有机电致发光元件和有机电致发光器件的制作方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种电流-电压特性良好的有机电致发光元件。本发明的有机电致发光元件按阳极、发光层、和阴极的顺序具有层，该发光层所含的电荷传输材料和发光材料的总数为5种以上。优选的是：发光层所含的电荷传输材料的总数为4种以上，且发光层所含的电荷传输材料的电离电位和电子亲和能中的至少一者的值在至少3种以上中是不同的。
【专利说明】有机电致发光元件和有机电致发光器件
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机电致发光元件、和具有该有机电致发光元件的有机电致发光器件。
【背景技术】
[0002]有机电致发光元件能够以简单的元件构成发出各种颜色的光，因此，近年来，作为用于制造显示器、照明等发光装置的技术，正在积极地进行开发。
[0003]有机电致发光元件是下述元件:从阳极和阴极注入空穴和电子，使各电荷到达发光层，在该发光层中使电荷再结合，由此获得发光。从该原理出发，研究了例如通过在发光层中使电荷停留来提高发光效率(参照专利文献I)。
[0004]另一方面，将电荷保留在发光层中会使有机电致发光元件的电流-电压特性变差。对于在一个层中使电荷停留而言，通常通过在膜内构建电荷的陷阱能级来使电荷停留的方法等进行。根据这些方法，通过使电荷停留在发光层中，可以提高发光效率，但是同时会导致电流-电压特性变差。例如，在《有机EL技术和材料开发(CMC Publishing C0., Ltd.出版)》中，记载了发光材料会作为相对于电荷传输材料的电荷陷阱发挥作用，导致高电压化(参照非专利文献I)。另外，在Proc.0f SPIE Vil4800，164-171 (2003)中，报告了在作为电荷传输材料的α NPD中添加同样作为电荷传输材料的1-NaphDATA的情况下,会成为电荷陷阱的成因，引起高电压化(参照非专利文献2)。
[0005]鉴于上述情况，为了将有机电致发光元件作为发光装置实用化，期望电流-电压特性的进一步提闻。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本国特开2005-219513号公报
[0009]非专利文献
[0010]非专利文献1:有机EL技术和材料开发，CMC Publishing C0.，Ltd.出版，2010年5月发行，184页
[0011]非专利文献2:Proc.0f SPIE Vil4800, 164-171(2003)
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]本发明的目的在于提供一种电流-电压特性良好的有机电致发光元件。
[0014]用于解决问题的方案
[0015]针对该问题，本发明人等进行了深入研究，结果发现:通常认为在发光层中使用多种电荷传输材料的情况下，基于前述理由，会进行高电压化，但是让人惊讶的是，通过控制一定数量以上的电荷传输材料和这些电荷传输路径的能级，可以得到电流-电压特性良好的有机电致发光元件。[0016]本发明是基于这样的认识而达成的，以下为其要旨。
[0017][I] 一种有机电致发光元件，其为按阳极、发光层、和阴极的顺序具有层的有机电致发光元件，该发光层所含的电荷传输材料和发光材料的总数为5种以上，并且该发光层所含的电荷传输材料的总数为3种以上。
[0018][2]根据[I]所述的有机电致发光元件，其中，该发光层所含的电荷传输材料的总数为4种以上。
[0019][3]根据[I]或[2]所述的有机电致发光元件，其中，在该发光层中含有3种以上电离电位和电子亲和能中的至少一者的值不同的电荷传输材料。
[0020][4]根据[I]或[2]所述的有机电致发光元件，其中，存在I组以上满足下述关系的组合:将该发光层所含的任意的电荷传输材料选出两种时，该电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.30eV以下。
[0021][5]根据[I]或[2]所述的有机电致发光元件，其中，存在2组以上满足下述关系的组合:将该发光层所含的任意的电荷传输材料选出两种时，该电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.30eV以下。
[0022][6]根据[I]或[2]所述的有机电致发光元件，其中，存在2组以上满足下述关系的组合:将该发光层所含的任意的电荷传输材料选出两种时，该电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.20eV以下。
[0023][7]根据[I]或[2]所述的有机电致发光元件，其中，存在3组以上满足下述关系的组合:从该发光层所含的任意的电荷传输材料和发光材料中选出的两种的材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.20eV以下。
[0024][8] 一种有机电致发光器件，其具有2个以上发相互不同的颜色的光的有机电致发光元件，且其至少具有I个以上[I]或[2]所述的有机电致发光元件。
[0025][9] 一种有机电致发光器件，其具有2个以上发相互不同的颜色的光的有机电致发光元件，且该2个以上的有机电致发光元件仅由[I]或[2]所述的有机电致发光元件构成。
[0026][10] 一种有机EL显示装置，其使用[8]或[9]所述的有机电致发光器件。
[0027][11] 一种有机EL照明，其使用[8]或[9]所述的有机电致发光器件。
[0028]发明的效果
[0029]根据本发明，能够提供电流-电压特性良好的有机电致发光元件，通过该有机电致发光元件能够获得发光效率高的OA电脑、壁挂电视机等用的平板显示器、显示板、标识灯和复印机的光源、液晶显示器、计量仪器类的背光光源等利用了作为面发光体的特征的光源等。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为示出本发明的有机电致发光元件的实施方式的一例的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0031]以下对本发明的有机电致发光元件和有机电致发光器件的实施方式进行详细说明，以下的说明是本发明的实施方式的一例(代表例)，本发明只要不超过其要旨就不特定于这些内容。
[0032]〔有机电致发光元件〕
[0033]本发明的有机电致发光元件的特征在于，其为至少按阳极、发光层、和阴极的顺序具有上述层的有机电致发光兀件，该发光层具有电荷传输材料和发光材料，该发光层所含的电荷传输材料和发光材料的总数为至少5种以上,并且电荷传输材料为3种以上。
[0034]在本发明中，发光层所含的电荷传输材料的总数优选为4种以上。
[0035][基于控制发光层中的材料数量的作用机理]
[0036]本发明的作用机理推定为如下机理。在包含电荷移动的结构的层中，材料的聚集、结晶化等的发生会导致膜内的层的状态变得不均匀、电荷的传输受到阻碍、引起电流-电压特性变差。尤其，由于发光层是比两电极电荷集中的层，因此容易受到该影响。此处，本发明人等发现，作为阻碍引起材料的聚集、结晶化等的手段，使用多种材料是有效的。即，通过使用多种材料能够加大膜形成后相同骨架的材料间的距离，因此可以阻碍在膜内的聚集、结晶化等、保持均匀的无定形膜、形成电荷迁移缺损少的良好的电荷传输膜。例如，在将分子假设性地视为球时，球效率良好地接触、在空间内填充的方式可以假设性地视为单位晶格。接触最多的堆积方法(面心立方、六方密堆积)可以通过6种以上的材料来防止同种材料的接触。实际上出于分子尺寸的不同，通过6种以下的数量来防止同种材料的接触也是可能的，通过具有5种以上的材料、优选6种以上的材料，防止来自同一材料的聚集、结晶化的效果增强，可以获得均匀的膜，能够获得良好的电流-电压特性。
[0037]另外，关于电荷传输材料，如后所述，通常以具有芳香族性的化合物或具有含芳香族性基团的化合物为主构成。因此，彼此较为不同的化合物相互容易混合，会防止与同一材料的接触，易于防止聚集等。因此，通过使除发光材料之外的3种以上、优选为4种以上、进一步优选为5种以上的电荷传输材料在发光层中含有，会效率良好地防止在膜内的聚集、结晶化等，可以减轻以它们为起因的电荷陷阱等，能够获得良好的电流-电压特性。
[0038]鉴于上述情况，在本发明中，发光层中的发光材料可以为一种，但适宜的是，对于电荷传输材料而言使用3种以上、优选为4种以上、进一步优选为5种以上，按发光材料与电荷传输材料的总和计为5种以上。关于发光层中的发光材料和电荷传输材料的种类,从在材料的管理、发光层形成用组合物的制备等方面不费工夫，另外，后述的电荷传输路径被适度地细分，容易减少驱动电压的观点出发，发光层中的电荷传输材料和发光材料优选为按总和计20种类以下，特别优选为15种以下。在实用上优选的是，发光层中的发光材料使用一种或两种，电荷传输材料使用4?12种,尤其是5?10种。
[0039][基于控制发光层中的材料的电离电位和电子亲和能的作用机理]
[0040]在本发明中，认为通过使多种电离电位和电子亲和能中的至少一者不同的材料在同一层内存在，会形成多个传输电荷的路径，由此能够防止电荷的停滞，获得良好的电流-电压特性。为了形成多个电荷传输路径，优选电荷传输材料在膜内均匀地分散，并且优选具有3种以上、优选为4种以上、进一步优选为5种以上电离电位和电子亲和能中的至少一者不同的材料。这是由于，电离电位和电子亲和能中的至少一者不同的材料为3种以上时，会降低一者作为电荷陷阱起作用而使电流-电压特性变差的危险性。
[0041 ] 另外，发光层中的电荷传输材料的含量优选比发光材料多。这是由于向发光材料的电荷传输路径物理性地变多。[0042]另外，为了使电荷效率良好地利用各路径，在各电荷传输材料的电离电位和电子亲和能中的至少一者为不同的值的基础上，电荷传输材料相互的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者越小越优选。这是由于电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者小时，电荷变得易在各路径间迁移，变得能够效率良好地利用各路径，停滞的缓和效果变强。
[0043]进一步优选的是，关于发光层内的发光材料和电荷传输材料，也期望电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为上述的关系。这是由于从电荷传输材料向发光材料的电荷的授受会顺利地进行。
[0044]因此，在本发明中，优选在发光层所含的电荷传输材料的3种以上中电离电位和电子亲和能中的至少一者的值不同，更优选电离电位和电子亲和能的值不同。另外，进一步优选在发光层内的全部电荷传输材料中电离电位和电子亲和能中的至少一者的值不同，最优选电离电位和电子亲和能的值不同。
[0045]另一方面，优选各材料的电离电位之差或电子亲和能之差小，在发光层所含的电荷传输材料中，优选存在I组以上满足下述关系的组合:任意选出的两种电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.50eV以下、优选为0.30eV以下、更优选为0.20eV以下、进一步优选为0.15eV以下、更进一步优选为0.1OeV以下。这是由于所形成的电荷传输路径间的移动容易产生。需要说明的是，该差的下限为0.01eV以上。另外，满足上述关系的组合的数量优选存在2组以上、更优选存在3组以上、进一步优选存在4组以上,组合的总数依赖于材料的总数。
[0046]另外,从低电 压化的观点出发，优选在发光层所含的发光材料和电荷传输材料中存在I组以上满足下述关系的组合:任意选出的两种材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.50eV以下、优选为0.30eV以下、更优选为0.20eV以下、进一步优选为0.15eV以下、更进一步优选为0.1OeV以下。需要说明的是，该差的下限为0.01eV以上。另外，满足上述关系的组合的数量优选存在2组以上、更优选存在3组以上，组合的总数依赖于材料的总数。
[0047]另外,在本发明的发光层中，理想的是，含有空穴传输材料和电子传输材料这两者，并且更优选各种材料含有两种以上。这是由于在空穴和电子中的任一种中，上述的电荷传输路径变得易于形成多个。进一步优选分别为3种以上。
[0048]另外，优选属于发光层所含的电荷传输材料的电离电位的值之差和电子亲和能的值之差中的至少一者为0.30eV以下的组合是连续的。即，优选具有下述这样的连续的关系:在将发光层内的电荷传输材料从电离电位的值或电子亲和能的值低的一侧起设为比、h2、h3、h4、……的情况下，hi与h2的电离电位的值之差或电子亲和能的值之差(优选为电离电位的值之差和电子亲和能的值之差)为0.30eV以下、优选为0.20eV以下、更优选为0.15eV以下、进一步优选为0.1OeV以下，h2与h3的电离电位的值之差或电子亲和能的值之差(优选为电离电位的值之差和电子亲和能的值之差)为0.30eV以下、优选为0.20eV以下、更优选为0.15eV以下、进一步优选为0.1OeV以下，h3与h4的电离电位的值之差或电子亲和能的值之差(优选为电离电位的值之差和电子亲和能的值之差)为0.30eV以下、优选为0.20eV以下、更优选为0.15eV以下，进一步优选为0.1OeV以下。因此，在将发光层内的电荷传输材料的种类数设为Nh的情况下，发光层内所含的电荷传输材料中，电离电位或电子亲和能最大的电荷传输材料与电离电位或电子亲和能最小的电荷传输材料的电离电位或电子亲和能之差优选为0.30 X (Nh-1) eV以下、进一步优选为0.20 X (Nh-1) eV以下、更优选为0.15X (Nh-1) eV以下，进一步优选为0.1OX (Nh-1) eV以下。
[0049]对本发明的发光层而言，理想的是，含有由2种以上的化合物组成的化合物组α，所述化合物具有多个芳香环基连接而成的基本骨架，并且分子量为2000以下。
[0050]化合物组α由构成基本骨架的芳香环基的数量最少的化合物α 1、和具有与该化合物α I的基本骨架的50%以上一致的基本骨架的其他化合物组成。
[0051]此处，对“具有与该化合物α I的基本骨架的50%以上一致的基本骨架的”其他化合物进行说明。
[0052]“一致”是指形成基本骨架的芳香环基的、环的骨架、与其他基团的键合顺序和键合位置均一致。环的骨架在芳香环基来自单环时意味着环员数，来自在来自稠环时是指各个的环的员数和稠合关系这两者。
[0053]例如在下述例I的情况下，首先构成基本骨架的芳香环基的数量更少的化合物B相当于“化合物α I ”。比较化合物A和化合物B的基本骨架时，在化合物B的构成基本骨架的芳香环基(环f~i)中，环f和环g~i中的任意2个环(共3个环)与化合物A的基本骨架“一致”。即，化合物B的构成基本骨架的4个芳香环基中的3个是“一致”的，75% ( = 3/4) “一致”。需要说明的是，有时将这样的情况表述为“(基本骨架的)一致率为 75%，，。
[0054](例I)
[0055][化学式I]
[0056]
【权利要求】
1.一种有机电致发光元件，其为按阳极、发光层、和阴极的顺序具有层的有机电致发光元件， 该发光层所含的电荷传输材料和发光材料的总数为5种以上，并且该发光层所含的电荷传输材料的总数为3种以上。
2.根据权利要求1所述的有机电致发光兀件，其中，该发光层所含的电荷传输材料的总数为4种以上。
3.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，在该发光层中含有3种以上电离电位和电子亲和能中的至少一者的值不同的电荷传输材料。
4.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，存在I组以上满足下述关系的组合:将该发光层所含的任意的电荷传输材料选出两种时，该电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.30eV以下。
5.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，存在2组以上满足下述关系的组合:将该发光层所含的任意的电荷传输材料选出两种时，该电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.30eV以下。
6.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，存在2组以上满足下述关系的组合:将该发光层所含的任意的电荷传输材料选出两种时，该电荷传输材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.20eV以下。
7.根据权利要求1或2所述的有机电致发光元件，其中，存在3组以上满足下述关系的组合:从该发光层所含的任意的电荷传输材料和发光材料中选出的两种的材料的电离电位之差和电子亲和能之差中的至少一者为0.20eV以下。
8.—种有机电致发光器件,其具有2个以上发相互不同的颜色的光的有机电致发光兀件，且其具有I个以上权利要求1或2所述的有机电致发光元件。
9.一种有机电致发光器件,其具有2个以上发相互不同的颜色的光的有机电致发光兀件，且该2个以上的有机电致发光元件仅由权利要求1或2所述的有机电致发光元件构成。
10.一种有机EL显示装置，其使用权利要求8所述的有机电致发光器件。
11.一种有机EL照明，其使用权利要求8所述的有机电致发光器件。
12.—种有机EL显示装置，其使用权利要求9所述的有机电致发光器件。
13.一种有机EL照明，其使用权利要求9所述的有机电致发光器件。
【文档编号】H01L51/50GK103931009SQ201280055385
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年7月10日 优先权日:2011年11月11日
【发明者】田中太, 今田一郎, 五郎丸英贵 申请人:三菱化学株式会社