【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、陽極と、電界を加
えると発光が得られる有機化合物膜と、陰極と、から構
成される有機発光素子に関する。特に、三重項励起状態
から発光を呈する発光材料が使用された有機発光素子に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic light emitting device including an anode, an organic compound film capable of emitting light when an electric field is applied, and a cathode. In particular, the present invention relates to an organic light emitting device using a light emitting material that emits light from a triplet excited state.
【０００２】[0002]
【従来の技術】有機発光素子は、電圧の印加によって有
機化合物膜に両電極から電子と正孔が注入され、それら
の再結合によって形成された励起状態の分子（励起分
子）からの発光を利用する発光素子である。2. Description of the Related Art An organic light emitting device utilizes light emission from a molecule in an excited state (excited molecule) formed by recombination of electrons and holes injected from both electrodes into an organic compound film by applying a voltage. It is a light emitting element.
【０００３】有機化合物膜からの発光は、励起分子が形
成され基底状態に失活する際に放出されるエネルギーが
光となったものである。この失活過程には大きく別けて
2種類あり、一重項励起分子を経由して失活する場合
（この際蛍光を発する）と、三重項励起分子を経由して
失活する場合がある。三重項励起分子経由の失活過程に
は、燐光としての光放出過程と、三重項―三重項消滅過
程とがあるが、基本的に室温で燐光経由の失活過程をふ
む有機材料は少ない（熱失活するものが殆どで光放出に
よる失活は行わない）。このため有機発光素子に使用さ
れる有機化合物の大半が一重項励起分子経由の蛍光を発
する材料であり、多くの有機発光素子の発光は蛍光を利
用している。The light emitted from the organic compound film is the energy released when excited molecules are formed and deactivated to the ground state. This deactivation process is divided into
There are two types, one is deactivated via a singlet excited molecule (fluoresces at this time) and the other is deactivated via a triplet excited molecule. The deactivation process via a triplet excited molecule includes a light emission process as phosphorescence and a triplet-triplet annihilation process, but basically, few organic materials have a deactivation process via phosphorescence at room temperature ( Most heat deactivation does not cause deactivation due to light emission). Therefore, most of the organic compounds used for the organic light emitting device are materials that emit fluorescence via singlet excited molecules, and many organic light emitting devices use fluorescence for light emission.
【０００４】この蛍光を発する有機化合物を利用した有
機発光素子は、1987年にC.W.Tang等が報告した、二種類
の有機化合物を積層させた合計約100 nm程度の有機化合
物膜を電極で挟んだ二層型構造が基本となっている（非
特許文献１参照）。その後1988年に安達等によって三層
型構造が提案され（非特許文献２参照）、現在ではこれ
らの積層型構造を応用した多層型の素子構造がとられて
いる。An organic light-emitting device using an organic compound that emits this fluorescence is reported by CW Tang et al. In 1987. It has a structure in which two kinds of organic compounds are laminated and an organic compound film with a total thickness of about 100 nm is sandwiched between electrodes. The basic structure is a layered structure (see Non-Patent Document 1). Then, in 1988, a three-layer structure was proposed by Adachi et al. (See Non-Patent Document 2), and at present, a multi-layer element structure applying these laminated structures is adopted.
【０００５】[0005]
【非特許文献１】C.W.Tang and S.A.Vanslyke, "Organi
c electroluminescent diodes" ,Applied Physics Lett
ers,Vol.51, No.12, 913-915 (1987)[Non-Patent Document 1] CW Tang and SAVanslyke, "Organi
c electroluminescent diodes ", Applied Physics Lett
ers, Vol.51, No.12, 913-915 (1987)
【非特許文献２】Chihaya ADACHI, Shozuo TOKITO, Tet
suo TSUTSUI and Shogo SAITO, "Electroluminescence
in Organic Films with Three-Layered Structure", Ja
panese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No.2,
L269-L271(1988)[Non-Patent Document 2] Chihaya ADACHI, Shozuo TOKITO, Tet
suo TSUTSUI and Shogo SAITO, "Electroluminescence
in Organic Films with Three-Layered Structure ", Ja
panese Journal of Applied Physics, Vol. 27, No.2,
L269-L271 (1988)
【０００６】このような多層型構造の素子は「層の機能
分離」といった特徴をもつ。層の機能分離とは、一種類
の有機化合物に様々な機能を同時に持たせるのではな
く、一つの層ごとに機能を分担させるというものであ
る。たとえば二層型構造の素子では、正孔の輸送の役割
を担う正孔輸送層、および電子の輸送と発光の役割を担
う発光性電子輸送層を用いており、また三層型構造の素
子では、正孔輸送のみの役割を担う正孔輸送層、電子輸
送のみの役割を担う電子輸送層、そしてその二層の間に
発光する発光層を用いている。このように、各層を機能
分離させることによって、有機発光素子に用いる有機化
合物の分子設計に自由度が増えるという利点がある。The element having such a multi-layered structure is characterized by "functional separation of layers". The function separation of layers means that one type of organic compound does not have various functions at the same time, but functions of each layer are shared. For example, a device having a two-layer structure uses a hole-transporting layer that plays a role of transporting holes, and a light-emitting electron-transporting layer that plays a role of transporting and emitting electrons. , A hole transport layer which plays a role of hole transport only, an electron transport layer which plays a role of electron transport only, and a light emitting layer which emits light between the two layers. As described above, by functionally separating each layer, there is an advantage that the degree of freedom in the molecular design of the organic compound used in the organic light emitting device is increased.
【０００７】例えば単層型構造の素子では、一つの層に
電子も正孔も注入しやすく、両キャリヤを輸送する機能
をもち、かつ蛍光量子収率も高いという多くの特性が求
められる。しかしながら、二層型構造の素子のように電
子輸送性発光層を用いた場合、正孔輸送層には正孔を注
入しやすい有機化合物を、電子輸送性発光層には電子が
注入されやすく高い蛍光量子収率を得る有機化合物をそ
れぞれ適用すればよく、一つの層に対しての要求が減
り、材料を選択しやすくなる。For example, an element having a single-layer structure is required to have many characteristics that electrons and holes can be easily injected into one layer, have a function of transporting both carriers, and have a high fluorescence quantum yield. However, when an electron transporting light emitting layer is used as in a device having a two-layer structure, an organic compound that easily injects holes into the hole transporting layer and an electron into the electron transporting light emitting layer are likely to be injected. It suffices to apply each organic compound capable of obtaining a fluorescence quantum yield, which reduces the requirement for one layer and facilitates material selection.
【０００８】また三層型構造の素子では、さらに「発光
層」を導入することで電子輸送性と発光性の機能を分離
できる。しかも発光層にレーザー色素などの高量子収率
の蛍光色素（ゲスト）を固体媒体（ホスト）材料に分散
したものを用いることによって、発光層の蛍光量子収率
を向上させることができ、有機発光素子の量子効率が大
きく向上するばかりでなく、使用する蛍光色素の選択に
よって発光波長を自由に制御できる（非特許文献3参
照）。このように色素（ゲスト）をホスト材料に分散し
た素子はドープ型素子と呼ばれる。Further, in the device having the three-layer structure, the function of electron transporting property and light emitting property can be separated by further introducing a "light emitting layer". Moreover, by using a fluorescent dye (guest) having a high quantum yield, such as a laser dye, dispersed in a solid medium (host) material for the light emitting layer, it is possible to improve the fluorescent quantum yield of the light emitting layer. Not only is the quantum efficiency of the device greatly improved, but the emission wavelength can be freely controlled by selecting the fluorescent dye used (see Non-Patent Document 3). An element in which a dye (guest) is dispersed in a host material in this way is called a doped element.
【０００９】[0009]
【非特許文献３】C.W.Tang , S.A.Vanslyke and C.H.Ch
en, "Electroluminescence of doped organic thin fil
ms", Journal of Applied Physics, Vol.65, 3610-3616
(1989)[Non-Patent Document 3] CW Tang, SAVanslyke and CHCh
en, "Electroluminescence of doped organic thin fil
ms ", Journal of Applied Physics, Vol.65, 3610-3616
(1989)
【００１０】多層型構造の素子のもう一つの有効な点は
「キャリヤ閉じ込め効果」である。たとえば非特許文献
１の二層型構造の場合、陽極から正孔輸送層へ正孔が、
陰極から電子輸送層へ電子が注入され、正孔輸送層と電
子輸送層の界面へと移動する。その後正孔は、正孔輸送
層と電子輸送層とのイオン化ポテンシャルの差が小さい
ため電子輸送層へ注入されるのに対し、電子は、正孔輸
送層の電気親和力が小さい上に電子輸送層との電子親和
力の差が大きすぎるため、正孔輸送層には注入されず、
正孔輸送層にブロックされて電子輸送層内へ閉じ込めら
れる。したがって、電子輸送層内で正孔、電子両方の密
度が高くなり、キャリヤの再結合が効率よく行われるよ
うになる。Another effective point of the device having the multilayer structure is the "carrier confinement effect". For example, in the case of the two-layer structure of Non-Patent Document 1, holes are transferred from the anode to the hole transport layer,
Electrons are injected from the cathode into the electron transport layer and move to the interface between the hole transport layer and the electron transport layer. After that, holes are injected into the electron transport layer because the difference in ionization potential between the hole transport layer and the electron transport layer is small. On the other hand, electrons have a low electric affinity in the hole transport layer and the electron transport layer is small. Since the difference in electron affinity with is too large, it is not injected into the hole transport layer,
It is blocked by the hole transport layer and confined in the electron transport layer. Therefore, the densities of both holes and electrons are increased in the electron transport layer, and the recombination of carriers is efficiently performed.
【００１１】このようなキャリヤ閉じ込め効果を発揮さ
せるのに有効な材料の一例として、イオン化ポテンシャ
ルの非常に大きい材料が挙げられる。イオン化ポテンシ
ャルが大きい材料に正孔を注入することは難しく、この
ような材料は正孔をブロックできる材料（正孔ブロッキ
ング材料）として幅広く使用されている。例えば非特許
文献１で報告された芳香族ジアミン化合物からなる正孔
輸送層とトリス（8-キノリノラト）-アルミニウム（以
下「Alq」と記す）からなる電子輸送層を積層させた場
合、これに電圧を印加すると電子輸送層のAlqが発光す
る。しかし、この素子の二層の間に正孔ブロッキング材
料を挿入することで正孔は正孔輸送層に閉じ込められ、
正孔輸送層側を発光させることもできる。As an example of a material effective for exerting such a carrier confinement effect, a material having a very large ionization potential can be cited. It is difficult to inject holes into a material having a large ionization potential, and such a material is widely used as a material capable of blocking holes (hole blocking material). For example, when a hole transport layer made of an aromatic diamine compound reported in Non-Patent Document 1 and an electron transport layer made of tris (8-quinolinolato) -aluminum (hereinafter referred to as “Alq”) are laminated, a voltage is applied to this layer. Is applied, Alq in the electron transport layer emits light. However, by inserting a hole blocking material between the two layers of this device, the holes are confined in the hole transport layer,
The hole transport layer side can also emit light.
【００１２】このように、様々な機能をもった層（正孔
輸送層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層
など）を導入することで、高効率化、発光色の制御など
が可能となり、現在の有機発光素子においては多層型構
造が基本構造として確立した。As described above, by introducing layers having various functions (hole transport layer, hole blocking layer, electron transport layer, electron injection layer, etc.), high efficiency and control of emission color can be achieved. It has become possible, and a multilayer structure has been established as a basic structure in the current organic light emitting device.
【００１３】このような中、1998年、S.R.Forrestらに
よって室温で三重項励起状態からの発光（燐光）を得る
ことができる三重項発光材料（文献では、白金を中心金
属とする金属錯体）をゲストとして利用したドープ型素
子（以下「三重項発光素子」と記す）が発表された（非
特許文献4参照）。なお、以下では、この三重項発光素
子と区別するため、一重項励起状態からの発光を利用す
る素子は「一重項発光素子」と記す。Under such circumstances, in 1998, SR Forrest et al. Made a guest a triplet light emitting material (in the literature, a metal complex containing platinum as a central metal) capable of obtaining light emission (phosphorescence) from a triplet excited state at room temperature. A doped type device (hereinafter referred to as “triplet light emitting device”) used as a device was announced (see Non-Patent Document 4). Note that, hereinafter, in order to distinguish it from the triplet light emitting element, an element utilizing light emission from a singlet excited state is referred to as a "singlet light emitting element".
【００１４】[0014]
【非特許文献４】M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.S
houstilkov, S.Silbley, M.A.Thomoson and S.R.Forres
t, "Highly efficient phosphorescent emission from
organic electroluminescent devices", Nature, Vol.3
95, 151-154 (1998)[Non-Patent Document 4] MA Baldo, DFO'Brien, Y.You, AS
houstilkov, S.Silbley, MAThomoson and SRForres
t, "Highly efficient phosphorescent emission from
organic electroluminescent devices ", Nature, Vol.3
95, 151-154 (1998)
【００１５】上でも述べたが、有機化合物に注入された
正孔および電子の再結合によって生成される励起分子に
は、一重項励起分子と三重項励起分子とがある。この場
合、スピンの多重度の違いに由来して一重項励起分子と
三重項励起分子とが１：３の割合で生成する。これまで
の材料では基本的に、室温において三重項励起分子は熱
失活をしてしまうため、一重項励起分子だけを発光に利
用してきた。このため生成された励起分子の4分の１し
か発光に利用されていない。ここで三重項励起分子が発
光に利用できるようになれば、今までの約3〜４倍は効
率の高い発光を得られる。As described above, excited molecules produced by recombination of holes and electrons injected into an organic compound include singlet excited molecules and triplet excited molecules. In this case, singlet excited molecules and triplet excited molecules are generated at a ratio of 1: 3 due to the difference in spin multiplicity. In the conventional materials, the triplet excited molecules are basically inactivated by heat at room temperature, so only singlet excited molecules have been used for light emission. Therefore, only one-fourth of the generated excited molecules are used for light emission. If triplet-excited molecules can be used for light emission, it is possible to obtain light emission that is about 3 to 4 times as efficient as before.
【００１６】非特許文献４では、先に述べた多層型構造
を使用している。すなわち、正孔輸送層として芳香族ア
ミン系の化合物4,4'-ビス[N-（１-ナフチル）-N-フェニ
ル-アミノ]-ビフェニル（以下「α-NPD」と記す）を用
い、発光層としてAlqに2,3,7,8,12,13,17,18-オクタエ
チル−21H,23H-ポルフィリン-白金（以下「PtOEP」と記
す）を６％分散させたものを用い、電子輸送層としてAl
qを用いた素子構造で、外部量子効率の最大値が４％、1
00 cd/ｍ2で1.3 %という値を示した。Non-Patent Document 4 uses the above-mentioned multilayer structure. That is, an aromatic amine compound 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (hereinafter referred to as “α-NPD”) is used as a hole transport layer to emit light. An electron transport layer was prepared by using 6% of 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H, 23H-porphyrin-platinum (hereinafter referred to as "PtOEP") dispersed in Alq as a layer. As Al
In the device structure using q, the maximum external quantum efficiency is 4%, 1
The value was 1.3% at 00 cd / m2 .
【００１７】その後、正孔ブロッキング層を利用した素
子構造で、正孔輸送層としてα-NPDを、発光層として4,
4' -N,N' -ジカルバゾール-ビフェニル（以下「CBP」と
記す）にPtOEPを６％分散させたものを、正孔ブロッキ
ング層として2,9-ジメチル-4,7-ジフェニル-1,10-フェ
ナントロリン（以下「BCP」と記す）を、電子輸送層と
してAlqを使用し、100cd/ｍ2で 外部量子効率2.2 %、最
大で5.6 ％と、素子の発光効率を向上させている（非特
許文献5参照）。After that, in the device structure using the hole blocking layer, α-NPD was used as the hole transport layer, and 4 was used as the light emitting layer.
As a hole blocking layer, 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,4'-N, N'-dicarbazole-biphenyl (hereinafter referred to as "CBP") in which 6% of PtOEP was dispersed was used. Using 10-phenanthroline (hereinafter referred to as “BCP”) as Alq as the electron transport layer, the external quantum efficiency is 2.2% at 100 cd / m2 , and the maximum luminous efficiency is 5.6%, which improves the luminous efficiency of the device. See Patent Document 5).
【００１８】[0018]
【非特許文献５】D.F.O'Brien, M.A.Baldo, M.E.Thomps
on and S.R.Forrest, "Improvedenergy transfer in el
ectrophosphorescent devices", Applied Physics Lett
ers, Vol.74, No.3, 442-444 (1999)[Non-Patent Document 5] DFO'Brien, MABaldo, METhomps
on and SRForrest, "Improved energy transfer in el
ectrophosphorescent devices ", Applied Physics Lett
ers, Vol.74, No.3, 442-444 (1999)
【００１９】さらに三重項発光材料としてトリス（2−
フェニルピリジン）イリジウム（以下「Ir(ppy)3」と記
す）を使用した三重項発光素子が報告され（非特許文献
6参照）、その後非特許文献6と同じ素子構造で有機化合
物膜の膜厚を最適化することで、100cd/ｍ2で外部量子
効率14.9 %という非常に効率のよい有機発光素子も報告
されている（非特許文献7参照）。これで事実上、従来
の一重項発光素子の3倍近い発光効率を得る素子が作製
されるようになった。Further, tris (2-
A triplet light emitting device using phenylpyridine) iridium (hereinafter referred to as “Ir (ppy)3 ”) has been reported (Non-Patent Document
6), and after that, by optimizing the film thickness of the organic compound film with the same device structure as in Non-Patent Document 6, an extremely efficient organic light emitting device with an external quantum efficiency of 14.9% at 100 cd / m2 was also reported. (See Non-Patent Document 7). Now, practically, an element having a light emission efficiency that is nearly three times that of a conventional singlet light emitting element is manufactured.
【００２０】[0020]
【非特許文献６】M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrow
s, M.E.Thompson and S.R.Forrest,"Very high-efficie
ncy green organic light-emitting devices based on
electrophosphorescence", Applied Physics Letters,V
ol.75, No.1, 4-6 (1999)[Non-Patent Document 6] MA Baldo, S. Lamansky, PE Burrow
s, METhompson and SRForrest, "Very high-efficie
ncy green organic light-emitting devices based on
electrophosphorescence ", Applied Physics Letters, V
ol.75, No.1, 4-6 (1999)
【非特許文献７】Teruichi Watanabe, Kenji Nakamura,
Shin Kawami, Yoshinori Fukuda, Taishi Tsuji, Take
o Wakimoto, Satoshi Miyaguchi, Masayuki Yahiro, Mo
on-Jae Yang, Tetsuo Tsutsui, "Optimization of emit
timg efficiency in organic LED cells using Ir comp
lex", Synthetic Metals, Vol.122, 203-207 (2001)[Non-Patent Document 7] Teruichi Watanabe, Kenji Nakamura,
Shin Kawami, Yoshinori Fukuda, Taishi Tsuji, Take
o Wakimoto, Satoshi Miyaguchi, Masayuki Yahiro, Mo
on-Jae Yang, Tetsuo Tsutsui, "Optimization of emit
timg efficiency in organic LED cells using Ir comp
lex ", Synthetic Metals, Vol.122, 203-207 (2001)
【００２１】現在、中心金属にイリジウムや白金を使用
した三重項発光材料が探索され、一重項発光素子に比べ
て非常に効率の良い三重項発光素子が注目をあびてお
り、精力的に研究がおこなわれている。At present, a triplet light emitting material using iridium or platinum as a central metal has been searched for, and a triplet light emitting element, which is much more efficient than a singlet light emitting element, is attracting attention, and vigorous research is being conducted. Has been.
【００２２】三重項発光素子は一重項発光素子に比べて
はるかに高い発光効率であるが、しかし一重項発光素子
に比べて桁違いに寿命が短く、安定性に欠けている。ま
た効率をあげるために多層構造をとっているが、そのた
め素子構造が最低でも四層構造となっており、素子作製
に対して手間がかかる、といった単純なデメリットもあ
る。The triplet light emitting device has a much higher luminous efficiency than that of the singlet light emitting device, but has an order of magnitude shorter life than the singlet light emitting device and lacks stability. In addition, although a multi-layer structure is adopted in order to improve efficiency, there is also a simple demerit that the device structure is at least a four-layer structure and it takes time to manufacture the device.
【００２３】素子の寿命に関しては、α-NPDを使用した
正孔輸送層と、ホスト材料であるCBPおよびゲスト（ド
ーパント）材料であるIr(ppy)3を使用した発光層と、BC
Pを使用した正孔ブロッキング層と、Alqを使用した電子
輸送層と、を積層した素子において、初期輝度500 cd/m
2の条件で半減期がたった170時間という報告（非特許文
献８参照）があり、この寿命では実用化には程遠い。Regarding the lifetime of the device, a hole transport layer using α-NPD, a light emitting layer using CBP as a host material and Ir (ppy)3 as a guest (dopant) material, and BC
In a device in which a hole blocking layer using P and an electron transporting layer using Alq are stacked, the initial luminance is 500 cd / m
There is a report that the half-life is only 170 hours under the condition of2 (see Non-Patent Document 8), and this life is far from practical use.
【００２４】[0024]
【非特許文献８】Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Mas
ayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA,Teruichi WATANABE, Ta
ishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and S
atoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency inorgan
ic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as
a Triplet Emissive Center", Japanese Journalof App
lied Physics, Vol.38, No.12B, L1502-L1504 (1999)[Non-Patent Document 8] Tetsuo TSUTSUI, Moon-Jae YANG, Mas
ayuki YAHIRO, Kenji NAKAMURA, Teruichi WATANABE, Ta
ishi TSUJI, Yoshinori FUKUDA, Takeo WAKIMOTO and S
atoshi MIYAGUCHI, "High Quantum Efficiency inorgan
ic Light-Emitting Devices with Iridium-Complex as
a Triplet Emissive Center ", Japanese Journalof App
lied Physics, Vol.38, No.12B, L1502-L1504 (1999)
【００２５】この原因として非特許文献８では、正孔ブ
ロッキング材料で使用しているBCPの安定性が低いこと
が挙げられている。三重項発光素子においては、非特許
文献５で示された素子構造が基本構造となっており、正
孔ブロッキング層は不可欠なものとして使用されてい
る。図１２に従来の三重項発光素子の構造を示す。基板
１１０１の上に陽極１１０２、その上に有機化合物膜と
して正孔輸送層１１０３、発光層１１０４、正孔ブロッ
キング層１１０５、電子輸送層１１０６、そして陰極１
１０７を積層させた素子構造となっている。正孔ブロッ
キング層によるキャリヤの閉じ込め効果によって、キャ
リヤの再結合は効率よく行われるようになるが、しかし
一方では、一般的に使用されている正孔ブロッキング材
料は安定性が低いという欠点を持っているため寿命が延
びない。またホスト材料として使用されているCBPも安
定性の低い材料であるため、これも寿命が延びない原因
の一つと考えられる。As a cause of this, Non-Patent Document 8 cites that the stability of BCP used in the hole blocking material is low. In the triplet light emitting device, the device structure shown in Non-Patent Document 5 is a basic structure, and the hole blocking layer is used as an indispensable element. FIG. 12 shows the structure of a conventional triplet light emitting device. An anode 1102 is provided on a substrate 1101, a hole transport layer 1103 as an organic compound film, a light emitting layer 1104, a hole blocking layer 1105, an electron transport layer 1106, and a cathode 1 on the substrate 1101.
It has an element structure in which 107 are stacked. The effect of carrier confinement by the hole blocking layer enables efficient recombination of carriers, but on the other hand, the commonly used hole blocking materials have the drawback of being less stable. Life is not extended due to Further, CBP used as a host material is also a material with low stability, and this is also considered to be one of the reasons why the life is not extended.
【００２６】正孔ブロッキング層を使用しない三層型構
造の素子も作製されている（非特許文献9参照）。ここ
ではホスト材料として、両キャリヤ輸送性であると言わ
れているCBPの代わりに、電子輸送材料と用いることを
特徴としている。しかしホスト材料に使用された電子輸
送材料は、正孔ブロッキング材料として使用されるBC
P、1,3−ビス（N,N−t−ブチル−フェニル）−1,3,4−
オキサゾール（以下「OXD7」と記す）、3−フェニル−4
−（1'−ナフチル）−5−フェニル−1,2,4−トリアゾー
ル（以下「TAZ」と記す）であり、正孔ブロッキング層
は導入しないものの、結局は正孔ブロッキング材料とし
てよく用いられるものを素子内に使用している。BCPは
もちろんその他のどの材料も安定性の低い材料であり、
高い効率は出るものの、安定性の低い素子となってい
る。An element having a three-layer structure that does not use a hole blocking layer has also been manufactured (see Non-Patent Document 9). Here, as a host material, an electron transport material is used instead of CBP, which is said to have both carrier transport properties. However, the electron transport material used for the host material is BC, which is used as a hole blocking material.
P, 1,3-bis (N, N-t-butyl-phenyl) -1,3,4-
Oxazole (hereinafter referred to as "OXD7"), 3-phenyl-4
-(1'-naphthyl) -5-phenyl-1,2,4-triazole (hereinafter referred to as "TAZ"), which does not introduce a hole blocking layer, but is eventually often used as a hole blocking material Is used in the device. BCP and all other materials are low stability materials,
It has high efficiency but low stability.
【００２７】[0027]
【非特許文献９】Chihaya ADACHI, Marc A. Baldo, Ste
phen R. Forrest and Mark E. Thompson, "High-effici
ency organic electrophosphorescent devices with tr
is(2-phinylpyridine)iridium doped into electron-tr
ansporting materials", Applied Physics Letters, Vo
l.77,No.6, 904-906 (2000)[Non-Patent Document 9] Chihaya ADACHI, Marc A. Baldo, Ste
phen R. Forrest and Mark E. Thompson, "High-effici
ency organic electrophosphorescent devices with tr
is (2-phinylpyridine) iridium doped into electron-tr
ansporting materials ", Applied Physics Letters, Vo
l.77, No.6, 904-906 (2000)
【００２８】また、正孔ブロッキング材料を使用しない
単純な二層型の素子構造も報告されている（非特許文献
10参照）が、ホスト材料にCBPを使用しており、高い発
光効率を得ているものの安定性に欠ける。A simple two-layer type device structure which does not use a hole blocking material has also been reported (Non-Patent Document 1).
However, although CBP is used as the host material and high luminous efficiency is obtained, it lacks stability.
【００２９】[0029]
【非特許文献１０】Chihaya ADACHI, Raymond KWONG, S
tephen R. Forrest, "Efficient electrophosphorescen
ce using a doped ambipolar conductive molecular or
ganicthin film", Organic Electronics, Vol.2, 37-43
(2001)[Non-Patent Document 10] Chihaya ADACHI, Raymond KWONG, S
tephen R. Forrest, "Efficient electrophosphorescen
ce using a doped ambipolar conductive molecular or
ganicthin film ", Organic Electronics, Vol.2, 37-43
(2001)
【００３０】[0030]
【発明が解決しようとする課題】このように、三重項発
光素子において発光効率は高い素子は報告されている
が、効率もよく、安定性もある、といった三重項発光素
子の報告は未だなく、その原因として使用されているホ
スト材料、正孔ブロッキング材料の不安定性が原因とな
っている。As described above, it has been reported that the triplet light emitting device has high luminous efficiency, but there is still no report of the triplet light emitting device that the efficiency and stability are high. The cause is the instability of the host material and hole blocking material used as the cause.
【００３１】そこで本発明では、このように不安定な材
料を使用することなく、また素子構造を単純化すること
で、高効率でかつ安定性のある、また従来の素子に比べ
素子作製において手間が省ける三重項発光素子を提供す
ることを課題とする。Therefore, in the present invention, without using such an unstable material and by simplifying the device structure, the device is highly efficient and stable, and the time and effort required for manufacturing the device are higher than those of the conventional device. It is an object of the present invention to provide a triplet light emitting device that can omit the above.
【００３２】[0032]
【課題を解決するための手段】本発明は、三重項発光素
子において、従来の三重項発光素子で導入している正孔
ブロッキング層を使用せず、有機化合物膜は、正孔輸送
層と、三重項発光するドーパント材料を安定性のある電
子輸送材料に分散した層と、を積層させた単純な素子構
造（図１）にすることで達成される。すなわち、基板１
０１の上に陽極１０２、その上に正孔輸送材料からなる
正孔輸送層１０３、電子輸送材料および三重項発光する
ドーパント材料からなる電子輸送性発光層１０４、そし
て陰極１０５を積層させた素子構造で達成される。ここ
では、陽極１０２と陰極１０５に挟まれた領域（すなわ
ち正孔輸送層１０３および電子輸送性発光層１０４）が
有機化合物膜に相当する。According to the present invention, a triplet light emitting device does not use the hole blocking layer introduced in the conventional triplet light emitting device, and the organic compound film is a hole transporting layer, This is achieved by forming a simple device structure (FIG. 1) in which a layer in which a dopant material for triplet light emission is dispersed in a stable electron transport material is laminated. That is, the substrate 1
01, an anode 102, a hole-transporting layer 103 made of a hole-transporting material, an electron-transporting light-emitting layer 104 made of an electron-transporting material and a dopant material for triplet light emission, and a cathode 105 are laminated on the device structure. Is achieved in. Here, the region sandwiched between the anode 102 and the cathode 105 (that is, the hole transport layer 103 and the electron transport light emitting layer 104) corresponds to the organic compound film.
【００３３】したがって本発明では、陽極と、有機化合
物膜と、陰極と、から構成される有機発光素子におい
て、前記有機化合物膜は、正孔輸送材料からなる正孔輸
送層と、前記正孔輸送層に接して設けられた電子輸送材
料からなる電子輸送層と、を含み、かつ、前記電子輸送
層内に、三重項励起状態からの発光を呈する発光材料が
添加されていることを特徴とする。Therefore, according to the present invention, in the organic light emitting device comprising an anode, an organic compound film and a cathode, the organic compound film comprises a hole transport layer made of a hole transport material and the hole transport layer. An electron transporting layer made of an electron transporting material provided in contact with the layer, and a light emitting material exhibiting light emission from a triplet excited state is added to the electron transporting layer. .
【００３４】なお、陽極１０２と正孔輸送層１０３との
間には、正孔注入層を挿入してもよい。また、陰極１０
５と電子輸送性発光層１０４との間には、電子注入層を
挿入してもよい。さらに、これら正孔注入層および電子
注入層の両方を挿入してもよい。A hole injection layer may be inserted between the anode 102 and the hole transport layer 103. Also, the cathode 10
An electron injection layer may be inserted between 5 and the electron transporting light emitting layer 104. Furthermore, both the hole injection layer and the electron injection layer may be inserted.
【００３５】ところで、上記のような素子において、正
孔輸送層１０３が発光してしまうのを防ぐため、正孔輸
送材料と電子輸送材料の組み合わせを考慮することも、
課題を解決するための手段として重要である。By the way, in the above device, in order to prevent the hole transport layer 103 from emitting light, it is possible to consider a combination of the hole transport material and the electron transport material.
It is important as a means to solve the problem.
【００３６】そこで本発明では、前記正孔輸送材料にお
ける最高被占分子軌道準位と最低空分子軌道準位とのエ
ネルギー差が、前記電子輸送材料における最高被占分子
軌道準位と最低空分子軌道準位とのエネルギー差よりも
大きいことを特徴とする。Therefore, in the present invention, the energy difference between the highest occupied molecular orbital level and the lowest unoccupied molecular orbital level in the hole transport material is the highest occupied molecular orbital level and the lowest unoccupied molecule in the electron transport material. It is characterized by being larger than the energy difference from the orbital level.
【００３７】また、他の手段として、前記正孔輸送材料
の吸収スペクトルと前記電子輸送材料の発光スペクトル
が重ならないことを特徴とする。この場合、ただ単にス
ペクトルが重ならないだけでなく、スペクトルの位置関
係として、前記正孔輸送材料の吸収スペクトルが前記電
子輸送材料の発光スペクトルよりも短波長側に位置する
ことが好ましい。As another means, the absorption spectrum of the hole transport material and the emission spectrum of the electron transport material do not overlap. In this case, it is preferable that the spectra do not simply overlap with each other and that the absorption spectrum of the hole transport material is located on a shorter wavelength side than the emission spectrum of the electron transport material as a positional relationship of the spectra.
【００３８】ここで、上記で述べたような本発明の三重
項発光素子の発光効率を向上させるために、三重項発光
するドーパントがキャリアをトラップしやすい素子構成
にすることも、課題を解決するための手段として重要で
ある。Here, in order to improve the light emission efficiency of the triplet light emitting device of the present invention as described above, it is also possible to solve the problem by making the device structure in which the dopant for triplet light emission easily traps carriers. It is important as a means to
【００３９】そこで本発明では、三重項励起状態からの
発光を呈する発光材料の最高被占分子軌道準位および最
低空分子軌道準位が共に、前記電子輸送材料における最
高被占分子軌道準位と最低空分子軌道準位とのエネルギ
ーギャップ内に位置することを特徴とする。Therefore, in the present invention, both the highest occupied molecular orbital level and the lowest unoccupied molecular orbital level of the light emitting material exhibiting light emission from the triplet excited state are the same as the highest occupied molecular orbital level in the electron transport material. It is characterized in that it is located in the energy gap with the lowest unoccupied molecular orbital level.
【００４０】また、他の手段として、前記正孔輸送材料
のイオン化ポテンシャルの値が、三重項励起状態からの
発光を呈する発光材料のイオン化ポテンシャルの値と比
べて同じかまたは大きいことを特徴とする。As another means, the value of the ionization potential of the hole transport material is the same as or larger than the value of the ionization potential of the light emitting material exhibiting light emission from the triplet excited state. .
【００４１】さらに他の手段として、前記正孔輸送材料
の最低空分子軌道準位を示す値の絶対値が、前記電子輸
送材料の最低空分子軌道準位を示す値の絶対値よりも0.
2 eV以上小さいことを特徴とする。As still another means, the absolute value of the value indicating the lowest unoccupied molecular orbital level of the hole transport material is 0. than the absolute value of the value indicating the lowest unoccupied molecular orbital level of the electron transport material.
It is characterized by being smaller than 2 eV.
【００４２】なお、これらを組み合わせた素子構成、す
なわち、前記正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルの値
が三重項励起状態からの発光を呈する発光材料のイオン
化ポテンシャルの値と比べて同じかまたは大きく、か
つ、前記正孔輸送材料の最低空分子軌道準位を示す値の
絶対値が前記電子輸送材料の最低空分子軌道準位を示す
値の絶対値よりも0.2 eV以上小さい場合が、より好まし
いと言える。It is to be noted that a device structure in which these are combined, that is, the value of the ionization potential of the hole transport material is the same as or larger than the value of the ionization potential of the light emitting material exhibiting light emission from the triplet excited state, and It is more preferable that the absolute value of the value indicating the lowest unoccupied molecular orbital level of the hole transport material is 0.2 eV or more smaller than the absolute value of the value indicating the lowest unoccupied molecular orbital level of the electron transport material. .
【００４３】上記のことを考慮し、本発明に好適な正孔
輸送材料として、4,4',4"-トリス(N−カルバゾール)ト
リフェニルアミン、4,4'-ビス[N,N-ビス(3-メチルフェ
ニル)-アミノ]-ジフェニルメタン、1,3,5-トリス[N,N-
ビス(2-メチルフェニル)-アミノ]-ベンゼン、1,3,5-ト
リス[N,N-ビス(3-メチルフェニル)-アミノ]-ベンゼン
、1,3,5-トリス[N,N-ビス(4-メチルフェニル)-アミノ]
-ベンゼンのいずれかを使用することを特徴とする。Considering the above, as the hole transporting material suitable for the present invention, 4,4 ', 4 "-tris (N-carbazole) triphenylamine and 4,4'-bis [N, N- Bis (3-methylphenyl) -amino] -diphenylmethane, 1,3,5-tris [N, N-
Bis (2-methylphenyl) -amino] -benzene, 1,3,5-tris [N, N-bis (3-methylphenyl) -amino] -benzene, 1,3,5-tris [N, N- Bis (4-methylphenyl) -amino]
-Features the use of either benzene.
【００４４】また、前記電子輸送材料に2,2',2"-(1,3,5
-ベンゼントリイル)トリス-[1-フェニル-1H -ベンゾイ
ミダゾ−ル]、リチウムテトラ(2-(2-ヒドロキシフェニ
ル)ベンゾオキサゾラトボロン、ビス(2-(2-ヒドロキシ
フェニル)ベンゾオキサゾラト)(トリフェニルシラノラ
ト)アルミニウム、ビス(2-(2-ヒドロキシフェニル)ベン
ゾチアゾラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウ
ム、2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラトリチ
ウム、(2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト)
-ジフェニルボロン、トリス（8-キノリノラト）-アルミ
ニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノラト)(トリフェニル
シラノラト)アルミニウム、ビス(2-メチル-8-キノリノ
ラト)(4-フェニルフェノラト)アルミニウム、リチウム
テトラ(2-メチル-8-ヒドロキシ-キノリナト)ボロン、(2
-メチル-8-キノリノラト)-ジフェニルボロン、ビス(2-
メチル-8-キノリノラト)アルミニウムヒドロキシドのい
ずれかを使用することを特徴とする。Further, the electron-transporting material contains 2,2 ', 2 "-(1,3,5
-Benzenetriyl) tris- [1-phenyl-1H-benzimidazole], lithium tetra (2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolatoborone, bis (2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazola) (Triphenylsilanolato) aluminum, bis (2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolato) (triphenylsilanolato) aluminum, 2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolatolithium, (2- (2-hydroxy (Phenyl) benzoxazolato)
-Diphenylboron, tris (8-quinolinolato) -aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinolato) (triphenylsilanolato) aluminum, bis (2-methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum, Lithium tetra (2-methyl-8-hydroxy-quinolinato) boron, (2
-Methyl-8-quinolinolato) -diphenylboron, bis (2-
It is characterized by the use of either methyl-8-quinolinolato) aluminum hydroxide.
【００４５】さらに本発明の素子においては、これらの
正孔輸送材料および電子輸送材料を組み合わせて使用す
ることが有効である。Further, in the device of the present invention, it is effective to use these hole transport materials and electron transport materials in combination.
【００４６】[0046]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、有機発光素子は、発光を取り出
すために少なくとも陽極、または陰極の一方が透明であ
れば良いが、本実施例の形態では、基板上に透明な陽極
を形成し、陽極側から光を取り出す素子構造を記述す
る。実際は陰極を基板上に形成して陰極から光を取りだ
す構造や、基板とは逆側から光を取り出す構造、電極の
両側から光を取り出す構造にも適用可能である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below. Note that in the organic light-emitting element, at least one of the anode and the cathode is transparent in order to extract light emission, but in this embodiment, a transparent anode is formed over the substrate and light is extracted from the anode side. Describe the device structure. Actually, it is also applicable to a structure in which a cathode is formed on a substrate to take out light from the cathode, a structure to take out light from the side opposite to the substrate, and a structure to take out light from both sides of the electrode.
【００４７】上記のように、本発明では、三重項発光素
子において正孔ブロッキング層を使用しないことを特徴
としている（図１）。しかし、ただ単純に従来の素子構
造（図１２）から正孔ブロッキング層を除いた素子を作
製すればよい、ということにはならない。As described above, the present invention is characterized in that the hole blocking layer is not used in the triplet light emitting device (FIG. 1). However, it does not mean that an element in which the hole blocking layer is removed from the conventional element structure (FIG. 12) is simply prepared.
【００４８】まず、従来の三重項発光素子と本発明の二
層型の素子では、再結合領域に違いがある。従来の三重
項発光素子においては正孔ブロッキング層を用いること
より、キャリヤの再結合領域は発光層と正孔ブロッキン
グ層の界面であった。これに対して本発明で提案する素
子構造では、キャリヤの再結合領域は正孔輸送層とホス
トである電子輸送材料との界面になる。First, there is a difference in the recombination region between the conventional triplet light emitting device and the two-layer device of the present invention. Since the hole blocking layer is used in the conventional triplet light emitting device, the carrier recombination region is the interface between the light emitting layer and the hole blocking layer. On the other hand, in the device structure proposed by the present invention, the recombination region of carriers is the interface between the hole transport layer and the electron transport material which is the host.
【００４９】このため、三重項発光素子の発光機構が重
要である。一般にドーパント（ゲスト）を使用したホス
ト―ゲスト系の発光層を使用した素子の発光機構とし
て、２種類の発光機構が考えられる。Therefore, the light emitting mechanism of the triplet light emitting element is important. In general, two types of light emitting mechanisms are considered as the light emitting mechanism of an element using a host-guest type light emitting layer using a dopant (guest).
【００５０】第一の発光機構は、ホストからのエネルギ
ー移動によるドーパントの発光である。この場合まず、
ホストに両キャリヤが注入されホストの励起分子が形成
される。この励起分子のエネルギーがドーパントに移動
し、そのエネルギーによってドーパントは励起され、失
活する際に光を放出する。三重項発光素子の場合、ドー
パントは三重項励起分子経由で燐光を放出する材料であ
るため、発光した光は燐光である。The first light emission mechanism is light emission of the dopant due to energy transfer from the host. In this case, first
Both carriers are injected into the host to form excited molecules of the host. The energy of this excited molecule is transferred to the dopant, which excites the dopant and emits light when deactivated. In the case of a triplet light emitting element, the emitted light is phosphorescence because the dopant is a material that emits phosphorescence via a triplet excited molecule.
【００５１】エネルギー移動による発光機構で重要とな
ってくるのは、ホスト材料の発光スペクトルとドーパン
ト材料の吸収スペクトルの重なり合いが大きいことであ
る。ホスト材料およびドーパント材料における最高被占
分子軌道（HOMO）と最低空分子軌道（LUMO）の位置関係
は重要ではない。What is important in the light emission mechanism by energy transfer is that the emission spectrum of the host material and the absorption spectrum of the dopant material are largely overlapped. The positional relationship between the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) in the host and dopant materials is not important.
【００５２】なお、本明細書において、HOMOの値は大気
中における光電子分光測定により観測したイオン化ポテ
ンシャルの値を使用する。また、吸収スペクトルの吸収
端をHOMOとLUMOとのエネルギー差（以下、このエネルギ
ー差を「エネルギーギャップ値」と記す）としている。
従って、LUMOの値は、光電子分光測定によって測定され
たイオン化ポテンシャルの値から、吸収スペクトルの吸
収端によって見積もられたエネルギーギャップ値を引い
たものを使用している。ここで、実際にはこれらの値
（HOMO（イオン化ポテンシャル）、LUMO、エネルギーギ
ャップ値）は真空準位を基準としているため負の値をと
るが、本明細書中ではすべて絶対値で表すこととする。
HOMO、LUMO、エネルギーギャップ値の概念図を表すと、
図２のようになる。In this specification, the value of HOMO is the value of ionization potential observed by photoelectron spectroscopy in the atmosphere. Further, the absorption edge of the absorption spectrum is the energy difference between HOMO and LUMO (hereinafter, this energy difference is referred to as "energy gap value").
Therefore, the LUMO value is obtained by subtracting the energy gap value estimated by the absorption edge of the absorption spectrum from the value of the ionization potential measured by photoelectron spectroscopy. Here, actually, these values (HOMO (ionization potential), LUMO, energy gap value) take negative values because they are based on the vacuum level, but in this specification, they are all expressed as absolute values. To do.
The conceptual diagram of HOMO, LUMO, and energy gap value is
It becomes like FIG.
【００５３】ところで、もしドーパント材料のHOMOおよ
びLUMOのエネルギーレベルが共に、ホスト材料における
HOMOとLUMOとのエネルギーギャップ内に位置する場合、
先程述べたホストからドーパントへのエネルギー移動の
発光機構に加え、ドーパント上でキャリヤがトラップさ
れてドーパント上で直接キャリヤが再結合される、とい
う直接再結合の発光機構も生じる。これが第二の発光機
構である。By the way, if the HOMO and LUMO energy levels of the dopant material are both in the host material,
If it is located in the energy gap between HOMO and LUMO,
In addition to the above-described emission mechanism of energy transfer from the host to the dopant, a direct recombination emission mechanism occurs in which carriers are trapped on the dopant and carriers are directly recombined on the dopant. This is the second light emitting mechanism.
【００５４】しかし、ドーパント材料とホスト材料がこ
のようなエネルギーレベルの位置関係にある場合、エネ
ルギー移動もおこる条件となっているため、発光機構が
どちらの機構からの寄与であるのか分離することは通常
難しく、両方の発光機構が関与している可能性も考えら
れる。However, in the case where the dopant material and the host material have such a positional relationship of energy levels, the condition is such that energy transfer also occurs, so it is not possible to separate which mechanism the light emission mechanism contributes to. It is usually difficult, and it is possible that both light emission mechanisms are involved.
【００５５】まず、三重項発光素子がエネルギー移動の
機構（第一の発光機構）で発光している場合を考える。
従来の素子構造ではキャリヤの再結合領域が発光層と正
孔ブロッキング層との界面であることから、ホスト材料
からドーパント材料へのエネルギー移動以外にも、正孔
ブロッキング材料へのエネルギー移動も考えられる。し
かし正孔ブロッキング材料の吸収スペクトルが非常に短
波長側にあるため、従来の三重項発光素子で報告されて
きたホスト材料の発光スペクトルと正孔ブロッキング材
料の吸収スペクトルは重なりあう部分はなく、ホスト材
料−正孔ブロッキング材料間でのエネルギー移動は起こ
りえない。つまり、従来型の三重項発光素子では、ホス
ト材料から正孔ブロッキング材料へはエネルギー移動が
起こらないような素子構造になっているといえる。First, let us consider a case where the triplet light emitting element emits light by an energy transfer mechanism (first light emitting mechanism).
In the conventional device structure, since the carrier recombination region is the interface between the light emitting layer and the hole blocking layer, energy transfer to the hole blocking material is conceivable in addition to energy transfer from the host material to the dopant material. . However, since the absorption spectrum of the hole blocking material is on the very short wavelength side, the emission spectrum of the host material and the absorption spectrum of the hole blocking material, which have been reported in conventional triplet light-emitting devices, do not overlap with each other. Energy transfer between the material and the hole blocking material cannot occur. In other words, it can be said that the conventional triplet light emitting element has an element structure in which energy transfer does not occur from the host material to the hole blocking material.
【００５６】これに対して本発明での素子構造では、キ
ャリヤの再結合領域は、正孔輸送材料を含む正孔輸送層
とホスト材料を含む電子輸送性発光層との界面である。
このため、本発明の素子ではホスト材料から正孔輸送材
料へのエネルギー移動が考えられる。ホスト材料から正
孔輸送材料へエネルギー移動がおこってしまっては、効
率よい発光を得ることができない。On the other hand, in the device structure of the present invention, the carrier recombination region is the interface between the hole transport layer containing the hole transport material and the electron transport light emitting layer containing the host material.
Therefore, in the device of the present invention, energy transfer from the host material to the hole transport material can be considered. If energy transfer occurs from the host material to the hole transport material, efficient light emission cannot be obtained.
【００５７】そこで、エネルギー移動に関してホスト材
料のエネルギーギャップ値と正孔輸送材料のエネルギー
ギャップ値の大小関係が大まかな目安となる。ホスト材
料のエネルギーギャップ値が正孔輸送材料のエネルギー
ギャップ値より小さければ、ホスト材料からのエネルギ
ー移動で正孔輸送材料を励起させることは難しい。この
ことから、ホスト材料から正孔輸送材料へエネルギー移
動が起こらないようにするために、正孔輸送材料はホス
ト材料よりも大きいエネルギーギャップ値を持つものが
好ましい。Therefore, in terms of energy transfer, the magnitude relationship between the energy gap value of the host material and the energy gap value of the hole transport material is a rough guide. If the energy gap value of the host material is smaller than the energy gap value of the hole transport material, it is difficult to excite the hole transport material by energy transfer from the host material. Therefore, in order to prevent energy transfer from the host material to the hole transport material, the hole transport material preferably has an energy gap value larger than that of the host material.
【００５８】図３は、この場合のエネルギーダイヤグラ
ムである。図３に示すように、正孔輸送材料のエネルギ
ーギャップ値Aはホスト材料のエネルギーギャップ値Bよ
り大きくなるよう、材料を選択すればよい。FIG. 3 is an energy diagram in this case. As shown in FIG. 3, the material may be selected so that the energy gap value A of the hole transport material is larger than the energy gap value B of the host material.
【００５９】また、ホスト材料−正孔輸送材料間でエネ
ルギー移動が起こらない条件として、ホスト材料の発光
スペクトルと正孔輸送材料の吸収スペクトルに重なり合
いを持たないような材料の組み合わせを選択する手法も
ある。この際、正孔輸送材料の吸収スペクトルは電子輸
送材料の発光スペクトルよりも短波長側に位置すること
が好ましい。Further, as a condition that energy transfer does not occur between the host material and the hole transport material, a method of selecting a combination of materials that does not overlap the emission spectrum of the host material and the absorption spectrum of the hole transport material is also available. is there. At this time, it is preferable that the absorption spectrum of the hole transport material is located on the shorter wavelength side than the emission spectrum of the electron transport material.
【００６０】図４にこの条件を図示する。（a）はホス
ト材料−正孔輸送材料間でエネルギー移動が起こってし
まう場合のスペクトルの位置関係を、（b）はホスト材
料−正孔輸送材料間でエネルギー移動を起こさない場合
のスペクトルの位置関係を、それぞれ示している。本発
明では（ｂ）の位置関係にあることが好ましい。FIG. 4 illustrates this condition. (A) is the spectral positional relationship when energy transfer occurs between the host material and the hole transport material, and (b) is the spectral position when energy transfer does not occur between the host material and the hole transport material. The relationships are shown respectively. In the present invention, the positional relationship (b) is preferable.
【００６１】これらの条件以外に、ドーパント材料のHO
MOおよびLUMOのエネルギーレベルが共に、ホスト材料の
HOMOとLUMOのエネルギーギャップ内に位置するようなホ
スト材料を選んだ場合、直接再結合の発光機構（第二の
発光機構）も考慮されるため、さらなる条件を考慮する
ことが重要である。In addition to these conditions, the HO of the dopant material
Both MO and LUMO energy levels of the host material
It is important to consider the additional conditions because the emission mechanism of direct recombination (second emission mechanism) is also considered when the host material is selected so as to be located in the energy gap between HOMO and LUMO.
【００６２】この場合、正孔輸送材料からドーパント材
料へ正孔キャリヤが注入されやすいよう、正孔輸送材料
のHOMOを示すイオン化ポテンシャルの値が大きいものが
適している。すなわち、ドーパント材料のイオン化ポテ
ンシャルより正孔輸送材料のイオン化ポテンシャルが大
きくなるように組み合わせる。正孔輸送材料のイオン化
ポテンシャルが大きすぎると陽極から正孔輸送材料に正
孔が注入されにくくなるが、この場合は陽極と正孔輸送
層との間に正孔注入層を導入することで改善される。In this case, a material having a large ionization potential value indicating the HOMO of the hole transport material is suitable so that the hole carrier is easily injected from the hole transport material to the dopant material. That is, the combination is performed so that the ionization potential of the hole transport material is higher than the ionization potential of the dopant material. If the ionization potential of the hole transport material is too large, it becomes difficult for holes to be injected into the hole transport material from the anode. In this case, it is improved by introducing a hole injection layer between the anode and the hole transport layer. To be done.
【００６３】また、電子キャリヤに対しては、電子輸送
性のホストを介してドーパントが電子キャリヤをトラッ
プすると考えられる。ドーパントにトラップされなかっ
た電子が電子輸送層内を移動し、正孔輸送層との界面ま
でたどり着いた場合、もし正孔輸送材料のLUMO準位がホ
スト材料のLUMO準位と大差がなければ、界面にたどり着
いた電子は正孔輸送層へ入り込んでしまう。このため電
子は電子輸送層へ閉じ込められず、効率よい再結合が行
われない。このような状況を避けるため、正孔輸送材料
とホスト材料である電子輸送材料とのLUMO準位の差は、
電子をブロッキングするのに十分大きいものであること
が望まれる。この差は0.2 eV以上あることが望ましい。Further, for electron carriers, it is considered that the dopant traps the electron carriers through the electron transporting host. If the electrons not trapped in the dopant move in the electron transport layer and reach the interface with the hole transport layer, if the LUMO level of the hole transport material is not significantly different from the LUMO level of the host material, The electrons that reach the interface enter the hole transport layer. Therefore, the electrons are not confined in the electron transport layer and efficient recombination is not performed. In order to avoid such a situation, the difference in LUMO level between the hole transport material and the electron transport material that is the host material is
It should be large enough to block the electrons. It is desirable that this difference be 0.2 eV or more.
【００６４】次に、本発明の三重項発光素子の作製法お
よび用いる材料について、より具体的に例示する。Next, the production method of the triplet light emitting device of the present invention and the materials used will be illustrated more specifically.
【００６５】図１に示す本発明の素子作製方法は、ま
ず、陽極（ITO）を有する基板に正孔輸送材料を蒸着
し、次に電子輸送材料（ホスト材料）と三重項発光材料
（ドーパント材料）を共蒸着し、最後に陰極を蒸着で形
成する。ホスト材料とドーパント材料を共蒸着する際の
ドーパント濃度は、約８wt%程度になるようにあわせ
る。最後に封止を行い、有機発光素子を得る。In the device manufacturing method of the present invention shown in FIG. 1, first, a hole transporting material is deposited on a substrate having an anode (ITO), and then an electron transporting material (host material) and a triplet light emitting material (dopant material). ) Is co-evaporated, and finally the cathode is formed by vapor deposition. The dopant concentration when co-evaporating the host material and the dopant material is adjusted to be about 8 wt%. Finally, sealing is performed to obtain an organic light emitting device.
【００６６】次に、本発明の素子で使用できる正孔注入
材料、正孔輸送材料、電子輸送材（ホスト材料）、三重
項発光材料（ドーパント材料）に好適な材料を以下に列
挙する。ただし、本発明の素子に用いる材料は、これら
に限定されない。Materials suitable for the hole injecting material, hole transporting material, electron transporting material (host material) and triplet light emitting material (dopant material) which can be used in the device of the present invention are listed below. However, the materials used for the element of the present invention are not limited to these.
【００６７】正孔注入材料としては、有機化合物でれば
ポルフィリン系の化合物や、フタロシアニン（以下「H2
Pc」と記す）、銅フタロシアニン（以下「CuPc」と記
す）などが有効である。また、使用する正孔輸送材料よ
りもイオン化ポテンシャルの値が小さく、かつ、正孔輸
送機能をもつ材料であれば、これも正孔注入材料として
使用できる。導電性高分子化合物に化学ドーピングを施
した材料もあり、ポリスチレンスルホン酸（以下「PS
S」と記す）をドープしたポリエチレンジオキシチオフ
ェン（以下「PEDOT」と記す）や、ポリアニリンなどが
挙げられる。また、絶縁体の高分子化合物も陽極の平坦
化の点で有効であり、ポリイミド（以下「PI」と記す）
がよく用いられる。さらに、無機化合物も用いられ、金
や白金などの金属薄膜の他、酸化アルミニウム（以下
「アルミナ」と記す）の超薄膜などがある。As the hole injecting material, if it is an organic compound, a porphyrin compound or phthalocyanine (hereinafter referred to as “H2
Pc ”) and copper phthalocyanine (hereinafter referred to as“ CuPc ”) are effective. Further, as long as the material has a smaller ionization potential value than the hole transport material used and has a hole transport function, this can also be used as the hole injection material. There is also a material obtained by chemically doping a conductive polymer compound, such as polystyrene sulfonic acid (hereinafter "PS").
Examples thereof include polyethylene dioxythiophene (hereinafter referred to as “S”) doped (hereinafter referred to as “PEDOT”) and polyaniline. In addition, insulating polymer compounds are also effective in planarizing the anode, and polyimide (hereinafter referred to as “PI”)
Is often used. Further, inorganic compounds are also used, and in addition to metal thin films such as gold and platinum, there are ultra-thin films of aluminum oxide (hereinafter referred to as “alumina”).
【００６８】正孔輸送材料としては、そのエネルギーギ
ャップ値が、ホスト材料として使用する電子輸送材料の
エネルギーギャップ値よりも大きいものが有効である。
また、発光材料よりもイオン化ポテンシャルが大きい、
あるいは電子輸送材料よりもLUMOの絶対値が0.2 eV以上
小さいことが好ましい。As the hole transport material, one having an energy gap value larger than that of the electron transport material used as the host material is effective.
In addition, it has a larger ionization potential than the light emitting material,
Alternatively, it is preferable that the absolute value of LUMO is smaller than that of the electron transport material by 0.2 eV or more.
【００６９】本発明の素子に好適なエネルギーギャップ
値の大きい正孔輸送材料としては、下記構造式（１）で
表される4,4',4"-トリス(N−カルバゾール)トリフェニ
ルアミン（以下「TCTA」と記す）、下記構造式（２）で
表される1,3,5-トリス[N,N-ビス(2-メチルフェニル)-ア
ミノ]-ベンゼン（以下「o-MTDAB」と記す）、下記構造
式（３）で表される1,3,5-トリス[N,N-ビス(3-メチルフ
ェニル)-アミノ]-ベンゼン (以下「m-MTDAB」と記す)
、下記構造式（４）で表される1,3,5-トリス[N,N-ビス
(4-メチルフェニル)-アミノ]-ベンゼン（以下「p-MTDA
B」と記す）、下記構造式（５）で表される4,4'-ビス
[N,N-ビス(3-メチルフェニル)-アミノ]-ジフェニルメタ
ン（以下「BPPM」と記す）などが挙げられる。As a hole transport material having a large energy gap value suitable for the device of the present invention, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N-carbazole) triphenylamine represented by the following structural formula (1) ( Hereinafter referred to as “TCTA”), 1,3,5-tris [N, N-bis (2-methylphenyl) -amino] -benzene (hereinafter referred to as “o-MTDAB”) represented by the following structural formula (2). 1,3,5-tris [N, N-bis (3-methylphenyl) -amino] -benzene represented by the following structural formula (3) (hereinafter referred to as “m-MTDAB”)
, 1,3,5-tris [N, N-bis represented by the following structural formula (4)
(4-methylphenyl) -amino] -benzene (hereinafter "p-MTDA
B ”), 4,4′-bis represented by the following structural formula (5)
[N, N-bis (3-methylphenyl) -amino] -diphenylmethane (hereinafter referred to as “BPPM”) and the like.
【００７０】[0070]
【化１】[Chemical 1]
【化２】[Chemical 2]
【化３】[Chemical 3]
【化４】[Chemical 4]
【化５】[Chemical 5]
【００７１】一方、もっとも広く用いられている芳香族
アミン系の化合物である4-4'-ビス[N-（3-メチルフェニ
ル）-N-フェニル-アミノ]-ビフェニル（以下「TPD」と
記す）や、その誘導体であるα-NPDなどは、構造式
（１）〜（５）の化合物に比べてエネルギーギャップ値
が小さく、本発明の素子に対する使用が困難である。構
造式（１）〜（５）の化合物、α-NPD、TPDのエネルギ
ーギャップ値（実測値）をまとめると、表１のようにな
る。On the other hand, 4-4'-bis [N- (3-methylphenyl) -N-phenyl-amino] -biphenyl (hereinafter referred to as "TPD"), which is the most widely used aromatic amine compound. ) And derivatives thereof such as α-NPD have a smaller energy gap value than the compounds of the structural formulas (1) to (5) and are difficult to use for the device of the present invention. Table 1 shows a summary of the energy gap values (measured values) of the compounds of structural formulas (1) to (5), α-NPD, and TPD.
【００７２】[0072]
【表１】[Table 1]
【００７３】次に、ホストとなる電子輸送材料として
は、安定性の高いものが好ましく、安定性の高い金属錯
体が多くあげられる。ホスト材料はドーパントである三
重項発光材料よりもエネルギーギャップ値の大きい材料
でなくてはならない。このようなホスト材料は、使用す
る発光材料によって異なってくる。本発明の素子におい
て、ホストとして使用可能である電子輸送材料の例を以
下に示す。Next, as the electron transport material serving as a host, a highly stable material is preferable, and many highly stable metal complexes can be cited. The host material must have a larger energy gap value than the triplet light emitting material that is a dopant. Such a host material depends on the light emitting material used. Examples of electron transporting materials that can be used as a host in the device of the present invention are shown below.
【００７４】本発明において、青色発光材料に対するホ
スト材料として使用できる物質は、下記構造式（６）で
表される2,2',2"-(1,3,5-ベンゼントリル)トリス-[1-フ
ェニル-1H -ベンゾイミダゾ−ル]（以下「TPBI」と記
す）といった、紫外領域ほどの非常に短波長に発光スペ
クトルが見られるような物質が挙げられる。In the present invention, the substance that can be used as the host material for the blue light emitting material is 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-benzenetolyl) tris- [represented by the following structural formula (6). Examples thereof include 1-phenyl-1H-benzimidazole] (hereinafter referred to as “TPBI”), which has an emission spectrum at a very short wavelength in the ultraviolet region.
【００７５】[0075]
【化６】[Chemical 6]
【００７６】本発明において、緑色発光材料に対するホ
スト材料としては、下記構造式（７）で表されるリチウ
ムテトラ(2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラ
トボロン（以下「LiB(PBO)4」と記す）、下記構造式
（８）で表されるビス(2-(2-ヒドロキシフェニル)ベン
ゾオキサゾラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウ
ム（以下「SAlo」と記す）、下記構造式（９）で表され
るビス(2-(2-ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト)
(トリフェニルシラノラト)アルミニウム（以下「SAlt」
と記す）、下記構造式（１０）で表される2-(2-ヒドロ
キシフェニル)ベンゾオキサゾラトリチウム（以下「Li
(PBO)」と記す）、下記構造式（１１）で表される(2-(2
-ヒドロキシフェニル)ベンゾオキサゾラト)-ジフェニル
ボロン（以下「B(PBO)Ph2」と記す）などが挙げられ
る。これらに加え、青色発光できる材料の使用も可能で
ある。In the present invention, as a host material for the green light emitting material, lithium tetra (2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolatoborone represented by the following structural formula (7) (hereinafter referred to as “LiB (PBO)4 )), Bis (2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolato) (triphenylsilanolato) aluminium (hereinafter referred to as “SAlo”) represented by the following structural formula (8), and the following structural formula ( Bis (2- (2-hydroxyphenyl) benzothiazolate) represented by 9)
(Triphenylsilanolato) Aluminum (hereinafter “SAlt”)
, 2- (2-hydroxyphenyl) benzoxazolatolithium represented by the following structural formula (10) (hereinafter referred to as “Li
(PBO) ”, represented by the following structural formula (11) (2- (2
-Hydroxyphenyl) benzoxazolato) -diphenylboron (hereinafter referred to as "B (PBO) Ph2 ") and the like. In addition to these, it is possible to use a material capable of emitting blue light.
【００７７】[0077]
【化７】[Chemical 7]
【化８】[Chemical 8]
【化９】[Chemical 9]
【化１０】[Chemical 10]
【化１１】[Chemical 11]
【００７８】本発明において、赤色発光材料に対するホ
スト材料としては、下記構造式（１２）で表されるAl
q、下記構造式（１３）で表されるビス(2-メチル-8-キ
ノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム
（以下「SAlq」と記す）、下記構造式（１４）で表され
るビス(2-メチル-8-キノリノラト)(4-フェニルフェノラ
ト)アルミニウム（以下「BAlq」と記す）、下記構造式
（１５）で表されるリチウムテトラ(2-メチル-8-ヒドロ
キシ-キノリナト)ボロン（以下「LiB(mq)4」と記す）、
下記構造式（１６）で表される(2-メチル-8-キノリノラ
ト)-ジフェニルボロン（以下「BmqPh」と記す）、下記
構造式（１７）で表されるビス(2-メチル-8-キノリノラ
ト)アルミニウムヒドロキシド（以下「Almq2(OH)」と記
す）などが挙げられる。これらに加え、青色発光できる
材料、緑色発光できる材料もホスト材料として使用可能
である。In the present invention, as the host material for the red light emitting material, Al represented by the following structural formula (12) is used.
q, bis (2-methyl-8-quinolinolato) (triphenylsilanolato) aluminum represented by the following structural formula (13) (hereinafter referred to as "SAlq"), bis (represented by the following structural formula (14) ( 2-Methyl-8-quinolinolato) (4-phenylphenolato) aluminum (hereinafter referred to as "BAlq"), lithium tetra (2-methyl-8-hydroxy-quinolinato) boron represented by the following structural formula (15) ( Hereinafter referred to as "LiB (mq)4 "),
(2-Methyl-8-quinolinolato) -diphenylboron represented by the following structural formula (16) (hereinafter referred to as "BmqPh"), bis (2-methyl-8-quinolinolato) represented by the following structural formula (17) ) Aluminum hydroxide (hereinafter referred to as “Almq2 (OH)”) and the like. In addition to these, a material capable of emitting blue light and a material capable of emitting green light can be used as the host material.
【００７９】[0079]
【化１２】[Chemical 12]
【化１３】[Chemical 13]
【化１４】[Chemical 14]
【化１５】[Chemical 15]
【化１６】[Chemical 16]
【化１７】[Chemical 17]
【００８０】なお、ここで述べたホスト材料のうちのい
くつかに関するエネルギーギャップ値（実測値）は、表
２のようになる。Table 2 shows the energy gap values (measured values) of some of the host materials described here.
【００８１】[0081]
【表２】[Table 2]
【００８２】ドーパントである三重項発光材料として
は、イリジウムまたは白金を中心金属とする錯体が多く
あげられるが、室温で燐光を発する材料であればよい。
PtOEP、Ir(ppy)3やビス(2-フェニルピリジナト-N,C2')
アセチルアセトナトイリジウム（以下「acacIr(ppy)2」
と記す）、ビス(2-(4'-トリル)ピリジナト-N,C2')アセ
チルアセトナトイリジウム（以下「acacIr(tpy)2」と記
す）、ビス(2-(2'-ベンゾチエニル)-ピリジナト-N,C3')
アセチルアセトナトイリジウム（以下「acacIr(btp)2」
と記す）などが挙げられる。As the triplet light emitting material which is a dopant, many complexes containing iridium or platinum as a central metal can be mentioned, but any material that emits phosphorescence at room temperature may be used.
PtOEP, Ir (ppy)3 and bis (2-phenylpyridinato-N, C2 ' )
Acetylacetonatoiridium (hereinafter "acacIr (ppy)2 "
), Bis (2- (4'-tolyl) pyridinato-N, C2 ' ) acetylacetonatoiridium (hereinafter referred to as "acacIr (tpy)2 "), bis (2- (2'-benzothienyl) -Pyridinato-N, C3 ' )
Acetylacetonatoiridium (hereinafter “acacIr (btp)2 ”)
And the like).
【００８３】なお、ここで述べたドーパント材料のエネ
ルギーギャップ値（実測値）は、表３のようになる。The energy gap values (actually measured values) of the dopant materials described here are as shown in Table 3.
【００８４】[0084]
【表３】[Table 3]
【００８５】電子注入材料としては、上で述べた電子輸
送材料を用いることができる。しかし、正孔ブロッキン
グ材料として使用されるような電子輸送材料（BCPやOXD
7など）は、安定性が低いため不適である。その他にフ
ッ化リチウムなどのアルカリ金属ハロゲン化物や酸化リ
チウムなどのアルカリ金属酸化物のような、絶縁体の超
薄膜がよく用いられる。また、リチウムアセチルアセト
ネート（以下「Li(acac)」と記す）や、8-キノリノラト
-リチウム（以下「Liq」と記す）などのアルカリ金属錯
体も有効である。As the electron injection material, the above-mentioned electron transport material can be used. However, electron transport materials such as those used as hole blocking materials (BCP and OXD
7) is not suitable due to its low stability. In addition, ultra thin films of insulators such as alkali metal halides such as lithium fluoride and alkali metal oxides such as lithium oxide are often used. In addition, lithium acetylacetonate (hereinafter referred to as “Li (acac)”) and 8-quinolinolato
-Alkali metal complexes such as lithium (hereinafter referred to as "Liq") are also effective.
【００８６】以上で述べたような各機能を有する材料
を、各々組み合わせ、本発明の有機発光素子に適用する
ことにより、従来の三重項発光素子よりも作製過程にお
いて手間が省ける上に、安定性が高く、効率的には従来
の三重項発光素子と同じ程度の高効率有機発光素子を作
製することができる。By combining the materials having the respective functions as described above and applying them to the organic light-emitting device of the present invention, it is possible to save labor in the manufacturing process and to improve stability as compared with the conventional triplet light-emitting device. Therefore, a highly efficient organic light-emitting device having a high efficiency and the same efficiency as a conventional triplet light-emitting device can be manufactured.
【００８７】[0087]
【実施例】本実施例では、本発明の図２に示した有機発
光素子を具体的に例示する。EXAMPLE In this example, the organic light-emitting device shown in FIG. 2 of the present invention will be specifically illustrated.
【００８８】[実施例１]まず、陽極１０２であるITOが1
00 nm程度成膜されたガラス基板１０１に、正孔輸送材
料であるBPPMを40 nm蒸着する。これが正孔輸送層１０
３である。Example 1 First, the anode 102, ITO, is 1
40 nm of BPPM which is a hole transport material is vapor-deposited on the glass substrate 101 having a film thickness of about 00 nm. This is the hole transport layer 10
It is 3.
【００８９】正孔輸送層が作製された後、三重項発光材
料であるacacIr(tpy)2と電子輸送材料（ホスト材料）で
あるTPBIをおよそ2：23の比率（重量比）になるように
共蒸着を行う。つまりTPBIに約8 wt%の濃度でacacIr(tp
y)2が分散されていることになる。この共蒸着膜を50 nm
成膜する。これが電子輸送性発光層１０４である。After the hole transport layer is formed, the ratio (weight ratio) of acacIr (tpy)2 which is a triplet light emitting material and TPBI which is an electron transport material (host material) is about 2:23. Co-deposit. That is, acacIr (tp
y)2 is distributed. This co-deposited film is 50 nm
Form a film. This is the electron transporting light emitting layer 104.
【００９０】最後に陰極１０５としてMgとAgを原子比が
10:1になるように共蒸着を行い、陰極を150 nm成膜す
る。これによりacacIr(tpy)2に由来する緑色発光の三重
項発光素子を得る。Finally, as the cathode 105, the atomic ratio of Mg and Ag is
Co-evaporate to a ratio of 10: 1 and form a cathode with a thickness of 150 nm. As a result, a green-emitting triplet light-emitting device derived from acacIr (tpy)2 is obtained.
【００９１】図５はこの素子における初期特性のグラ
フ、及び発光スペクトルである。単純な二層型の素子構
造でも最大外部量子効率が約10 %と高い効率の素子特性
を示した。FIG. 5 is a graph of initial characteristics and an emission spectrum of this device. The maximum external quantum efficiency was about 10%, indicating a highly efficient device characteristic even with a simple two-layer device structure.
【００９２】[実施例２]実施例１とは異なった正孔輸送
材料（但し本発明の条件を満たす材料）を使用し、本発
明の素子を作製した。Example 2 A device of the present invention was manufactured by using a hole transport material different from that of Example 1 (however, a material satisfying the conditions of the present invention).
【００９３】まず、陽極１０２であるITOが100 nm程度
成膜されたガラス基板１０１に、正孔輸送材料であるo-
MTDABを40 nm蒸着する。これが正孔輸送層１０３であ
る。First, o-, which is a hole-transporting material, is formed on the glass substrate 101 on which ITO, which is the anode 102, is formed to a thickness of about 100 nm.
Deposit 40 nm of MTDAB. This is the hole transport layer 103.
【００９４】正孔輸送層が作製された後、三重項発光材
料であるacacIr(tpy)2と電子輸送材料（ホスト材料）で
あるTPBIをおよそ2：23の比率（重量比）になるように
共蒸着を行う。つまりTPBIに約８wt%の濃度でacacIr(tp
y)2が分散されていることになる。この共蒸着膜を50 nm
成膜する。これが電子輸送性発光層１０４である。After the hole transport layer was formed, the ratio of acacIr (tpy)2 as the triplet light emitting material and TPBI as the electron transport material (host material) was adjusted to about 2:23 (weight ratio). Co-deposit. In other words, the concentration of acacIr (tp
y)2 is distributed. This co-deposited film is 50 nm
Form a film. This is the electron transporting light emitting layer 104.
【００９５】最後に陰極１０５としてMgとAgを原子比が
10:1になるように共蒸着を行い、陰極を150 nm成膜す
る。これによりacacIr(tpy)2に由来する緑色発光の三重
項発光素子を得る。Finally, as the cathode 105, the atomic ratio of Mg and Ag is
Co-evaporate to a ratio of 10: 1 and form a cathode with a thickness of 150 nm. As a result, a green-emitting triplet light-emitting device derived from acacIr (tpy)2 is obtained.
【００９６】図６はこの発光素子の初期特性及び発光ス
ペクトルのグラフである。実施例１同様、高効率の素子
が作製できる。FIG. 6 is a graph of the initial characteristics and emission spectrum of this light emitting device. As in Example 1, a highly efficient device can be manufactured.
【００９７】[実施例３]実施例１とは異なった電子輸送
材料（但し本発明の条件を満たす材料）をホスト材料と
して使用し、本発明の示す有機発光素子を作製した。作
製方法は実施例１、２と同様の方法であり、正孔輸送材
料にBPPM、ホストである電子輸送材料にSAlt、ドーパン
トはacacIr(tpy)2を使用している。acacIr(tpy)2に由来
する緑色発光の三重項発光素子を得ることができる。Example 3 An organic light emitting device shown in the present invention was manufactured by using an electron transporting material different from that in Example 1 (however, a material satisfying the conditions of the present invention) as a host material. The fabrication method is the same as in Examples 1 and 2, using BPPM as the hole transport material, SAlt as the electron transport material as the host, and acacIr (tpy)2 as the dopant. It is possible to obtain a green-emitting triplet light-emitting device derived from acacIr (tpy)2 .
【００９８】図７にこの素子の初期特性及び発光スペク
トルを示す。実施例１、２と同様従来の三重項発光素子
と同当の高効率素子となる。FIG. 7 shows the initial characteristics and emission spectrum of this device. Similar to Examples 1 and 2, the high efficiency element is equivalent to the conventional triplet light emitting element.
【００９９】[実施例4]実施例１、２、３とは異なった
三重項発光材料をドーパントとして使用し、実施例１、
２、３とは発光色の異なる有機発光素子を作製した。作
製方法は実施例１、２、３と同様の方法であり、正孔輸
送材料にBPPM、ホストである電子輸送材料にTPBI、ドー
パントはビス(2-(2',4'-ジフルオロフェニル)ピリジナ
ト-N,C2')ピコラトイリジウムを使用している。ドーパ
ント材料に由来する青色発光の三重項発光素子を得るこ
とができる。Example 4 A triplet light emitting material different from those in Examples 1, 2 and 3 was used as a dopant, and
An organic light emitting device having a different emission color from those of 2 and 3 was produced. The manufacturing method is the same as in Examples 1, 2, and 3, with BPPM as the hole transport material, TPBI as the electron transport material as the host, and bis (2- (2 ', 4'-difluorophenyl) pyridinato as the dopant. -N, C2 ') Picolate iridium is used. It is possible to obtain a blue light emitting triplet light emitting element derived from the dopant material.
【０１００】図8にこの素子の初期特性及び発光スペク
トルを示す。実施例１、２、３と同様従来の三重項発光
素子と同当の高効率素子となる。FIG. 8 shows the initial characteristics and emission spectrum of this device. Similar to Examples 1, 2, and 3, it is a high efficiency device equivalent to the conventional triplet light emitting device.
【０１０１】[比較例１]本比較例は、図１２に示すよう
な、従来の三重項発光素子と同様な構造の素子を作製
し、その際の特性を本発明の素子と比較した。Comparative Example 1 In this comparative example, an element having a structure similar to that of a conventional triplet light emitting element as shown in FIG. 12 was produced and the characteristics at that time were compared with those of the element of the present invention.
【０１０２】まず、陽極１１０２であるITOが100 nm程
度成膜されたガラス基板１１０１に、正孔輸送材料であ
るα-NPDを40 nm蒸着する。これが正孔輸送層１１０３
である。First, α-NPD, which is a hole transporting material, is vapor-deposited in a thickness of 40 nm on a glass substrate 1101 on which ITO, which is the anode 1102, is formed to a thickness of about 100 nm. This is the hole transport layer 1103.
Is.
【０１０３】正孔輸送層が作製された後、三重項発光材
料であるacacIr(tpy)2とホスト材料であるCBPをおよそ
2：23の比率（重量比）になるように共蒸着を行う。つ
まりCBPに約８wt%の濃度でacacIr(tpy)2が分散されてい
ることになる。この共蒸着膜を50 nm成膜する。これが
発光層１１０４である。After the hole transport layer is formed, acacIr (tpy)2 which is a triplet light emitting material and CBP which is a host material are approximately
Co-deposition is performed so that the ratio (weight ratio) is 2:23. That is, acacIr (tpy)2 is dispersed in CBP at a concentration of about 8 wt%. This co-deposited film is formed to 50 nm. This is the light emitting layer 1104.
【０１０４】発光層を形成した後、正孔ブロッキング材
料であるBCPを20 nm蒸着し正孔ブロッキング層１１０５
を形成する。その後電子輸送材料であるAlqを30 nm蒸着
し電子輸送層１１０６を形成する。After forming the light emitting layer, BCP, which is a hole blocking material, is evaporated to a thickness of 20 nm to form a hole blocking layer 1105.
To form. Then, Alq, which is an electron transport material, is vapor-deposited with a thickness of 30 nm to form an electron transport layer 1106.
【０１０５】最後に陰極１１０７としてMgとAgを原子比
が10:1になるように共蒸着を行い、陰極を150 nm成膜す
る。これによりacacIr(tpy)2に由来する緑色発光の三重
項発光素子を得る。Finally, as the cathode 1107, Mg and Ag are co-evaporated so that the atomic ratio is 10: 1, and the cathode is formed to a thickness of 150 nm. As a result, a green-emitting triplet light-emitting device derived from acacIr (tpy)2 is obtained.
【０１０６】図９にこの素子の初期特性、及び発光スペ
クトルを示す。実施例１、２、３と比べてみると、実施
例で示した本発明の素子は従来型の素子と同じ程度の高
効率の素子であることがわかる。正孔ブロッキング層を
使用しなくとも十分な素子特性を示す事が確認できた。FIG. 9 shows the initial characteristics and emission spectrum of this device. When compared with Examples 1, 2, and 3, it can be seen that the element of the present invention shown in the Example is an element with high efficiency as high as that of the conventional element. It was confirmed that sufficient device characteristics were exhibited without using the hole blocking layer.
【０１０７】[比較例２]本比較例では、本発明の素子の
条件に当てはまらないような正孔輸送材料を使用した、
二層型構造の三重項発光素子の特性を例示する。Comparative Example 2 In this comparative example, a hole transport material that does not meet the conditions of the device of the present invention was used.
The characteristics of the triplet light emitting device having a two-layer structure will be illustrated.
【０１０８】作製方法は実施例と同様であるが、使用す
る正孔輸送材料のエネルギーギャップ値がホスト材料に
比べて小さくなるような、正孔輸送材料−ホスト材料の
組み合わせを使用する。正孔輸送材料にはTPD、ホスト
材料には電子輸送材料であるTPBI、ドーパントにはacac
Ir(tpy)2を使用する。The manufacturing method is the same as that of the example, but a combination of the hole transport material and the host material is used so that the energy gap value of the hole transport material used is smaller than that of the host material. TPD for hole transport material, TPBI for electron transport material for host material, acac for dopant
Use Ir (tpy)2 .
【０１０９】図１０にこの素子の初期特性、発光スペク
トルを示す。正孔輸送材料にTPDを使用すると、三重項
発光素子にしては非常に効率の低い素子となった。発光
スペクトルをみるとわかるが、acacIr(tpy)2からの発光
以外にもTPDからの発光であるスペクトル（400nm付近）
が観測される。これが原因で効率が低くなってしまう。
このように、条件に当てはまらない材料を使用すると素
子の初期特性は悪い。FIG. 10 shows the initial characteristics and emission spectrum of this device. The use of TPD as the hole transport material resulted in a device with extremely low efficiency as a triplet light emitting device. As you can see from the emission spectrum, in addition to the emission from acacIr (tpy)2 , the emission spectrum from TPD (around 400 nm)
Is observed. This results in low efficiency.
As described above, when a material that does not meet the conditions is used, the initial characteristics of the device are poor.
【０１１０】[比較例３]本比較例では、比較例２と同
様、本発明の素子の条件に当てはまらないような正孔輸
送材料を使用した、二層型構造の三重項発光素子の特性
を例示する。[Comparative Example 3] In Comparative Example 3, as in Comparative Example 2, the characteristics of a triplet light-emitting device having a two-layer structure using a hole-transporting material that does not meet the conditions of the device of the present invention are shown. To illustrate.
【０１１１】作製方法は実施例と同様であるが、使用す
る正孔輸送材料のエネルギーギャップ値がホスト材料に
比べて小さくなるような正孔輸送材料−ホスト材料の組
み合わせを使用する。正孔輸送材料にはα-NPD、ホスト
材料には電子輸送材料であるTPBI、ドーパントにはacac
Ir(tpy)2を使用する。The manufacturing method is the same as that of the example, but a combination of the hole transport material and the host material is used so that the energy gap value of the hole transport material used is smaller than that of the host material. Α-NPD for hole transport material, TPBI for electron transport material for host material, acac for dopant
Use Ir (tpy)2 .
【０１１２】図１１にこの素子の初期特性、発光スペク
トルを示す。正孔輸送材料にα-NPDを使用すると、比較
例２同様、三重項発光素子にしては非常に効率の低い素
子となった。発光スペクトルも比較例２同様、正孔輸送
材料であるα-NPDからの発光であるスペクトル（440nm
付近）も観測される。これが原因で効率が低くなってし
まう。このように、条件に当てはまらない材料を使用す
ると素子の初期特性は悪くなる。FIG. 11 shows the initial characteristics and emission spectrum of this device. When α-NPD was used as the hole transport material, it was a device having a very low efficiency as a triplet light emitting device as in Comparative Example 2. Similarly to Comparative Example 2, the emission spectrum is the spectrum of emission from α-NPD which is a hole transport material (440 nm
The neighborhood) is also observed. This results in low efficiency. Thus, the use of a material that does not meet the conditions deteriorates the initial characteristics of the device.
【０１１３】[0113]
【発明の効果】本発明を実施する事で、従来の三重項発
光素子と同じ程度の高効率な三重項発光素子を、簡略な
素子構成で得る事ができる。また、不安定な材料を使用
する層を省く事で、安定性のある有機発光素子を提供す
ることができる。By implementing the present invention, it is possible to obtain a triplet light emitting device having a high efficiency as high as that of the conventional triplet light emitting device with a simple device structure. Further, by omitting the layer using an unstable material, it is possible to provide a stable organic light emitting device.
【図１】本発明における二層型三重項発光素子の素子構
造を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an element structure of a two-layer type triplet light emitting element in the present invention.
【図２】HOMO−LUMOのエネルギー準位を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an energy level of HOMO-LUMO.
【図３】素子のエネルギーギャップダイヤグラム。FIG. 3 is an energy gap diagram of the device.
【図４】ホスト材料の発光スペクトルと正孔輸送材料の
吸収スペクトルの位置関係を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between an emission spectrum of a host material and an absorption spectrum of a hole transport material.
【図５】実施例１の初期特性及び発光スペクトル。5 is an initial characteristic and an emission spectrum of Example 1. FIG.
【図６】実施例２の初期特性及び発光スペクトル。6 is an initial characteristic and an emission spectrum of Example 2. FIG.
【図７】実施例３の初期特性及び発光スペクトル。FIG. 7 shows initial characteristics and an emission spectrum of Example 3.
【図８】実施例４の初期特性及び発光スペクトル。FIG. 8 shows initial characteristics and an emission spectrum of Example 4.
【図９】比較例１の初期特性及び発光スペクトル。9 is an initial characteristic and an emission spectrum of Comparative Example 1. FIG.
【図１０】比較例２の初期特性及び発光スペクトル。FIG. 10 shows initial characteristics and an emission spectrum of Comparative Example 2.
【図１１】比較例３の初期特性及び発光スペクトル。11 is an initial characteristic and an emission spectrum of Comparative Example 3. FIG.
【図１２】従来の三重項発光素子の素子構造を示す図。FIG. 12 is a diagram showing an element structure of a conventional triplet light emitting element.
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