dにおける有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例3における有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、また、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変え、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1における有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、2つの発光材料ドープ層及び1つの発光材料非ドープ層を積層した発光層に代えて、以下のように発光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例2における有機電界発光素子を製造した。
即ち、第1のホスト材料層上にホスト材料(Host−1)と発光材料(Dopant-1)とを、該発光材料の濃度が10質量%であり、厚みが40nmとなるように蒸着して、発光層を形成した。
比較例2において、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、比較例2と同様にして、比較例3における有機電界発光素子を製造した。
比較例2において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、比較例2と同様にして、比較例4における有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて下記構造式で表される化合物(Dopant−2)を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例5における有機電界発光素子を製造した。
実施例2において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いたこと以外は、実施例2と同様にして、比較例6における有機電界発光素子を製造した。
実施例3において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いたこと以外は、実施例3と同様にして、比較例7における有機電界発光素子を製造した。
比較例2において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、比較例2と同様にして、比較例8における有機電界発光素子を製造した。
実施例1において、2つの発光材料ドープ層及び1つの発光材料非ドープ層を積層した発光層に代えて、以下のように発光層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例4における有機電界発光素子を製造した。
即ち、発光材料となる化合物(Dopant-1)とホストとなる化合物(Host−1)とを、蒸着装置の異なる蒸着源に設置した。そして、双方のボートを加熱し、化合物(Dopant-1)を設置した側のシャッタの開閉を適宜切り替えて、2つの発光材料ドープ層及び1つの発光材料非ドープ層を積層し、陽極側から、第1の発光材料ドープ層と、第1の発光材料非ドープ層と、第2の発光材料ドープ層と、第2の発光材料非ドープ層と、第3の発光材料ドープ層とをこの順に積層した。
このとき、シャッタの開放及び閉鎖の時間設定により、第1及び第3の発光材料ドープ層の厚みはそれぞれ7nm、第2の発光材料ドープ層の厚みは6nm、2つの発光材料非ドープ層の厚みは10nmとなるよう調整した。発光層全体の厚みは、40nmであった。また、発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant-1)の濃度は、10質量%とした。
実施例4において、発光層上にホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例5における有機電界発光素子を製造した。
実施例4において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例4と同様にして、実施例6における有機電界発光素子を製造した。
実施例4において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、また、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変え、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例4と同様にして、比較例9における有機電界発光素子を製造した。
実施例4において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いたこと以外は、実施例4と同様にして、比較例10における有機電界発光素子を製造した。
実施例5において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いたこと以外は、実施例5と同様にして、比較例11における有機電界発光素子を製造した。
実施例6において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いたこと以外は、実施例6と同様にして、比較例12における有機電界発光素子を製造した。
実施例1〜3において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて下記構造式で表される化合物(Dopant−3)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて下記構造式で表される化合物(Host−2)を用いたこと以外は、実施例1〜3と同様にして、実施例7〜9における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表3参照)。
比較例1〜4、8において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−3)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−2)を用いたこと以外は、比較例1〜4、8と同様にして、比較例13〜16、20における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表3参照)。
比較例5〜7において、発光材料として、化合物(Dopant-2)に代えて下記構造式で表される化合物(Dopant−4)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−2)を用いたこと以外は、比較例5〜7と同様にして、比較例17〜19における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表3参照)。
実施例4〜6において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−3)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−2)を用いたこと以外は、実施例4〜6と同様にして、実施例10〜12における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表4参照)。
比較例9において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−3)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−2)を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、比較例21における有機電界発光素子を製造した。
比較例10〜12において、発光材料として、化合物(Dopant−2)に代えて化合物(Dopant−4)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−2)を用いたこと以外は、比較例10〜12と同様にして、比較例22〜24における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表4参照)。
実施例1〜3において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて下記構造式で表される化合物(Dopant−5)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて下記構造式で表される化合物(Host−3)を用いたこと以外は、実施例1〜3と同様にして、実施例13〜15における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表5参照)。
比較例1〜4、8において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−5)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−3)を用いたこと以外は、比較例1〜4、8と同様にして、比較例25〜28、32における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表5参照)。
比較例5〜7において、発光材料として、化合物(Dopant-2)に代えて下記構造式で表される化合物(Dopant−6)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−2)を用いたこと以外は、比較例5〜7と同様にして、比較例29〜31における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表5参照)。
実施例4〜6において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−5)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−3)を用いたこと以外は、実施例4〜6と同様にして、実施例16〜18における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表6参照)。
比較例9において、発光材料として、化合物(Dopant-1)に代えて化合物(Dopant−5)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−3)を用いたこと以外は、比較例9と同様にして、比較例33における有機電界発光素子を製造した。
比較例10〜12において、発光材料として、化合物(Dopant−2)に代えて化合物(Dopant−6)を用い、ホスト材料として、化合物(Host−1)に代えて化合物(Host−3)を用いたこと以外は、比較例10〜12と同様にして、比較例34〜36における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表6参照)。
実施例1において、2つの発光材料ドープ層と1つの発光材料非ドープ層とを以下のように形成したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例19における有機電界発光素子を製造した。
即ち、発光材料となる化合物(Dopant−1)及び化合物(Dopant−3)と、ホストとなる化合物(Host−1)とを、蒸着装置の異なる蒸着源に設置した。そして、各ボートを加熱し、化合物(Dopant−1)又は化合物(Dopant−3)を設置した側のシャッタの開閉を適宜切り替えて、2つの発光材料ドープ層及び1つの発光材料非ドープ層を積層した。即ち、陽極側から、化合物(Dopant−1)を含む第1の発光材料ドープ層と、発光材料非ドープ層と、化合物(Dopant−3)を含む第2の発光材料ドープ層とをこの順に積層した。
このとき、シャッタの開放及び閉鎖の時間設定により、2つの発光材料ドープ層の厚みはそれぞれ10nm、1つの発光材料非ドープ層の厚みは20nmとなるよう調整した。発光層全体の厚みは、40nmであった。また、各発光材料ドープ層における発光材料となる化合物(Dopant−1)及び化合物(Dopant−3)の濃度は、それぞれ10質量%とした。
実施例19において、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例19と同様にして、実施例20における有機電界発光素子を製造した。
実施例19において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例19と同様にして、実施例21における有機電界発光素子を製造した。
実施例4において、3つの発光材料ドープ層と2つの発光材料非ドープ層とを以下のように形成したこと以外は、実施例4と同様にして、実施例22における有機電界発光素子を製造した。
即ち、発光材料となる化合物(Dopant−1)、化合物(Dopant−3)、化合物(Dopant−5)と、ホストとなる化合物(Host−1)とを、蒸着装置の異なる蒸着源に設置した。そして、各ボートを加熱し、化合物(Dopant−1)、化合物(Dopant−3)又は化合物(Dopant−5)を設置した側のシャッタの開閉を適宜切り替えて、3つの発光材料ドープ層及び2つの発光材料非ドープ層を積層した。即ち、陽極側から、化合物(Dopant−1)を含む第1の発光材料ドープ層と、第1の発光材料非ドープ層と、化合物(Dopant−3)を含む第2の発光材料ドープ層と、第2の発光材料非ドープ層と、化合物(Dopant−5)を含む第3の発光材料ドープ層をこの順に積層した。
このとき、シャッタの開放及び閉鎖の時間設定により、第1及び第3の発光材料ドープ層の厚みはそれぞれ7nm、第2の発光材料ドープ層の厚みは6nm、2つの発光材料非ドープ層の厚みはそれぞれ10nmとなるよう調整した。発光層全体の厚みは、40nmであった。また、各発光材料ドープ層において発光材料となる化合物(Dopant−1)、化合物(Dopant−3)及び化合物(Dopant−5)の濃度は、それぞれ10質量%とした。
実施例22において、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例22と同様にして、実施例23における有機電界発光素子を製造した。
実施例22において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例22と同様にして、実施例24における有機電界発光素子を製造した。
実施例19において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変え、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例19と同様にして、比較例37の有機電界発光素子を製造した。
実施例19〜21において、発光層として、化合物(Dopant−1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いて第1の発光材料ドープ層を形成し、化合物(Dopant−3)に代えて化合物(Dopant−4)を用いて第2の発光材料ドープ層を形成したこと以外は、実施例19〜21と同様にして、比較例38〜40における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表7参照)。
実施例22において、第2の正孔輸送層上に第1のホスト材料層を形成せず、第2の正孔輸送層上に発光層を形成し、発光層上に第2のホスト材料層を形成せず、発光層上に電子輸送層を形成し、第2の正孔輸送層の厚みを15nmから20nmに変え、電子輸送層の厚みを15nmから20nmに変えたこと以外は、実施例22と同様にして、比較例41の有機電界発光素子を製造した。
実施例22〜24において、発光層として、化合物(Dopant−1)に代えて化合物(Dopant−2)を用いて第1の発光材料ドープ層を形成し、化合物(Dopant−3)に代えて化合物(Dopant−4)を用いて第2の発光材料ドープ層を形成し、化合物(Dopant−5)に代えて化合物(Dopant−6)を用いたこと以外は、実施例22〜24と同様にして、比較例42〜44における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表7参照)。
比較例14〜16において、ホスト材料として、化合物(Host−2)に代えて化合物(Host−1)を用いてホスト材料層を形成したこと以外は、比較例14〜16と同様にして、比較例45〜47における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表7参照)。
比較例26〜28において、ホスト材料として、化合物(Host−3)に代えて化合物(Host−1)を用いてホスト材料層を形成したこと以外は、比較例26〜28と同様にして、比較例48〜50における、それぞれの有機電界発光素子を製造した(下記表7参照)。
比較例20において、ホスト材料として、化合物(Host−2)に代えて化合物(Host−1)を用いてホスト材料層を形成したこと以外は、比較例20と同様にして、比較例51における有機電界発光素子を製造した。
比較例32において、ホスト材料として、化合物(Host−3)に代えて化合物(Host−1)を用いてホスト材料層を形成したこと以外は、比較例32と同様にして、比較例52における有機電界発光素子を製造した。
<輝度半減時間(t2/t1、t3/t1)>
有機電界発光素子を10℃雰囲気下にて初期輝度2,000cd/m2から、測定開始時の電流密度で、輝度が1,800cd/m2となるまで駆動させた。
その後、駆動させた有機電界発光素子を10℃、55℃、70℃のそれぞれの温度雰囲気下で、輝度1,800cd/m2から1,000cd/m2となるまで駆動させ、10℃雰囲気の測定開始時からの輝度半減時間を測定した。
このとき、10℃一定の雰囲気下で駆動したときの輝度半減時間をt1とし、10℃雰囲気下で駆動後、55℃雰囲気下で駆動したときの輝度半減時間をt2とし、10℃雰囲気下で駆動後、70℃雰囲気下で駆動したときの輝度半減時間をt3とし、「t2/t1」と「t3/t1」のそれぞれの値により比較を行った。
なお、輝度の測定には、輝度測定装置(TOPCON社製)を用い、t1、t2、t3の測定には、耐久性評価装置(EHC社製)を用いた。
有機電界発光素子を20℃の温度雰囲気下にて、1mA/cm2の電流密度で3時間通電させた後、20℃から70℃まで1℃/minの勾配で温度を上昇させ、70℃の温度雰囲気下で3時間保持し、1℃/minの勾配で温度を20℃まで下降させることを1サイクルとして、これを100サイクル繰り返し、初期の駆動電圧に対する100サイクル後の駆動電圧の電圧上昇値(△V)と、初期の輝度に対する100サイクル後の輝度減少値(△L)とを比較した。
なお、電圧値の測定には、KEITHLEY製ソースメジャーユニット2400型を用い、輝度の測定には、輝度半減時間測定に用いた輝度測定装置を用いた。
また、実施例1〜3における有機電界発光素子は、比較例1〜8における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例1〜3における有機電界発光素子は、比較例1〜8における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例A〜Dにおける有機電界発光素子は、比較例A〜Dにおける有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例A〜Dにおける有機電界発光素子は、比較例A〜Dにおける有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例4〜6における有機電界発光素子は、比較例2〜4、8〜12における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例4〜6における有機電界発光素子は、比較例8〜12における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例7〜9における有機電界発光素子は、比較例13〜20における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例7〜9における有機電界発光素子は、比較例13〜20における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例10〜12における有機電界発光素子は、比較例14〜16、20〜24における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例10〜12における有機電界発光素子は、比較例14〜16、20〜24における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例13〜15における有機電界発光素子は、比較例25〜32における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例13〜15における有機電界発光素子は、比較例25〜32における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例16〜18における有機電界発光素子は、比較例26〜28、32〜36における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例16〜18における有機電界発光素子は、比較例26〜28、32〜36における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例19〜24における有機電界発光素子は、比較例2〜4、8、37〜52における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の電圧上昇値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
また、実施例19〜24における有機電界発光素子は、比較例2〜4、8、37〜52における有機電界発光素子よりも熱サイクルにかけた後の輝度減少値を低く抑えることができており、温度変化に対する耐久性に優れている。
2 正孔注入層
3 正孔輸送層
4 ホスト材料層
4a 第1のホスト材料層
4b 第2のホスト材料層
5a 第1の発光材料ドープ層
5b 第2の発光材料ドープ層
5c 第3の発光材料ドープ層
6 発光材料非ドープ層
6a 第1の発光材料非ドープ層
6b 第2の発光材料非ドープ層
7 電子輸送層
8 電子注入層
9 陰極
10、10’ 発光層
100、200、300、400、500、600 有機電界発光素子
Claims (5)
- スチリルアミン化合物からなる発光材料及びホスト材料を含む第1の発光材料ドープ層並びに第2の発光材料ドープ層からなる2つの発光材料ドープ層の間に、1つの発光材料非ドープ層を有する発光層と、
前記発光層の少なくともいずれかの面に隣接し、前記発光層に含まれる前記ホスト材料と同一のホスト材料からなるホスト材料層と、を備え、
前記スチリルアミン化合物が、青色発光材料であり、且つ、前記発光材料ドープ層内に5質量%以上18質量%以下含まれることを特徴とする有機電界発光素子。 - ホスト材料層が、発光層の一の面と他の面とのそれぞれの面に隣接して配される請求項1に記載の有機電界発光素子。
- スチリルアミン化合物が、下記一般式(1)で表される化合物である請求項1から2のいずれかに記載の有機電界発光素子。
ただし、前記一般式(1)中、Ar 1 、Ar 2 、Ar 3 、Ar 5 及びAr 6 は、それぞれ水素原子及びアリール基のいずれかを表し、前記アリール基は、直鎖又は分岐していてもよいアルキル基、置換又は無置換のアリール基及びアミノ基の少なくともいずれかで置換されていてもよく、Ar 4 は、置換又は無置換のアリーレン基を表す。 - ホスト材料が、アントラセン化合物、ピレン化合物、及びクリセン化合物の少なくともいずれかである請求項1から3のいずれかに記載の有機電界発光素子。
- 2つの発光材料ドープ層のうち、少なくとも1つの発光材料ドープ層に含まれるスチリル化合物と、ホスト材料とが下記(1)〜(3)のいずれかである請求項1から4のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(1)前記スチリルアミン化合物が下記構造式で表される化合物(Dopant−1)であり、前記ホスト材料が下記構造式で表される化合物(Host−1)である。
(2)前記スチリルアミン化合物が下記構造式で表される化合物(Dopant−3)であり、前記ホスト材料が下記構造式で表される化合物(Host−2)である。
(3)前記スチリルアミン化合物が下記構造式で表される化合物(Dopant−5)であり、前記ホスト材料が下記構造式で表される化合物(Host−3)である。
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