有機電致發光元件和有機電致發光器件的製作方法
2024-01-25 09:56:15
有機電致發光元件和有機電致發光器件的製作方法
【專利摘要】本發明的目的在於提供一種電流-電壓特性良好的有機電致發光元件。本發明的有機電致發光元件按陽極、發光層、和陰極的順序具有層，該發光層所含的電荷傳輸材料和發光材料的總數為5種以上。優選的是：發光層所含的電荷傳輸材料的總數為4種以上，且發光層所含的電荷傳輸材料的電離電位和電子親和能中的至少一者的值在至少3種以上中是不同的。
【專利說明】有機電致發光元件和有機電致發光器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及有機電致發光元件、和具有該有機電致發光元件的有機電致發光器件。
【背景技術】
[0002]有機電致發光元件能夠以簡單的元件構成發出各種顏色的光，因此，近年來，作為用於製造顯示器、照明等發光裝置的技術，正在積極地進行開發。
[0003]有機電致發光元件是下述元件:從陽極和陰極注入空穴和電子，使各電荷到達發光層，在該發光層中使電荷再結合，由此獲得發光。從該原理出發，研究了例如通過在發光層中使電荷停留來提高發光效率(參照專利文獻I)。
[0004]另一方面，將電荷保留在發光層中會使有機電致發光元件的電流-電壓特性變差。對於在一個層中使電荷停留而言，通常通過在膜內構建電荷的陷阱能級來使電荷停留的方法等進行。根據這些方法，通過使電荷停留在發光層中，可以提高發光效率，但是同時會導致電流-電壓特性變差。例如，在《有機EL技術和材料開發(CMC Publishing C0., Ltd.出版)》中，記載了發光材料會作為相對於電荷傳輸材料的電荷陷阱發揮作用，導致高電壓化(參照非專利文獻I)。另外，在Proc.0f SPIE Vil4800，164-171 (2003)中，報告了在作為電荷傳輸材料的α NPD中添加同樣作為電荷傳輸材料的1-NaphDATA的情況下,會成為電荷陷阱的成因，引起高電壓化(參照非專利文獻2)。
[0005]鑑於上述情況，為了將有機電致發光元件作為發光裝置實用化，期望電流-電壓特性的進一步提聞。
[0006]現有技術文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本國特開2005-219513號公報
[0009]非專利文獻
[0010]非專利文獻1:有機EL技術和材料開發，CMC Publishing C0.，Ltd.出版，2010年5月發行，184頁
[0011]非專利文獻2:Proc.0f SPIE Vil4800, 164-171(2003)
【發明內容】
[0012]發明要解決的問題
[0013]本發明的目的在於提供一種電流-電壓特性良好的有機電致發光元件。
[0014]用於解決問題的方案
[0015]針對該問題，本發明人等進行了深入研究，結果發現:通常認為在發光層中使用多種電荷傳輸材料的情況下，基於前述理由，會進行高電壓化，但是讓人驚訝的是，通過控制一定數量以上的電荷傳輸材料和這些電荷傳輸路徑的能級，可以得到電流-電壓特性良好的有機電致發光元件。[0016]本發明是基於這樣的認識而達成的，以下為其要旨。
[0017][I] 一種有機電致發光元件，其為按陽極、發光層、和陰極的順序具有層的有機電致發光元件，該發光層所含的電荷傳輸材料和發光材料的總數為5種以上，並且該發光層所含的電荷傳輸材料的總數為3種以上。
[0018][2]根據[I]所述的有機電致發光元件，其中，該發光層所含的電荷傳輸材料的總數為4種以上。
[0019][3]根據[I]或[2]所述的有機電致發光元件，其中，在該發光層中含有3種以上電離電位和電子親和能中的至少一者的值不同的電荷傳輸材料。
[0020][4]根據[I]或[2]所述的有機電致發光元件，其中，存在I組以上滿足下述關係的組合:將該發光層所含的任意的電荷傳輸材料選出兩種時，該電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.30eV以下。
[0021][5]根據[I]或[2]所述的有機電致發光元件，其中，存在2組以上滿足下述關係的組合:將該發光層所含的任意的電荷傳輸材料選出兩種時，該電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.30eV以下。
[0022][6]根據[I]或[2]所述的有機電致發光元件，其中，存在2組以上滿足下述關係的組合:將該發光層所含的任意的電荷傳輸材料選出兩種時，該電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.20eV以下。
[0023][7]根據[I]或[2]所述的有機電致發光元件，其中，存在3組以上滿足下述關係的組合:從該發光層所含的任意的電荷傳輸材料和發光材料中選出的兩種的材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.20eV以下。
[0024][8] 一種有機電致發光器件，其具有2個以上發相互不同的顏色的光的有機電致發光元件，且其至少具有I個以上[I]或[2]所述的有機電致發光元件。
[0025][9] 一種有機電致發光器件，其具有2個以上發相互不同的顏色的光的有機電致發光元件，且該2個以上的有機電致發光元件僅由[I]或[2]所述的有機電致發光元件構成。
[0026][10] 一種有機EL顯示裝置，其使用[8]或[9]所述的有機電致發光器件。
[0027][11] 一種有機EL照明，其使用[8]或[9]所述的有機電致發光器件。
[0028]發明的效果
[0029]根據本發明，能夠提供電流-電壓特性良好的有機電致發光元件，通過該有機電致發光元件能夠獲得發光效率高的OA電腦、壁掛電視機等用的平板顯示器、顯示板、標識燈和複印機的光源、液晶顯示器、計量儀器類的背光光源等利用了作為面發光體的特徵的光源等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為示出本發明的有機電致發光元件的實施方式的一例的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0031]以下對本發明的有機電致發光元件和有機電致發光器件的實施方式進行詳細說明，以下的說明是本發明的實施方式的一例(代表例)，本發明只要不超過其要旨就不特定於這些內容。
[0032]〔有機電致發光元件〕
[0033]本發明的有機電致發光元件的特徵在於，其為至少按陽極、發光層、和陰極的順序具有上述層的有機電致發光兀件，該發光層具有電荷傳輸材料和發光材料，該發光層所含的電荷傳輸材料和發光材料的總數為至少5種以上,並且電荷傳輸材料為3種以上。
[0034]在本發明中，發光層所含的電荷傳輸材料的總數優選為4種以上。
[0035][基於控制發光層中的材料數量的作用機理]
[0036]本發明的作用機理推定為如下機理。在包含電荷移動的結構的層中，材料的聚集、結晶化等的發生會導致膜內的層的狀態變得不均勻、電荷的傳輸受到阻礙、引起電流-電壓特性變差。尤其，由於發光層是比兩電極電荷集中的層，因此容易受到該影響。此處，本發明人等發現，作為阻礙引起材料的聚集、結晶化等的手段，使用多種材料是有效的。即，通過使用多種材料能夠加大膜形成後相同骨架的材料間的距離，因此可以阻礙在膜內的聚集、結晶化等、保持均勻的無定形膜、形成電荷遷移缺損少的良好的電荷傳輸膜。例如，在將分子假設性地視為球時，球效率良好地接觸、在空間內填充的方式可以假設性地視為單位晶格。接觸最多的堆積方法(面心立方、六方密堆積)可以通過6種以上的材料來防止同種材料的接觸。實際上出於分子尺寸的不同，通過6種以下的數量來防止同種材料的接觸也是可能的，通過具有5種以上的材料、優選6種以上的材料，防止來自同一材料的聚集、結晶化的效果增強，可以獲得均勻的膜，能夠獲得良好的電流-電壓特性。
[0037]另外，關於電荷傳輸材料，如後所述，通常以具有芳香族性的化合物或具有含芳香族性基團的化合物為主構成。因此，彼此較為不同的化合物相互容易混合，會防止與同一材料的接觸，易於防止聚集等。因此，通過使除發光材料之外的3種以上、優選為4種以上、進一步優選為5種以上的電荷傳輸材料在發光層中含有，會效率良好地防止在膜內的聚集、結晶化等，可以減輕以它們為起因的電荷陷阱等，能夠獲得良好的電流-電壓特性。
[0038]鑑於上述情況，在本發明中，發光層中的發光材料可以為一種，但適宜的是，對於電荷傳輸材料而言使用3種以上、優選為4種以上、進一步優選為5種以上，按發光材料與電荷傳輸材料的總和計為5種以上。關於發光層中的發光材料和電荷傳輸材料的種類,從在材料的管理、發光層形成用組合物的製備等方面不費工夫，另外，後述的電荷傳輸路徑被適度地細分，容易減少驅動電壓的觀點出發，發光層中的電荷傳輸材料和發光材料優選為按總和計20種類以下，特別優選為15種以下。在實用上優選的是，發光層中的發光材料使用一種或兩種，電荷傳輸材料使用4?12種,尤其是5?10種。
[0039][基於控制發光層中的材料的電離電位和電子親和能的作用機理]
[0040]在本發明中，認為通過使多種電離電位和電子親和能中的至少一者不同的材料在同一層內存在，會形成多個傳輸電荷的路徑，由此能夠防止電荷的停滯，獲得良好的電流-電壓特性。為了形成多個電荷傳輸路徑，優選電荷傳輸材料在膜內均勻地分散，並且優選具有3種以上、優選為4種以上、進一步優選為5種以上電離電位和電子親和能中的至少一者不同的材料。這是由於，電離電位和電子親和能中的至少一者不同的材料為3種以上時，會降低一者作為電荷陷阱起作用而使電流-電壓特性變差的危險性。
[0041 ] 另外，發光層中的電荷傳輸材料的含量優選比發光材料多。這是由於向發光材料的電荷傳輸路徑物理性地變多。[0042]另外，為了使電荷效率良好地利用各路徑，在各電荷傳輸材料的電離電位和電子親和能中的至少一者為不同的值的基礎上，電荷傳輸材料相互的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者越小越優選。這是由於電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者小時，電荷變得易在各路徑間遷移，變得能夠效率良好地利用各路徑，停滯的緩和效果變強。
[0043]進一步優選的是，關於發光層內的發光材料和電荷傳輸材料，也期望電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為上述的關係。這是由於從電荷傳輸材料向發光材料的電荷的授受會順利地進行。
[0044]因此，在本發明中，優選在發光層所含的電荷傳輸材料的3種以上中電離電位和電子親和能中的至少一者的值不同，更優選電離電位和電子親和能的值不同。另外，進一步優選在發光層內的全部電荷傳輸材料中電離電位和電子親和能中的至少一者的值不同，最優選電離電位和電子親和能的值不同。
[0045]另一方面，優選各材料的電離電位之差或電子親和能之差小，在發光層所含的電荷傳輸材料中，優選存在I組以上滿足下述關係的組合:任意選出的兩種電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.50eV以下、優選為0.30eV以下、更優選為0.20eV以下、進一步優選為0.15eV以下、更進一步優選為0.1OeV以下。這是由於所形成的電荷傳輸路徑間的移動容易產生。需要說明的是，該差的下限為0.01eV以上。另外，滿足上述關係的組合的數量優選存在2組以上、更優選存在3組以上、進一步優選存在4組以上,組合的總數依賴於材料的總數。
[0046]另外,從低電 壓化的觀點出發，優選在發光層所含的發光材料和電荷傳輸材料中存在I組以上滿足下述關係的組合:任意選出的兩種材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.50eV以下、優選為0.30eV以下、更優選為0.20eV以下、進一步優選為0.15eV以下、更進一步優選為0.1OeV以下。需要說明的是，該差的下限為0.01eV以上。另外，滿足上述關係的組合的數量優選存在2組以上、更優選存在3組以上，組合的總數依賴於材料的總數。
[0047]另外,在本發明的發光層中，理想的是，含有空穴傳輸材料和電子傳輸材料這兩者，並且更優選各種材料含有兩種以上。這是由於在空穴和電子中的任一種中，上述的電荷傳輸路徑變得易於形成多個。進一步優選分別為3種以上。
[0048]另外，優選屬於發光層所含的電荷傳輸材料的電離電位的值之差和電子親和能的值之差中的至少一者為0.30eV以下的組合是連續的。即，優選具有下述這樣的連續的關係:在將發光層內的電荷傳輸材料從電離電位的值或電子親和能的值低的一側起設為比、h2、h3、h4、……的情況下，hi與h2的電離電位的值之差或電子親和能的值之差(優選為電離電位的值之差和電子親和能的值之差)為0.30eV以下、優選為0.20eV以下、更優選為0.15eV以下、進一步優選為0.1OeV以下，h2與h3的電離電位的值之差或電子親和能的值之差(優選為電離電位的值之差和電子親和能的值之差)為0.30eV以下、優選為0.20eV以下、更優選為0.15eV以下、進一步優選為0.1OeV以下，h3與h4的電離電位的值之差或電子親和能的值之差(優選為電離電位的值之差和電子親和能的值之差)為0.30eV以下、優選為0.20eV以下、更優選為0.15eV以下，進一步優選為0.1OeV以下。因此，在將發光層內的電荷傳輸材料的種類數設為Nh的情況下，發光層內所含的電荷傳輸材料中，電離電位或電子親和能最大的電荷傳輸材料與電離電位或電子親和能最小的電荷傳輸材料的電離電位或電子親和能之差優選為0.30 X (Nh-1) eV以下、進一步優選為0.20 X (Nh-1) eV以下、更優選為0.15X (Nh-1) eV以下，進一步優選為0.1OX (Nh-1) eV以下。
[0049]對本發明的發光層而言，理想的是，含有由2種以上的化合物組成的化合物組α，所述化合物具有多個芳香環基連接而成的基本骨架，並且分子量為2000以下。
[0050]化合物組α由構成基本骨架的芳香環基的數量最少的化合物α 1、和具有與該化合物α I的基本骨架的50%以上一致的基本骨架的其他化合物組成。
[0051]此處，對「具有與該化合物α I的基本骨架的50%以上一致的基本骨架的」其他化合物進行說明。
[0052]「一致」是指形成基本骨架的芳香環基的、環的骨架、與其他基團的鍵合順序和鍵合位置均一致。環的骨架在芳香環基來自單環時意味著環員數，來自在來自稠環時是指各個的環的員數和稠合關係這兩者。
[0053]例如在下述例I的情況下，首先構成基本骨架的芳香環基的數量更少的化合物B相當於「化合物α I 」。比較化合物A和化合物B的基本骨架時，在化合物B的構成基本骨架的芳香環基(環f~i)中，環f和環g~i中的任意2個環(共3個環)與化合物A的基本骨架「一致」。即，化合物B的構成基本骨架的4個芳香環基中的3個是「一致」的，75% ( = 3/4) 「一致」。需要說明的是，有時將這樣的情況表述為「(基本骨架的)一致率為 75%，，。
[0054](例I)
[0055][化學式I]
[0056]
【權利要求】
1.一種有機電致發光元件，其為按陽極、發光層、和陰極的順序具有層的有機電致發光元件， 該發光層所含的電荷傳輸材料和發光材料的總數為5種以上，並且該發光層所含的電荷傳輸材料的總數為3種以上。
2.根據權利要求1所述的有機電致發光兀件，其中，該發光層所含的電荷傳輸材料的總數為4種以上。
3.根據權利要求1或2所述的有機電致發光元件，其中，在該發光層中含有3種以上電離電位和電子親和能中的至少一者的值不同的電荷傳輸材料。
4.根據權利要求1或2所述的有機電致發光元件，其中，存在I組以上滿足下述關係的組合:將該發光層所含的任意的電荷傳輸材料選出兩種時，該電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.30eV以下。
5.根據權利要求1或2所述的有機電致發光元件，其中，存在2組以上滿足下述關係的組合:將該發光層所含的任意的電荷傳輸材料選出兩種時，該電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.30eV以下。
6.根據權利要求1或2所述的有機電致發光元件，其中，存在2組以上滿足下述關係的組合:將該發光層所含的任意的電荷傳輸材料選出兩種時，該電荷傳輸材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.20eV以下。
7.根據權利要求1或2所述的有機電致發光元件，其中，存在3組以上滿足下述關係的組合:從該發光層所含的任意的電荷傳輸材料和發光材料中選出的兩種的材料的電離電位之差和電子親和能之差中的至少一者為0.20eV以下。
8.—種有機電致發光器件,其具有2個以上發相互不同的顏色的光的有機電致發光兀件，且其具有I個以上權利要求1或2所述的有機電致發光元件。
9.一種有機電致發光器件,其具有2個以上發相互不同的顏色的光的有機電致發光兀件，且該2個以上的有機電致發光元件僅由權利要求1或2所述的有機電致發光元件構成。
10.一種有機EL顯示裝置，其使用權利要求8所述的有機電致發光器件。
11.一種有機EL照明，其使用權利要求8所述的有機電致發光器件。
12.—種有機EL顯示裝置，其使用權利要求9所述的有機電致發光器件。
13.一種有機EL照明，其使用權利要求9所述的有機電致發光器件。
【文檔編號】H01L51/50GK103931009SQ201280055385
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年7月10日 優先權日:2011年11月11日
【發明者】田中太, 今田一郎, 五郎丸英貴 申請人:三菱化學株式會社