有机场致发光元件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03817421.9

申请日:

2003.07.22

公开号:

CN1672096A

公开日:

2005.09.21

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

G03B33/14

主分类号:

G03B33/14

申请人:

出光兴产株式会社;

发明人:

细川地潮; 松浦正英; 岩隈俊裕; 井上一吉

地址:

日本东京

优先权:

2002.07.22 JP 212419/2002

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

陈昕

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内容摘要

有机场致发光元件,其以所述顺序含有阳极(1)、能带宽度为2.7eV以上的绝缘性或半导性的无机薄膜层(3)、由含有至少有机发光层的一层或多层构成并且至少一层含有金属化金属络合物的有机化合物层(4)和阴极(2)。通过设置上述的无机薄膜层(3),空穴注入发光层得到改善,通过添加原金属化金属络合物,可以利用三重态激发子,发光效率、辉度和寿命提高。

权利要求书

1: 有机发光元件,其依次具有: 阳极、 能带宽度为
2: 7eV以上,绝缘性或半导性的无机薄膜层、 由至少含有有机发光层的一层或多层构成、至少1层含有原金属 化金属络合物的有机化合物层、和 阴极。 2.权利要求1所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层含 有从金属、以及金属的硫属元素化物、氧氮化物、碳化物、氮化物、 硅化物和硼化物中选取的1种以上的金属或化合物。
3: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述金属为从以下A 组中选取的1种以上的金属,上述化合物为硫属元素化物或氮化物, A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti。
4: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层含 有从In、Sn、Ga、Si、Al、Ta、Ti、Ge、Zn、Cd、Mg的氧化物、氧氮 化物、碳化物和氮化物中选取的多种。
5: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层以 In、Sn或Ga的氧化物中的至少1种为主成分。
6: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层以 (Si 1-x Ge x )O y         (0<x<1,1.7<y<2.2) 为主成分。
7: 权利要求2所述的有机发光元件,其含有多种上述金属或化 合物,其中,上述金属或化合物的至少1种的功函数为4.5eV以上。
8: 权利要求7所述的有机发光元件,其中,上述化合物为氧化 物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。
9: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述金属为含有从 以下A组中选取的1种以上的金属和从以下B组中选取的1种以上的 金属的2种以上的金属, A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti B组:功函数为4.5eV以上的金属。
10: 权利要求9所述的有机发光元件,其中,上述B组的金属为 属于元素周期表(长周期型)中3B、4B、5B、6B和7B族的任何一种 的原子。
11: 权利要求9所述的有机发光元件,其中,上述B组的金属为 Au、Ni、Cr、Ir、Nb、Pt、W、Mo、Ta、Pd、Ru、Ce、V、Zr、Re、Bi 和Co。
12: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述金属为含有至 少一种从以下的C组中选取的金属的两种以上的金属, C组:Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
13: 权利要求12所述的有机发光元件,其中,上述化合物为氧 化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。
14: 权利要求2所述的有机发光元件,其中,上述金属为含有从 以下A组中选取的1种以上的金属和从以下C组中选取的1种以上的 金属的2种以上的金属, A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti C组:Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。
15: 权利要求1所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层以 从Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的氧化 物中选取的至少一种的氧化物为主成分。
16: 权利要求1所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层为 空穴注入性。
17: 权利要求1所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层的 离子化电势超过5.6eV。
18: 权利要求1所述的有机发光元件,其中,上述原金属化金属 络合物为铱络合物。
19: 权利要求1所述的有机发光元件,其中,上述有机发光层含 有高分子化合物作为基质材料。
20: 有机发光基板,其中,权利要求1所述的有机发光元件设置 在塑料基板上。

说明书


有机场致发光元件

    【技术领域】

    本发明涉及有机发光元件,特别涉及有机场致发光元件。

    背景技术

    有机发光元件在显示器、LCD用背光、照明用光源、光通信用光源、信息文件用读取/写入头等各种用途中的利用受到期待,近年来进行了活跃的研究开发。

    一般地,有机场致发光元件(以下称为有机EL元件)由1μm以下膜厚的有机化合物层和夹持该有机化合物层的两个电极构成。该有机发光元件是自发光型的元件,通过在两电极间外加电压,从一个电极(阴极)产生的电子和从另一个电极(阳极)产生的空穴在有机化合物层中再结合,激发发光材料放出光。

    当单纯矩阵驱动有机EL元件时,随着使功能比(duty ratio)增大,要求更高的发光辉度。但是,一般使辉度提高则发光效率降低,因此现状是通过分割画面等进行应对,控制在1/120左右以下的功能比。

    在该状况下,最近报告了在有机化合物层中含有三(2-苯基ピリヒト)铱络合物的有机EL元件可以利用三重线的激发子,显示高辉度、高发光效率,受到关心(Applied Physics Letters,75,4(1999))。

    但是,当将含有三(2-苯基吡啶)铱络合物的有机化合物层直接与阳极或阴极接合时,将电荷注入有机化合物层需要高电压,因此电压增高,而且消费电力增大,发热等成为问题。此外,还存在寿命极短的问题。

    因此,要求用更低电压驱动的有机EL元件,在特开2001-244077号公报中公开了使用无机半导体层作为空穴注入层,在有机化合物层中含有三(2-苯基吡啶)铱络合物的有机EL元件。

    作为无机半导体层中使用的无机半导体,公开了Si1-xCx、CuI、CuS、GaAs、ZnTe、Cu2O、Cu2S、CuSCN、CuCl、CuBr、CuInSe2、CuInS2、CuAlSe2、CuGaSe2、CuGaS2、GaP、NiO、CoO、FeO、Bi2O3、MoO2、Cr2O3等,但这些的能带宽度(能隙,energy gap)为2.5~2.6eV以下,无电子障蔽性,在发光层内停留电子的能力低,因此要求改善。

    此外,由于这些无机半导体的能带宽度小,所以还存在对于发光层中生成的三重激发态的消光作用,这也要求解决。

    本发明鉴于上述课题,目的在于提供以低电压驱动,显示高辉度、高发光效率,并且寿命得到改善的有机发光元件。

    【发明内容】

    为了解决该课题,本发明者们进行了锐意研究,其结果发现:具有能带宽度为2.7eV以上的绝缘性或半导性的无机薄膜层、和含有原金属(ortho metal)化金属络合物的有机化合物层地有机发光元件以低电压驱动,为高辉度,发光效率更优异,从而完成本发明。

    根据本发明,可以提供以下的有机发光元件和有机发光基板。

    [1].有机发光元件,其按所述顺序含有:

    阳极、

    能带宽度为2.7eV以上,绝缘性或半导性的无机薄膜层、

    由含有至少有机发光层的一层或多层构成,至少1层含有原金属(ortho metal)化金属络合物的有机化合物层、和阴极。

    [2].[1]所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层含有从金属、以及金属的硫属元素化物、氧氮化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物中选取的1种以上的金属或化合物。

    [3].[2]所述的有机发光元件,其中,上述金属为从以下A组中选取的1种以上的金属,

    A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti。

    [4].[1]或[2]所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层含有从In、Sn、Ga、Si、Al、Ta、Ti、Ge、Zn、Cd、Mg的氧化物、氧氮化物、碳化物和氮化物中选取的多种。

    [5].[1]或[2]所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层以In、Sn或Ga的氧化物中的至少1种为主成分。

    [6].[1]或[2]所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层以

    (Si1-xGex)Oy          (0<x<1,1.7<y<2.2)为主成分。

    [7].[2]或[3]所述的有机发光元件,其中,上述金属或化合物的至少1个的功函数为4.5eV以上。

    [8].[2]所述的有机发光元件,其中,上述金属为含有从以下A组中选取的1种以上的金属和从以下B组中选取的1种以上的金属的2种以上的金属,

    A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti

    B组:功函数为4.5eV以上的金属。

    [9].[8]所述的有机发光元件,其中,上述B组的金属为属于元素周期表(长周期型)中3B、4B、5B、6B和7B族的任何一族的原子。

    [10].[8]所述的有机发光元件,其中,上述B组的金属为Au、Ni、Cr、Ir、Nb、Pt、W、Mo、Ta、Pd、Ru、Ce、V、Zr、Re、Bi和Co。

    [11].[2]所述的有机发光元件,其中,上述金属为从以下的C组中选取的1种以上的金属,

    C组:Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

    [12].[2]所述的有机发光元件,其中,上述金属为含有从以下A组中选取的1种以上的金属和从以下C组中选取的1种以上的金属的2种以上的金属,

    A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti

    C组:Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu。

    [13].[2]、[3]、[7]~[12]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述化合物为硫属元素化物或氮化物。

    [14].[2]、[3]、[7]~[12]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述化合物为氧化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。

    [15].[2]~[4]、[7]~[14]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述化合物为氧化物。

    [16].[2]~[4]、[7]~[15]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层含有氧化物。

    [17].[1]或[2]所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层以从Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的氧化物中选取的至少一个的氧化物为主成分。

    [18].[2]~[17]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层含有两种以上的金属或化合物。

    [19].[1]~[18]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜层为空穴注入性。

    [20].[1]~[19]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述无机薄膜的离子化电势超过5.6eV。

    [21].[1]~[20]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述原金属化金属络合物为铱络合物。

    [22].[1]~[21]的任一项所述的有机发光元件,其中,上述有机发光层含有高分子化合物作为基质(host)材料。

    [23].有机发光基板,其中,[1]~[22]的任一项所述的有机发光元件设置在塑料基板上。

    【附图说明】

    图1表示本发明的一实施方式所涉及的有机发光元件。

    【具体实施方式】

    本发明的有机发光元件,如图1所示,在由阳极1和阴极2构成的一对电极之间至少具有无机薄膜层3和有机化合物层4。

    有机化合物层由一层或多层构成,至少含有有机发光层,此外可以含有例如有机空穴注入层、有机空穴输送层、电子输送层、电子注入层等。

    对于本发明的有机发光元件,作为在基板上层叠的具体构成,可以例示以下的结构。

    阳极/空穴注入层/有机发光层/阴极

    阳极/空穴注入层/空穴输送层/有机发光层/阴极

    阳极/空穴注入层/有机发光层/电子输送层/阴极

    阳极/空穴注入层/空穴输送层/有机发光层/电子输送层/阴极

    此外,也可以将它们颠倒层叠在基板上。

    通常,阳极为透明电极,阴极为金属电极。

    可以设置多层空穴输送层、电子输送层等,或者在阴极和有机发光层或电子输送层之间设置电子注入层。可以在空穴注入层和空穴输送层或有机发光层之间设置导电性高分子层。此外,优选在发光层的阴极侧的面上设置阻挡(block)层以使空穴不穿入阴极。

    以下,对本发明的构成部件,特别是作为特征部分的无机薄膜层和有机化合物层进行详细说明。

    1.无机薄膜层

    本发明的无机薄膜层具有作为注入空穴的层的功能和改善有机化合物层和阳极的附着性的功能。

    无机薄膜层为绝缘性或半导性。

    这里所谓的绝缘性,是指作为薄膜形成时,比电阻值为109Ω·cm以上,所谓半导性,是指比电阻值为10-2~109Ω·cm。

    当无机薄膜层不是绝缘性或半导性时,有机发光层中生成的三重线失活,因此元件的效率降低。

    此外,本发明的无机薄膜层的能带宽度为2.7eV以上。如果能带宽度不足2.7eV,由于无电子障蔽性,在发光层内停留电子的能力降低,结果是效率降低。

    这里,所谓能带宽度,是指对于无机薄膜层的薄膜测量光吸收时的吸收端的能量位置。通常为给予吸收峰所示光学密度(OD)的1/10的OD的能量位置。

    为了使能带宽度为2.7eV以上,适当选择用透明性的氧化物、氮化物、碳化物、氧氮化物等构成无机薄膜层的以下化合物。

    无机薄膜层的离子化电势优选超过5.6eV。更优选为5.7eV以上。

    无机薄膜层可以由选自金属、以及金属的硫属元素化物、氧氮化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物的1种或多种形成。此外,该金属可以为A组、或将A组和B组或C组组合的2种以上的金属。

    A组:In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti

    B组:功函数为4.5eV以上的金属

    C组:Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu

    通过将A组和B组或C组组合,可以得到在耐久性和透明性优异的同时,驱动电压低,而且发光辉度高的有机发光元素。

    从透明性优异考虑,无机薄膜层优选由In、Sn、Ga、Si、Ge、Zn、Cd、Mg、Al、Ta、Ti的硫属元素化物和氮化物构成。

    作为由A组的金属构成的无机化合物的具体例,可以列举SiOx(1<x<2)、GeOx(1<x<2)、TiOx(1<x<2)、TaOx(1<x<1.5)、SnO2、In2O3、ZnO、GaO、CdO、MgO、SiN、GaN、ZnS、ZnSSe、MgSSe、GaInN等。

    这些无机化合物,在A组中吸收系数小、透明性优异,同时消光性低,可以使能够取出到外部的光量增多。在Si、Ge、Sn、Zn、Ga、In、Cd和Mg的硫属元素化物中,优选氧化物。

    此外,由于无机化合物以In、Sn或Ga的氧化物中的至少1种为主成分可以使作为半导性领域在无机薄膜层损失的电压少,因此优选。

    特别优选Si和/或Ge的氧化物,优选地,在(Si1-xGex)Oy中,0<x<1、1.7<y<2.2,更优选地,1.7<y≤1.99,特别优选地,1.85≤y≤1.98。

    通过使该氧化物为上述组成范围,可以高效地使空穴从空穴注入电极注入到发光层侧的有机化合物层。当y为2.2以上或1.7以下时,空穴注入能力降低,辉度降低。

    主成分可以是氧化硅,也可以是氧化锗,也可以是它们的混合薄膜。组成可以采用例如卢瑟福后方散射、化学分析等研究。

    如果多种使用In、Sn、Ga、Si、Al、Ta、Ti、Ge、Zn、Cd、Mg的氧化物、氧氮化物、碳化物、氮化物的任何一个构成无机薄膜层,非结晶性提高,表面变得平坦,因此优选。

    无机薄膜层可以为含有功函数为4.5eV以上的金属或化合物构成。如果无机薄膜层含有功函数为4.5eV以上的金属或化合物,或者如果除了A组外还含有B组的金属,电荷注入的效率提高,低电压化,因此优选。

    功函数为4.5eV以上的金属和化合物优选为元素周期表(长周期型)中属于3B、4B、5B、6B和7B族的任何一族的原子或其化合物。此外,优选为Au、Ni、Bi、Cr、Ir、Nb、Pt、W、Mo、Ta、Pd、Ru、Ce、V、Zr、Re、Co和它们的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物。这些可以单独使用,也可以多个使用。

    作为由B组金属构成的无机化合物的具体例,可以列举RuOx、V2O5、MoO3、Ir2O3、NiO2、RhO4、ReOx、CrO3、Cr2O3、RhOx、MoOx、VOx等的1种单独或2种以上的组合。优选Ru、Re、V、Mo、Pd和Ir的氧化物,即RuOx、ReOx、V2O5、MoO3、MoOx、PdOx、IrOx(x:0~4)。

    C组包含Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的稀土类金属。

    由C组的金属构成的化合物,优选氧化物,作为氧化物的具体例,可以列举CeO2、CeOx、Ce2O3、Pr2O3、Pr6O11、Nd2O3、Sm2O3、EuO、EuOx、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3等单独1种或2种以上的组合。优选为CeO2、CeOx、Tb4O7、Yb2O3。

    通过使用这些B组或C组的金属或无机化合物,在无机薄膜层中更确实地形成能将电荷注入有机化合物层的能级(中间能级),电荷注入变得良好。

    此外,该能级也成为无机薄膜层中空穴传导的通路,因此从低电压化的观点出发优选。

    B组或C组的金属元素的含量因其种类的不同而不同,但当将无机薄膜层的总量记为100at.%时,从无机薄膜层中中间能级的形成的容易性和透明性等的平衡变得更良好出发,优选0.1~50at.%,更优选1~30at.%,进一步优选2~20at.%。

    如果不足0.1at.%,有时在无机薄膜层中没有形成中间能级,如果超过50at.%,无机薄膜层中有时产生着色或透明性(光透过率)降低。

    此外,本发明的无机薄膜层可以由选自上述C组的1种以上的金属和该金属的硫属元素化物、氧氮化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物中选出的1种以上的金属或化合物构成。优选以从Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的氧化物中选取的至少1个氧化物为主成分构成。这些氧化物(C组的氧化物)的具体例和优选例如上所述。

    无机薄膜层的膜厚并无特别限制,优选0.5~100nm,由于耐久性和驱动电压的值等的平衡更良好,因此更优选0.5~50nm,进一步优选0.5~5nm。如果膜厚不足0.5nm,长期使用时产生针眼,有时观察到泄露电流,如果超过100nm,有时驱动电压增高或者发光辉度降低。

    无机薄膜层的形成方法并无特别限制,可以采用例如CVD、溅射法、蒸镀法等方法,特别优选采用溅射法。

    用溅射法形成时,溅射时的溅射气体的压力优选0.1~1Pa的范围,溅射气体可以使用通常溅射装置中使用的惰性气体,例如Ar、Ne、Xe、Kr等。此外,根据需要也可以使用N2。作为溅射时的环境气,除了上述溅射气体外,可以混合1~99%左右的O2进行反应性溅射。

    作为溅射法,可以使用采用了RF电源的高频溅射法、DC溅射法等。作为溅射装置的电力,优选在RF溅射法中为0.1~10W/cm2的范围,成膜速度优选0.5~10nm/min,特别优选1~5nm/min的范围。

    作为成膜时的基板温度,为室温(25)~150℃左右。优选在惰性气体中、真空度1×10-7~1×10-3Pa、成膜速度0.01~50nm/秒、基板温度-50~300℃的条件下进行溅射。

    除了上述A、B和/或C组的金属或化合物外,根据需要,在不损害其特性的条件下,无机薄膜层可以含有Hf、Sc、Y、La、Rh、Os、Ag、Ca、Fe、Mn、Cu、Sb、As、Se、Tl、Pb等。

    2.有机化合物层

    有机化合物层由至少含有有机发光层的1层或多层构成,有机发光层和/或其他有机层能够含有原金属化金属络合物,通过使有机层含有原金属化金属络合物,可以利用三重线状态的激发子,因此显示高辉度、高发光效率。

    (1)原金属化金属络合物

    本发明中使用的原金属化金属络合物,是例如《有机金属化学—基础和应用》,p150、232,裳华房社山本明夫著,1982年发行;《Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds》、p71-p77、p135-p146、Springer-Verlag社、H.Yersin著,1987年发行等记载的化合物组的总称。

    作为金属络合物的中心金属,如果为过渡金属,可以使用任何金属,在本发明中,其中特别优选铑、铂、金、铱、钌、钯等。其中,特别优选铱。

    原金属化金属络合物的金属的价数无特别限定,当使用铱时,优选3价。原金属化金属络合物的配体如果能形成原金属化金属络合物,则并无特别限制,可以列举例如芳基取代含氮杂环衍生物(芳基的取代位置为含氮杂环氮原子的相邻碳上,作为芳基,可以列举例如苯基、萘基、蒽基、芘基等,作为含氮杂环,可以列举例如吡啶、嘧啶、吡嗪、哒嗪、喹啉、异喹啉、喹喔啉、酞嗪、喹唑啉、ナフトリジン、噌啉、啶、菲绕啉、吡咯、咪唑、吡唑、噁唑、噁二唑、三唑、噻二唑、苯并咪唑、苯并噁唑、苯并噻唑、菲啶等)、杂芳基取代含氮杂环衍生物(杂芳基的取代位置为含氮杂环氮原子的相邻碳上,作为杂芳基,可以列举例如含有上述含氮杂环衍生物的基团、苯硫基、呋喃基等)、7,8-苯并喹啉衍生物、膦芳基衍生物、膦杂芳基衍生物、膦氧芳基衍生物、膦氧杂芳基衍生物、氨甲基芳基衍生物、氨甲基杂芳基衍生物等。优选芳基取代含氮芳香族杂环衍生物、杂芳基取代含氮芳香族杂环衍生物、7,8-苯并喹啉衍生物,更优选苯基吡啶衍生物、苯硫基吡啶衍生物、7,8-苯并喹啉衍生物,特别优选苯硫基吡啶衍生物、7,8-苯并喹啉衍生物。

    原金属化金属络合物除了形成原金属化金属络合物所必需的配体外,可以具有其他配体。作为其他配体,包括各种公知的配体,可以列举例如《Photochemistry and Photophysics of CoordinationCompounds》、Sprnger-Verlag社、H.Yersin著、1987年发行,《有机金属化学—基础和应用》、裳华房社山本明夫著,1982年发行等记载的配体,优选为卤素配体(优选氯配体)、含氮杂环配体(例如联二吡啶、菲绕啉等)、二酮配体,更优选为氯配体或联二吡啶配体。

    原金属化金属络合物具有的配体的种类可以为1种,也可以为多种。络合物中的配体的数目优选为1~3种,特别优选为1、2种,进一步优选为1种。

    原金属化金属络合物的碳数优选5~100,更优选10~80,进一步优选14~50。

    原金属化金属络合物的优选形态为具有下式[1]所示部分结构的化合物或其互变异构体、具有式[2]所示部分结构的化合物或其互变异构体、具有式[3]所示部分结构的化合物或其互变异构体。

    其中,特别优选具有式[1]所示部分结构的化合物或其互变异构体、或具有式[2]所示部分结构的化合物或其互变异构体。

    具有式[1]所示部分结构的化合物或其互变异构体,在化合物中可以具有1个铱原子,而且可以为具有2个以上的所谓复核络合物。可以同时含有其他的金属原子。具有式[2]、式[3]所示部分结构的化合物或其互变异构体也同样。

    式[3]的R1、R2表示取代基。q1、q2表示0~4的整数,并且q1+q2为1以上。当q1、q2为2以上时,多个R1、R2可以分别相同或彼此不同。

    作为R1、R2,可以列举例如烷基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~10,可以列举例如甲基、乙基、异丙基、叔丁基、正辛基、正癸基、正十六烷基、环丙基、环戊基、环己基等。)、链烯基(优选C2~30,更优选C2~20,特别优选C2~10,可以列举例如乙烯基、烯丙基、2-丁烯基、3-戊烯基等。)、炔基(优选C2~30,更优选C2~20,特别优选C2~10,可以列举丙炔基、3-戊炔基等。)、芳基(优选C6~30,更优选C6~20,特别优选C6~12,可以列举例如苯基、对甲基苯基、萘基、蒽基等。)、氨基(优选C0~30,更优选C0~20,特别优选C0~10,可以列举例如氨基、甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二苄基氨基、二苯基氨基、二(甲苯基)氨基等。)、烷氧基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~10,可以列举例如甲氧基、乙氧基、丁氧基、2-乙基己氧基等。)、芳氧基(优选C6~30,更优选C6~20,特别优选C6~12,可以列举例如苯氧基、1-萘氧基、2-萘氧基等。)、杂芳氧基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如吡啶氧基、吡嗪氧基、嘧啶氧基、喹啉氧基等。)、酰基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如乙酰基、苯甲酰基、甲酰基、三甲基乙酰基等。)、烷氧羰基(优选C2~30,更优选C2~20,特别优选C2~12,可以列举例如甲氧羰基、乙氧羰基等。)、芳氧羰基(优选C7~30,更优选C7~20,特别优选C7~12,可以列举例如苯氧羰基等。)、酰氧基(优选C2~30,更优选C2~20,特别优选C2~10,可以列举例如乙酰氧基、苯甲酰氧基等。)、酰基氨基(优选C2~30,更优选C2~20,特别优选C2~10,可以列举例如乙酰基氨基、苯甲酰基氨基等。)、烷氧羰基氨基(优选C2~30,更优选C2~20,特别优选C2~12,可以列举例如甲氧羰基氨基等。)、芳氧羰基氨基(优选C7~30,更优选C7~20,特别优选C7~12,可以列举例如苯氧羰基氨基等。)、磺酰氨基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如甲磺酰氨基、苯磺酰氨基等。)、氨磺酰基(优选C0~30,更优选C0~20,特别优选C0~12,可以列举例如氨磺酰基、甲氨磺酰基、二甲氨磺酰基、苯氨磺酰基等。)、氨基甲酰基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如氨基甲酰基、甲基氨基甲酰基、二乙基氨基甲酰基、苯基氨基甲酰基等。)、烷基硫基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如甲硫基、乙硫基等。)、芳基硫基(优选C6~30,更优选C6~20,特别优选C6~12,可以列举例如苯基硫基等。)、杂芳硫基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如吡啶硫基、2-苯并咪唑硫基、2-苯并噁唑硫基、2-苯并噻唑硫基等。)、磺酰基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如甲磺酰基、对甲苯磺酰基等。)、亚磺酰基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如甲亚磺酰基、苯亚磺酰等。)、脲基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如脲基、甲脲基、苯脲基等。)、磷酸酰胺基(优选C1~30,更优选C1~20,特别优选C1~12,可以列举例如二乙基磷酸酰胺、苯基磷酸酰胺等。)、羟基、巯基、卤素原子(例如氟原子、氯原子、溴原子、碘原子)、氰基、磺基、羧基、硝基、氧肟酸基、亚磺基、肼基、亚胺基、杂环基(优选C1~30,更优选C1~12,作为杂原子,可以列举氮原子、氧原子、硫原子,具体可以列举咪唑基、吡啶基、喹啉基、呋喃基、噻嗯基、哌啶基、吗啉基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基等。)、甲硅烷基(优选C3~40,更优选C3~30,特别优选C3~24,可以列举例如三甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基等。)等。这些取代基可以进一步被取代。此外,R1基之间、R2基之间或R1基和R2基可以结合形成缩环结构。

    R1、R2优选烷基、芳基、烷氧基、结合形成缩环结构的基团,更优选烷基、结合形成芳香族缩环结构的基团。q1、q2优选0、1、2,更优选q1+q2=1或2。

    本发明中使用的原金属化金属络合物进一步优选的形态为式[4]所示的化合物、式[5]所示的化合物、式[6]所示的化合物。其中特别优选式[4]所示的化合物、式[5]所示的化合物。

    对于式[4],R1、R2如上所述,优选烷基、芳基,更优选烷基。q3表示0~2的整数,优选0、1,更优选0。q4表示0~4的整数,优选0、1,更优选0。q3、q4为2以上时,多个R1、R2可以各自相同或彼此不同,也可以连结形成缩环。

    L表示配体。作为配体,可以列举形成原金属化铱络合物所必需的配体、和在其他配体中说明的配体。L优选形成原金属化铱络合物所必需的配体和含氮杂环配体、二酮配体、卤素配体,更优选形成原金属化铱络合物所必需的配体、联二吡啶配体。n表示0~5的整数,优选0。m表示1、2或3,优选为3。n、m的数的组合优选式[4]所示的金属络合物成为中性络合物的数的组合。

    对于式[5],R1、L、n、m与上述相同。q5表示0~8的整数,优选0。当q5为2以上时,多个R1可以相同或彼此不同,另外可以连结形成缩环。

    对于式[6],R1、R2、q1、q2、L、n、m与上述相同。

    原金属化金属络合物可以为具有1个式[1]等重复单元的所谓低分子化合物,而且也可以为具有多个式[1]等重复单元的所谓低聚物化合物、聚合物化合物(平均分子量(Mw:聚苯乙烯换算)优选1000~5000000,更优选2000~1000000,进一步优选3000~100000。)。

    本发明中使用的化合物优选低分子化合物。

    有机化合物层中的原金属化金属络合物的添加量可以在宽范围内选择,为0.1~99重量%,优选为1~20重量%。原金属化金属络合物优选用于有机发光层,优选将原金属化金属络合物作为掺杂剂,与基质材料一起使用。

    此外,可以以原金属化金属络合物为主要材料形成发光层。

    (2)有机发光层

    有机发光层由基质材料、掺杂剂等构成。

    基质材料为输送电子或空穴的至少一种电荷的材料,优选咔唑衍生物、缩合部具有氮原子的具有缩合杂环骨架的化合物等。

    此外,基质材料优选为高分子化合物。如果为高分子化合物,可以溶于溶剂中涂布制膜。

    咔唑衍生物为含有咔唑的单体、二聚体、三聚体等低聚物,具有咔唑基的高分子材料。

    例如,可以列举下述式[7]所示的咔唑化合物。

    在式[7]中,R3、R4表示氢或C1~18的烷基,X表示连接基,优选为1~3环的苯基或亚烷基,a表示重复数。式[7]所示化合物的分子量优选Mw=10000~100000。R3、R4还可以具有取代基。

    此外,主链具有咔唑基的高分子材料也存在于优选物质。可以为下式[8]所示的咔唑化合物。

    在式[8]中,R3、R4、a与上述相同,Y表示芳基、亚烷基、或苯二甲基,Ar表示1~4环的苯基,特别优选亚苯基、蒽ディ一ル、并四苯ディ一ル衍生物。R3、R4和Y、Ar还可以分别具有取代基。作为X、Ar表示的芳基,特别优选单环的联苯基。

    优选侧链具有咔唑基的高分子材料,具体地说,优选下述式[9]所示的聚乙烯基咔唑。

    在式[9]中,a如上所述。

    具有在缩合部具有氮原子的缩合杂环骨架的化合物优选为下式[10]所示的化合物。

    式中,A表示碳原子或氮原子。Z1和Z2各自独立地表示能够形成含氮杂环的原子群。

    所谓杂环化合物,是指具有在缩合部具有氮原子的缩合杂环骨架的化合物。作为本发明中使用的化合物,除了缩合部的氮原子外,优选还具有1个以上选自N、O、S原子的原子,更优选在整个骨架内具有2个以上氮原子的芳香族杂环,特别优选N原子的1个存在于缩合部,而且在芳香族杂环内不为缩合部的位置还具有1个氮原子的芳香族杂环。作为缩合了的杂环的各自的环元数,优选3~8元环,更优选5或6元环。

    作为本发明中使用的杂环的骨架,可以列举例如吲哚嗪、吡咯并咪唑、吡咯并三唑、吡唑并咪唑、吡唑并三唑、吡唑并嘧啶、吡唑并三嗪、咪唑并咪唑、咪唑并哒嗪、咪唑并吡啶、咪唑并吡嗪、三唑并吡啶等,优选咪唑并哒嗪、咪唑并吡啶、咪唑并吡嗪、三唑并吡啶。

    形成上述所示的缩合杂环,但在该缩合杂环上可以取代氢原子以外各种的取代基。

    具体的化合物的例子如下所示。

    此外,式[10]所示的杂环化合物可以形成重复单元的1部分具有该结构的高分子化合物。此时,Z1、Z2的取代基中含有乙烯性不饱和键等聚合性基团、或产生缩聚的羧基和氨基、酯基这样的聚合性基团,通过该基团的聚合可以形成聚合物,也可以在式[10]所示的杂环化合物的前体形成式[10]的杂环骨架的同时形成聚合物。

    高分子化合物的具体例如下所述。

    在式[32]、式[33]、式[34]中,a、b分别表示重复数。

    无论式[10]所示的杂环化合物为低分子、高分子的哪一种,都可以直接使用具有最终实现功能的结构的化合物,将其前体用于有机电场发光元件构成元件后,或在其中途,可以通过物理或化学的后处理,诱导成为最终的结构。

    该有机基质材料的能级范围优选2.7~3.6eV以上。

    此外,作为掺杂剂,可以并用通常已知的荧光性掺杂剂。例如,当使用由2个有机层构成的发光层时,可以在一方的有机层中掺杂原金属化金属络合物,在另一方的有机层中掺杂荧光性的掺杂剂。此外,也可以在相同的有机层中掺杂原金属化金属络合物和荧光性掺杂剂。

    (3)其他有机层

    ①空穴输送层

    作为空穴输送层中使用的空穴输送材料,可以使用聚N-乙烯基咔唑衍生物、聚亚苯基亚乙烯基衍生物、聚亚苯基、聚噻吩、聚甲基苯基硅烷、聚苯胺、三唑衍生物、噁二唑衍生物、咪唑衍生物、聚芳基烷烃衍生物、吡唑啉衍生物和吡唑啉酮衍生物、苯二胺衍生物、芳基胺衍生物、氨基取代查耳酮衍生物、噁唑衍生物、咔唑衍生物、苯乙烯基蒽衍生物、芴酮衍生物、腙衍生物、1,2-二苯乙烯衍生物、卟啉衍生物(酞菁等)、芳香族叔胺化合物和苯乙烯基胺化合物、丁二烯化合物、联苯胺衍生物、聚苯乙烯衍生物、三苯基甲烷衍生物、四苯基苯衍生物、star burst多胺衍生物等。

    ②电子输送层

    作为电子输送层中使用的电子输送材料,可以列举噁二唑衍生物、三唑衍生物、三嗪衍生物、硝基取代芴酮衍生物、噻喃二氧化物衍生物、二苯醌衍生物、苝四羧基衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、亚芴基甲烷衍生物、蒽酮衍生物、蒽醌衍生物、8-羟基喹啉衍生物、喹啉络合物衍生物等。

    ③导电性高分子层

    通过设置导电性高分子层,可以在驱动电压几乎没有上升的情况下使有机化合物层的膜厚增大,可以抑制辉度斑或短路的产生。

    作为形成导电性高分子层的导电性高分子,优选WO 98-05187等中记载的聚苯胺衍生物、聚噻吩衍生物和聚吡咯衍生物。它们可以在与质子酸(例如樟脑磺酸、对甲苯磺酸、苯乙烯磺酸、聚苯乙烯磺酸等)混合的状态下使用,可以根据需要与其他高分子(聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚-N-乙烯基咔唑(PVCz)等)混合使用。

    导电性高分子层的表面电阻优选为10000Ω/以下,膜厚优选为10nm~1000nm,更优选为50nm~500nm。导电性高分子层可以含有P型无机半导体。

    作为设置导电性高分子层的部位,优选阳极和无机化合物之间。

    (4)有机化合物层的制法

    各有机层可以使用真空蒸镀法、溅射法、浸沾法、旋涂法、流延法、棒涂法、辊涂法等公知的方法形成。通过区别使用溶剂,可以多层涂布。

    3.其他构成部件

    (1)基板

    作为基板,可以使用通常的玻璃基板、塑料基板等。作为基板使用的塑料,优选耐热性、尺寸稳定性、耐溶剂性、电绝缘性和加工性优异,并且为低通气性和低吸湿性。

    作为这样的塑料材料,可以列举聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚芳酯、烯丙基二醇碳酸酯、聚酰亚胺、聚环烯烃等。

    优选在基板的电极侧的面、电极的对侧的面或其两面上设置防透湿层(气体阻隔层)。作为构成防透湿层的材料,优选氮化硅、氧化硅、氧氮化硅、无碱玻璃等无机物。防透湿层可以采用高频溅射法等成膜。此外,根据需要可以设置硬涂层和底涂层。

    (2)电极

    作为本发明中使用的阳极的材料,可以使用氧化锡、ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)等公知的材料,也可以使用金、铂等功函数大的金属薄膜。此外,也可以使用聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯、它们的衍生物等有机材料。此外,《透明导电膜的新展开》(尺田丰监修、シ一エムシ一刊、1999年)等中详细记载的透明导电膜也适用本发明。其中,如果使用ITO或IZO,特别是在150℃以下的低温下成膜时优选。该低温成膜在使用耐热性低的塑料基板时重要。

    从电子注入性的观点出发,优选使用功函数低的Li、K、Ce等碱金属或Mg、Ca等碱土类金属作为阴极材料。此外,也优选不易氧化、稳定的Al等。为了兼顾稳定性和电子注入性,可以为含有2种以上的材料的层,对于这样的材料,在特开平2-15595号公报、特开平5-121172号公报等中详细记载。其中,特别优选铝单独、或以含有0.01~10重量%的碱金属或碱土类金属的铝为主体的合金或混合物。

    阳极和阴极可以采用真空蒸镀法、溅射法、离子镀法等公知的方法形成。电极的图案化优选采用光刻蚀等光学蚀刻、使用激光等的物理蚀刻等进行。也可以重叠掩膜进行真空蒸镀或溅射等进行形成图案。

    (3)电子注入层

    在本发明中,优选在阴极和有机发光层或电子输送层之间设置绝缘层薄膜作为电子注入层。作为绝缘层薄膜,优选使用公知的氧化铝、氟化锂、氟化铯等的0.01~10nm左右的薄层。

    (4)封止层

    在有机发光元件中,为了防止水分和氧侵入,一般在其外侧设置封止层。作为形成封止层的封止材料,可以使用四氟乙烯和至少1种共聚单体的共聚物、共聚主链上具有环状结构的含氟共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚脲、聚四氟乙烯、聚氯三氟乙烯、聚二氯二氟乙烯、氯三氟乙烯和二氯二氟乙烯的共聚物、吸水率1%以上的吸水性物质和吸水率0.1%以下的防湿性物质的混合物、金属(In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等)、金属氧化物(MgO、SiO、SiO2、Al2O3、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe2O3、Y2O3、TiO2等)、金属氟化物(MgF2、LiF、AlF3、CaF2等)、液状氟化碳(全氟烷烃、全氟胺、全氟醚等)、使吸附水分或氧的吸附剂分散在该液状氟化碳的物质等。

    本发明的有机发光元件,通过在阳极和阴极之间外加直流电压(根据需要可以含有交流成分,通常为2~30V的脉冲电压)或脉冲电流而发光。此外,也可以利用特开平2-148687号公报、特开平6-301355号公报、特开平5-29080号公报、特开平7-134558号公报、特开平8-234685号公报、特开平8-241047号公报等中记载的驱动方法。

    本发明的有机发光元件,通过使有机化合物层中含有规定的无机薄膜层和原金属化金属络合物,发光效率提高,成为高辉度。此外,由于能以低外加电压驱动,因此元件的寿命也得到改善。

    因此,具体地说,可以期待在显示器、LCD用背光、照明用光源、光通信用光源、信息文件用读取/写入头等用途中利用。

    实施例

    以下对本发明的实施例进行说明,但本发明并不受这些实施例的限制。

    此外,各实施例中制作的元件采用下述的方法进行评价。

    (1)辉度:采用分光放射辉度计(CS-1000,ミノルタ制)测定。

    (2)效率:由使用万用表测定的电流密度值和辉度算出。

    (3)半衰寿命:在实施例1~4、比较例1~3中,对于在初期辉度500nit、定电流条件下封止的元件进行测定。在实施例6~8、比较例7中,在初期辉度1000nit、定电流条件下封止的元件进行测定。

    实施例1

    在厚1.1mm、长25mm、宽75mm的透明玻璃基板上形成由ITO构成的厚120nm的透明电极膜作为阳极层。以下,将该玻璃基板和阳极层合起来称为基板。

    然后,用异丙醇对该基板进行超声波洗涤,进而在N2(氮气)气氛中干燥后,使用UV(紫外线)和臭氧洗涤10分钟。

    然后,将基板配置在溅射装置的槽内,同时将构成无机薄膜层、由氧化锡和氧化钌构成的靶(组成比10∶1)安装到槽内。

    进而,在溅射装置中形成无机薄膜层。在溅射气体、Ar:30sccm、O2:5sccm、基板温度:120℃、成膜速度1nm/min、动作压力0.2~2Pa、投入电力300W的条件下进行溅射,形成膜厚5nm的无机薄膜层。

    然后,将基板搬运到真空蒸镀装置中,将其安装到真空蒸镀装置的真空槽的基板支架上,同时将构成有机发光层一部分的基质材料(式[17])作为一个蒸镀源,同样将构成有机发光层一部分的为金属化金属络合物的三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)作为另一蒸镀源,将作为构成电子注入层的有机化合物的二(2-甲基-8-喹啉盐)(对苯基酚盐)铝(以下,Balq)作为另一蒸镀源,将构成电子注入层的一部分的金属(Li)作为另一蒸镀源,分别填充。

    然后,将真空槽内减压直至达到3×10-7Torr以下的真空度,然后在基板的阳极层和无机薄膜层上顺次层压有机发光层、电子注入层和阴极层,得到有机EL元件。此时,从有机发光层的形成到阴极层的形成之间,一次也没有破坏真空状态,为同一真空条件。

    详细的膜厚、以及重量比和原子比如下所述。

    发光层:膜厚为40nm,基质材料:Ir(ppy)3的重量比为93∶7。

    电子注入层:使用Balq。膜厚为10nm。

    电子注入层:使用Balq和Li。膜厚为10nm,Balq∶Li的原子比为1∶1。

    阴极层:使用Al。

    实施例2

    在形成无机薄膜层时,除了使用GeO2为靶外,与实施例1同样地制作元件。在该靶上配置所定大小的Au颗粒,形成膜厚7nm的高电阻的无机空穴注入层。

    此时的溅射气体为Ar:30sccm、O2:5sccm、室温(25℃)下、成膜速度1nm/min、动作压力0.2~2Pa、投入电力为500W。

    实施例3

    在制作无机薄膜层时,除了使用氧化Si和氧化Ir构成的靶(组成比10∶1)外,与实施例1同样地制作元件。形成膜厚7nm的无机薄膜层。

    此时的溅射气体为Ar:30sccm、O2:10sccm、室温下、成膜速度1nm/min、动作压力0.2~2Pa、投入电力为400W。

    实施例4

    在形成无机薄膜层时,除了使用氧化Si、氧化In和氧化V构成的靶(组成比10∶1∶0.5)外,与实施例1同样地制作元件。形成膜厚7nm的无机薄膜层。

    此时的溅射气体为Ar:30sccm、O2:10sccm、室温下、成膜速度1nm/min、动作压力0.2~2Pa、投入电力为400W。

    比较例1

    除了不形成无机薄膜层外,与实施例1同样地制作元件。

    比较例2

    除了将能带宽度为2.0eV的无定形SiC用于无机薄膜层外,与实施例1同样地制作元件。

    无定形SiC使用等离子CVD法制作。将用氢气稀释为10%的SiH4、CH4、稀释为500ppm的B2H4通过质流控制器装满室内,维持压力1Torr。

    此时,气体流量比B2H4/(SiH4+CH4)为0.31%,外加50W、13.56MHz高频,在基板温度190℃的上述基板上以膜厚15nm形成P型a-SiC膜。

    比较例3

    除了将能带宽度为2.3eV的ZnTe用于无机薄膜层外,与实施例1同样地制作元件。ZnTe采用真空蒸镀形成,为膜厚40nm。

    实施例1~4和比较例1~3中制作的元件的评价结果、以及由光吸收的测定得到的无机薄膜层的能带宽度的值示于表1。

    表1 无机薄膜层    能带宽度    (eV)    电压    (V)  辉度  (nit)    效率    (cd/A)    发光色    半衰寿命    (时间)  实施例1 Sn-Ru-O    3.2    8.5  14500    36    绿    950  实施例2 Ge-O    >3.3    9  12500    32    绿    1200  实施例3 Si-Ir-O    >3.3    8  17000    40    绿    1400  实施例4 Si-In-V-O    3.1    8.5  15900    38    绿    1550  比较例1 无    -    14  9800    21    绿    12  比较例2 无定形SiC    2.0    8  1200    1.8    绿    140  比较例3 ZnTe    2.3    10  3200    5.8    绿    510

    如上所述,通过使无机薄膜层为绝缘性或半导性的2.7eV以上,可以清楚地判明是高效率的。另一方面,当使用能带宽度窄的半导体层时,由于消光而效率低,而且寿命也短。此外,当完全不使用无机薄膜层时,判明电压高,寿命短。

    实施例5

    在厚1.1mm、长25mm、宽75mm的透明玻璃基板上形成由IZnO(氧化铟锌)构成的厚130nm的透明电极膜作为阳极层。以下,将该玻璃基板和阳极层合起来称为基板。

    然后,用异丙醇对该基板进行超声波洗涤,进而在N2(氮气)气氛中干燥后,使用UV(紫外线)和臭氧洗涤10分钟。

    然后,将基板配置在溅射装置的槽内,同时将构成无机薄膜层、由氧化硅和氧化铱构成的靶(组成比10∶1)安装到槽内。

    进而,在溅射装置中形成无机薄膜层。在溅射气体、Ar:30sccm、O2:5sccm、基板温度120℃、成膜速度1nm/min、动作压力0.2~2Pa、投入电力300W的条件下进行溅射,形成膜厚7nm的无机薄膜层。

    然后,在设置了该无机薄膜层的基板上设置高分子发光层。使用旋涂器涂布涂布液,该涂布液是将作为基质材料的聚乙烯基咔唑(アルドリッチ制)和作为原金属化金属络合物的三(2-乙烯基吡啶)铱络合物以93∶7的重量比溶解到二氯乙烷中得到,通过在120℃下真空干燥2小时,得到膜厚70nm的发光层。

    然后,将该基板安装到真空蒸镀装置的真空槽的基板支架上,同时将构成电子注入层的有机化合物(Balq)作为一个蒸镀源,将构成电子注入层的一部分的金属(Li)作为另一蒸镀源,分别填充。此外,Al阴极蒸镀源也预先在真空槽中准备。

    然后,将真空槽内减压直至达到4×10-7Torr以下的真空度,然后在基板的阳极层、无机薄膜层、有机发光层上顺次层压电子注入层和阴极层,得到有机EL元件。此时,从电子注入层的形成到阴极层的形成之间,一次也没有破坏真空状态,为同一真空条件。

    详细的膜厚、以及重量比和原子比如下所述。

    电子注入层:使用Balq。膜厚为10nm。

    电子注入层:使用Balq和Li。膜厚为10nm,Balq∶Li的原子数比为1∶1。

    阴极层:使用Al。

    比较例4

    除了没有形成无机薄膜层外,与实施例5同样地制作元件。

    比较例5

    除了将能带宽度为2.0eV的无定形SiC用于无机薄膜层外,与实施例5同样地制作元件。

    无定形SiC使用比较例2的方法制作。

    实施例5、比较例4和比较例5中制作的元件的评价结果示于表2。

                            表2无机薄膜层电压(V)辉度(nit)    效率    (cd/A)  发光色实施例5Si-Ir-O9.513000    28  绿比较例4无1810020    21  绿比较例5无定形SiC10.01900    4.2  绿

    从表2可以确认,对于将实施例3的无机薄膜层以外的构成材料改变的实施例5的有机EL元件,与比较例4、5相比,能以低电压驱动,辉度也大,效率也高。

    实施例6

    在厚1.1mm、长25mm、宽75mm的透明玻璃基板上形成由ITO构成的厚100nm的透明电极膜作为阳极层。以下,将该玻璃基板和阳极层合起来称为基板。

    然后,用异丙醇对该基板进行超声波洗涤,进而在N2(氮气)气氛中干燥后,使用UV(紫外线)和臭氧洗涤10分钟。

    然后,将基板配置在溅射装置的槽内,同时将构成无机薄膜层、由氧化铟、氧化锌和氧化铈构成的靶(组成比In2O3:85wt%、ZnO:10wt%、CeO2:5wt%)安装到槽内。

    进而,在溅射装置中形成无机薄膜层。在溅射气体、Ar:10sccm、基板温度:200℃、成膜速度5nm/min、溅射压力0.1Pa、投入电力100W的条件下进行溅射,形成膜厚20nm的无机薄膜层。将该无机薄膜层注入孔穴

    然后,将基板搬运到真空蒸镀装置中,将其安装到真空蒸镀装置的真空槽的基板支架上,同时将构成空穴输送层的材料4,4’-二(N-(1-萘基)-N-苯基氨基)联苯(α-NPD)作为一个蒸镀源,同样地将构成有机发光层一部分的基质材料4,4’-二(咔唑-9-基)-联苯(CBP)作为另一个蒸镀源,同样将构成有机发光层一部分的为原金属化金属络合物的三(2-苯基吡啶)铱(Ir(ppy)3)作为另一蒸镀源,将作为构成电子输送层(空穴障蔽层)的有机化合物的二(2-甲基-8-喹啉盐)(对苯基酚盐)铝络合物(以下,BAlq)作为另一蒸镀源,将构成电子输送层的有机化合物的三(8-羟基喹啉)铝络合物(以下,Alq)作为另一蒸镀源,将构成电子注入层的一部分的LiF作为另一蒸镀源,分别填充。

    然后,将真空槽内减压直至达到3×10-7Torr以下的真空度,然后在基板的阳极层和无机薄膜层上顺次层压空穴注入层、空穴输送层、有机发光层、电子注入层和阴极层,得到有机EL元件。此时,从空穴注入层的形成到阴极层的形成之间,一次也没有破坏真空状态,为同一真空条件。详细的膜厚、以及重量比和原子比如下所述。

    孔穴输送层:使用α-NPD。膜厚为50nm。

    发光层:CBP和Ir(ppy)340nm,CBP和Ir(ppy)3的重量比为93∶7。

    电子输送层(空穴障蔽层):使用BAlq。膜厚为10nm。

    电子注入层:使用Alq。膜厚为40nm。

    电子注入层:使用LiF。膜厚为0.2nm。

    阴极层:使用Al。

    实施例7

    在形成无机薄膜层时,除了使用氧化铟、氧化锌和氧化铽构成的靶(组成比In2O3:85wt%、ZnO:10wt%、Tb4O7:5wt%)安装到槽内外,与实施例6同样地制作元件。形成膜厚20nm的无机薄膜层。该无机薄膜层注入空穴。

    此时,在溅射气体、Ar:10sccm、基板温度:200℃、成膜速度5nm/min、溅射压力0.1Pa、投入电力:100W的条件下进行溅射。

    实施例8

    除了用氧化铈作为无机薄膜层装着到槽内外,与实施例6同样地制作元件。形成膜厚3nm的无机薄膜层。该无机薄膜层注入空穴。

    此时,在溅射气体、Ar:10sccm、基板温度:200℃、成膜速度:5nm/min、溅射压力0.1Pa、投入电力100W的条件下进行溅射。

    比较例7

    除了没有形成无机薄膜层外,与实施例6同样地制作元件。

    实施例6~8和比较例7中制作的元件的评价结果、由光吸收的测定得到的无机薄膜层的能带宽度、以及用理研计器社制大气下光电子分光装置AC-1测定材料粉末的无机薄膜层的离子化电势的值示于表3。

    表3无机薄膜层能带宽度(eV)离子化电势(eV)    电压    (V)    辉度    (nit)    效率    (cd/A)    发光色    半衰寿命    (小时)实施例6In-Zn-Ce-O3.25.98    4.4    102    45    绿    4520实施例7In-Zn-Tb-O3.05.75    4.8    98    41    绿    4380实施例8Ce-O3.45.65    5.1    97    35    绿    3630比较例7无--    5.8    100    26    绿    2200

    从表3可以看到,使用离子化电势为5.7eV以上的无机薄膜层时(实施例6和实施例7),与不使用无机薄膜层时相比,特别是元件半衰寿命、效率的改善显著,有显著的效果。

    根据本发明,可以提供以低电压驱动,以高辉度,显示高发光效率,并且寿命得到改善的有机发光元件。

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有机场致发光元件,其以所述顺序含有阳极(1)、能带宽度为2.7eV以上的绝缘性或半导性的无机薄膜层(3)、由含有至少有机发光层的一层或多层构成并且至少一层含有金属化金属络合物的有机化合物层(4)和阴极(2)。通过设置上述的无机薄膜层(3),空穴注入发光层得到改善,通过添加原金属化金属络合物,可以利用三重态激发子,发光效率、辉度和寿命提高。。

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