專利名稱：有機(jī)電致發(fā)光元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在陽(yáng)極和陰極之間具有依次層疊有空穴注入輸送層、發(fā)光層和電子注入輸送層的結(jié)構(gòu)的有機(jī)電致發(fā)光元件。

背景技術(shù)：
有機(jī)電致發(fā)光(以下有時(shí)將電致發(fā)光簡(jiǎn)稱為EL)元件為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命和高效率，通常采取如下結(jié)構(gòu)使用具有空穴或電子的注入功能、輸送功能、阻擋功能的材料層疊多層得到的多層結(jié)構(gòu)。另外，在具有多層結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL元件中，為了有效地將空穴和電子封入發(fā)光層內(nèi)，通常在電極和發(fā)光層之間設(shè)置能防止空穴或電子向?qū)﹄姌O側(cè)穿透的阻擋層。
但是，在具有多層結(jié)構(gòu)的有機(jī)EL元件中，由于驅(qū)動(dòng)過(guò)程中在各層界面會(huì)產(chǎn)生劣化，因此發(fā)光效率可能會(huì)降低，或元件劣化導(dǎo)致亮度降低。尤其是在設(shè)置了阻擋層的有機(jī)EL元件中，電荷易蓄積于界面，因此在界面上易出現(xiàn)劣化，有亮度劣化的危險(xiǎn)。
為了抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中各層界面產(chǎn)生劣化，提出了在空穴注入輸送層或電子注入輸送層中使用的材料上下功夫的方法。
例如在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了為改善陽(yáng)極的空穴注入性和陰極的電子注入性，由有機(jī)化合物和氧化性摻雜物、或有機(jī)化合物和還原性摻雜物、或有機(jī)化合物和導(dǎo)電性微粒來(lái)構(gòu)成有機(jī)半導(dǎo)體層(空穴注入輸送層或電子注入輸送層)。
但是，專利文獻(xiàn)1中記載的有機(jī)EL元件由于在有機(jī)半導(dǎo)體層(空穴注入輸送層或電子注入輸送層)與有機(jī)發(fā)光層之間設(shè)有無(wú)機(jī)電荷屏蔽層(阻擋層)，因此如上所述存在發(fā)光效率下降或元件劣化的危險(xiǎn)。
另外，例如在專利文獻(xiàn)2中空開(kāi)了如下方法為了降低從陽(yáng)極向有機(jī)化合物層(空穴注入輸送層)注入空穴時(shí)的能量勢(shì)壘，在與陽(yáng)極接觸的有機(jī)化合物層中摻雜受電子性摻雜物。此外，例如在專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了如下方法為了降低從陰極向有機(jī)化合物層(電子注入輸送層)注入電子時(shí)的能量勢(shì)壘，在與陰極接觸的有機(jī)化合物層中摻雜供電子性摻雜物。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開(kāi)2000-315581號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2日本專利特開(kāi)平11-251067號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3日本專利特開(kāi)平10-270171號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4日本專利特開(kāi)平10-270172號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
但是，為了有效地抑制發(fā)光效率的下降和元件的劣化，僅降低從陽(yáng)極注入空穴時(shí)的能量勢(shì)壘或從陰極注入電子時(shí)的能量勢(shì)壘并不充分，認(rèn)為制成不具有防止空穴和電子向?qū)﹄姌O穿透的層的元件結(jié)構(gòu)是有效的元件結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的發(fā)明，目的在于提供不具有防止空穴和電子向?qū)﹄姌O穿透的層且效率高壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。
本發(fā)明者鑒于上述情況進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能和空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力分別相對(duì)于發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力，設(shè)定成不會(huì)防止空穴和電子向?qū)﹄姌O穿透的方式，適當(dāng)選擇空穴注入輸送層、電子注入輸送層以及發(fā)光層中分別使用的材料，進(jìn)一步將元件構(gòu)成最佳化，得到與現(xiàn)有有機(jī)EL元件相比效率高且壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件，從而完成了本發(fā)明。
這里，電子親和力用基態(tài)的分子的能量E(0)與帶負(fù)電荷的陰離子狀態(tài)的能量E(-)之差來(lái)表示，將其記為A。在氣體狀態(tài)(單一分子)時(shí)，加g，記為Ag，在固體狀態(tài)(非晶性)時(shí)加s，記為As。
另外，電離能用基態(tài)的分子的能量E(0)與帶正電荷的陽(yáng)離子狀態(tài)的能量E(+)的差來(lái)表示，將其記為I。與上述同樣，在氣體狀態(tài)(單一分子)時(shí)，加g，記為Ig，在固體狀態(tài)(非晶性)時(shí)加s，記為Is。
在氣體狀態(tài)(單一分子)時(shí)，電子親和力Ag用Ag＝E(0)-E(-)表示，電離能用Ig＝E(+)-E(0)表示。
氣體狀態(tài)時(shí)，很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)求Ag、Ig，但可以用分子軌道法計(jì)算求得。例如，采用分子軌道計(jì)算軟件Gaussian03，根據(jù)B3LYP法，采用基函數(shù)系6-31g(d)，使中性狀態(tài)下的分子結(jié)構(gòu)最佳化，對(duì)該結(jié)構(gòu)，在電荷為正、負(fù)、中性3軌道，根據(jù)B3LYP法，用6-311g++(d，p)進(jìn)行能量計(jì)算，求出上述陽(yáng)離子狀態(tài)的能量E(+)、基態(tài)的能量E(0)以及陽(yáng)離子狀態(tài)的能量E(-)。另外，當(dāng)該分子含有重原子時(shí)，相對(duì)于該原子，可以用ECP來(lái)計(jì)算。例如在結(jié)構(gòu)最佳化中采用LANL2DZ，在能量計(jì)算中采用SBKJC VDZ等。
在蒸鍍膜這樣的固體狀態(tài)時(shí)，若固體中的一個(gè)分子帶電荷，則會(huì)引起其周圍分子發(fā)生電介質(zhì)極化。由該周圍分子產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極引起的電場(chǎng)再作用于原來(lái)帶電荷的分子，因此受到該程度的電位即電化學(xué)勢(shì)的偏移。該能量通常被稱為分級(jí)能P。因此，電離能和電子親和力的固體狀態(tài)和氣體(單分子)狀態(tài)之差與該P(yáng)一致。固體狀態(tài)的電離能Is由各材料的單體薄膜的光電子能譜或光電子發(fā)射光能譜得到的測(cè)定值來(lái)求得。根據(jù)該值，正電荷受到的分級(jí)能P+可由Ig減去Is得到的值來(lái)求出。結(jié)晶的情況下，正電荷受到的分級(jí)能P+和負(fù)電荷受到的分級(jí)能P-根據(jù)其對(duì)象性的不同而存在差異。另一方面，非晶性的情況下，由于各分子的取向無(wú)規(guī)，因此正電荷受到的分級(jí)能P+和負(fù)電荷受到的分級(jí)能P-無(wú)論針對(duì)空穴還是針對(duì)電子，作為一次近似，均為相同的值，因此可以認(rèn)為P+＝P-。
據(jù)報(bào)道，As可以利用逆光電子能譜通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)求出等，但難以定量。在本發(fā)明中，利用測(cè)定的Is和通過(guò)計(jì)算求得的Ig來(lái)求P+，利用上述P+＝P-的關(guān)系，以As＝Ag+P-來(lái)推測(cè)As。
圖1表示一個(gè)例子的3-叔丁基-9，10-二(萘-2-基)蒽(TBADN)的能帶圖。通過(guò)上述量子化學(xué)計(jì)算來(lái)求氣體狀態(tài)(單一分子)時(shí)的電子親和力Ag(0.82eV)和電離能Ig(6.56eV)，Is(5.6eV)通過(guò)光量子收率分光裝置、理研計(jì)器AC-2來(lái)求出，根據(jù)該差，P+＝P-＝0.96eV，求出As＝1.78eV。在本發(fā)明中，如上所述來(lái)推測(cè)As的值。
本發(fā)明提供一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，具有陽(yáng)極和形成于上述陽(yáng)極上的空穴注入輸送層、形成于上述空穴注入輸送層上的發(fā)光層、形成于上述發(fā)光層上的電子注入輸送層、形成于上述電子注入輸送層上的陰極，當(dāng)上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
根據(jù)本發(fā)明，由于電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip3，且空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea2，因此電荷不會(huì)蓄積于驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層的各層的界面，能抑制劣化，能制成效率高且壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。
本發(fā)明還提供一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，在對(duì)置的陽(yáng)極和陰極之間具有多個(gè)依次層疊有空穴注入輸送層和發(fā)光層和電子注入輸送層的發(fā)光單元，在相鄰的上述發(fā)光單元間形成電荷發(fā)光層，當(dāng)上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
根據(jù)本發(fā)明，如上所述由于電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip3，且空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea2，因而能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層各層的界面的劣化。另外，由于在陽(yáng)極與陰極之間借助電荷發(fā)生層形成多個(gè)發(fā)光單元，因此能在保持較低電流密度的條件下實(shí)現(xiàn)高亮度。因此，能制成效率高、亮度高、壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。
上述發(fā)明中，當(dāng)上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip1時(shí)，優(yōu)選Ip1＜Ip2。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在從空穴注入輸送層向發(fā)光層輸送空穴的過(guò)程中存在多多少少的能量勢(shì)壘，因而能控制空穴注入發(fā)光層，提高發(fā)光效率。
在本發(fā)明中，當(dāng)上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3時(shí)，優(yōu)選Ea2＜Ea3。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在從電子注入輸送層向發(fā)光層輸送電子的過(guò)程中存在多多少少的能量勢(shì)壘，因而能控制電子注入發(fā)光層，提高發(fā)光效率。
在本發(fā)明中，上述空穴注入輸送層和上述電子注入輸送層優(yōu)選含有能輸送空穴和電子的雙極性材料。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在空穴注入輸送層和電子注入輸送層中使用雙極性材料，能有效地抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層的界面的劣化。
上述情況下，上述空穴注入輸送層中含有的雙極性材料與上述電子注入輸送層中含有的雙極性材料最好相同。這是因?yàn)槿羲鼈兊碾p極性材料相同，則即使空穴穿透電子注入輸送層，或電子穿透空穴注入輸送層，這些層也不易劣化。
上述情況下，上述發(fā)光層可以含有能輸送空穴和電子的雙極性材料。此時(shí)，上述空穴注入輸送層中含有的雙極性材料和上述電子注入輸送層中含有的雙極性材料、上述發(fā)光層中含有的雙極性材料最好相同。如上所述，若它們的雙極性材料相同，則即使空穴穿透電子注入輸送層，或電子穿透空穴注入輸送層，這些層也不易劣化。
在本發(fā)明中，上述雙極性材料優(yōu)選為聯(lián)苯乙烯基芳烴衍生物、多芳香族化合物、芳香族縮環(huán)化合物類、咔唑衍生物或雜環(huán)化合物。此時(shí)，上述雙極性材料更優(yōu)選為4，4’-雙(2，2-二苯基-乙烯-1-基)聯(lián)苯(DPVBi)、螺-4，4’-雙(2，2-二苯基-乙烯-1-基)聯(lián)苯(spiro-DPVBi)、4，4’-雙(咔唑-9-基)聯(lián)苯(CBP)、2，2’，7，7’-四(咔唑-9-基)-9，9’-螺-聯(lián)芴(spiro-CBP)、4，4”-二(N-咔唑基)-2’，3’，5’，6’-四苯基-對(duì)三聯(lián)苯(CzTT)、1，3-雙(咔唑-9-基)-苯(m-CP)、3-叔丁基-9，10-二(萘-2-基)蒽(TBADN)或下述式(I)表示的化合物。

在本發(fā)明中，優(yōu)選上述空穴注入輸送層至少在與上述陽(yáng)極的界面、或至少在與上述陽(yáng)極及上述電荷發(fā)生層的界面具有空穴注入輸送層用有機(jī)化合物與氧化性摻雜物混合而成的區(qū)域，且上述電子注入輸送層至少在與上述陰極的界面、或至少在上所述陰極及上述電荷發(fā)生層的界面具有電子注入輸送層用有機(jī)化合物與還原性摻雜物混合而成的區(qū)域。這是因?yàn)橛纱四軠p少?gòu)年?yáng)極向空穴注入輸送層注入空穴的阻礙以及從陰極向電子注入輸送層注入電子的阻礙，能降低驅(qū)動(dòng)電壓。
在上述情況下，上述氧化性摻雜物優(yōu)選為金屬氧化物。此時(shí)，上述金屬氧化物更優(yōu)選為MoO3或V2O5。
在上述情況下，上述還原性摻雜物優(yōu)選為金屬、金屬化合物或有機(jī)金屬絡(luò)合物中的任一種。此時(shí)，上述金屬、金屬化合物或有機(jī)金屬絡(luò)合物更優(yōu)選含有功函數(shù)為4.2eV以下的、選自堿金屬、堿土類金屬以及包含稀土金屬的過(guò)渡金屬中的至少1種金屬。這是因?yàn)?，通過(guò)將它們摻入電子注入輸送層用有機(jī)化合物，能得到良好的電子注入特性。
在本發(fā)明中，可以在上述空穴注入輸送層與上述發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層，此時(shí)優(yōu)選當(dāng)上述第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea4時(shí)，Ea1≥Ea4≥Ea2，且當(dāng)上述第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip4時(shí)，Ip1＜Ip4＜Ip2。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使Ea1≥Ea4≥Ea2，能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層界面的劣化。另外，通過(guò)以Ip1＜Ip4＜Ip2的方式在空穴注入輸送層和發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層，能從空穴注入輸送層借助第2空穴注入輸送層向發(fā)光層順利地輸送空穴。
在本發(fā)明中，可以在上述電子注入輸送層與上述發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層，此時(shí)優(yōu)選當(dāng)上述第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip5時(shí)，Ip2≥Ip5≥Ip3，且當(dāng)上述第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea5時(shí)，Ea2＜Ea5＜Ea3。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使Ip2≥Ip5≥Ip3，能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層界面的劣化。另外，通過(guò)以Ea2＜Ea5＜Ea3的方式在電子注入輸送層和發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層，能從電子注入輸送層借助第2電子注入輸送層向發(fā)光層順利地輸送電子。
此外在本發(fā)明中，優(yōu)選上述發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物，上述發(fā)光層中的上述發(fā)光摻雜物的濃度有分布。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使發(fā)光摻雜物濃度存在分布，能使注入發(fā)光層的空穴和電子達(dá)到平衡。
在本發(fā)明中，上述發(fā)光層還可以含有主體材料和2種以上的發(fā)光摻雜物。這是因?yàn)槔缤ㄟ^(guò)含有與電子相比更易輸送空穴的發(fā)光摻雜物和與空穴相比更易輸送電子的發(fā)光摻雜物，能使注入發(fā)光層的空穴和電子達(dá)到平衡。另外，例如通過(guò)進(jìn)一步含有激發(fā)能介于主體材料和發(fā)光摻雜物的激發(fā)能中間的發(fā)光摻雜物，能順利地引起能量移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能以及空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為規(guī)定的關(guān)系，可達(dá)到如下效果能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層的各層的界面的劣化，實(shí)現(xiàn)高效率，得到穩(wěn)定的壽命特性。



圖1是表示用于說(shuō)明電離能和電子親和力的能帶圖的模式圖。
圖2是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的一個(gè)例子的概略剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的能帶圖的一個(gè)例子的模式圖。
圖4是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的能帶圖的其他例子的模式圖。
圖5是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的其他例子的概略剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的能帶圖的一個(gè)例子的模式圖。
圖7是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的能帶圖的另一例子的模式圖。
圖8是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的其他例子的概略剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的動(dòng)作原理的說(shuō)明圖。
圖10是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的能帶圖的其他例子的模式圖。
圖11是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的其他例子的概略剖視圖。
圖12是表示本發(fā)明的有機(jī)EL元件的能帶圖的其他例子的模式圖。
圖13是表示實(shí)施例1和比較例1的亮度-電壓特性的圖。
圖14是表示實(shí)施例1和比較例1的發(fā)光效率-電流密度特性的圖。
圖15是表示實(shí)施例1～實(shí)施例3的亮度-電壓特性的圖。
圖16是表示實(shí)施例1～實(shí)施例3的發(fā)光效率-電流密度特性的圖。
圖17是表示實(shí)施例4的亮度-電壓特性的圖。
圖18是表示實(shí)施例4的發(fā)光效率-電流密度特性的圖。
圖19是表示實(shí)施例4的壽命特性的圖。
圖20是表示實(shí)施例1、實(shí)施例5的亮度-電壓特性的圖。
圖21是表示實(shí)施例1、實(shí)施例5的發(fā)光效率-電流密度特性的圖。
圖22是表示實(shí)施例1、實(shí)施例5的壽命特性的圖。
圖23是表示實(shí)施例6～實(shí)施例9的亮度-電壓特性的圖。
圖24是表示實(shí)施例6～實(shí)施例9的發(fā)光效率-電流密度特性的圖。
圖25是表示實(shí)施例10的亮度-電壓特性的圖。
圖26是表示實(shí)施例10的發(fā)光效率-電流密度特性的圖。
圖27是表示實(shí)施例10的壽命特性的圖。
(符號(hào)說(shuō)明) 1…有機(jī)EL元件 2…基板 3…陽(yáng)極 4…空穴注入輸送層 5…發(fā)光層 6…電子注入輸送層 7…陰極 8…第2空穴注入輸送層 9…第2電子注入輸送層 10a、10b、10c…發(fā)光單元 11、11a、11b…電荷發(fā)生層
具體實(shí)施例方式 以下，對(duì)本發(fā)明的有機(jī)EL元件進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的有機(jī)EL元件可以根據(jù)層構(gòu)成而分為2種實(shí)施方式。以下，分別對(duì)各實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
I.第1實(shí)施方式 本發(fā)明的有機(jī)EL元件的第1實(shí)施方式的特征在于，具有陽(yáng)極和形成于上述陽(yáng)極上的空穴注入輸送層、形成于上述空穴注入輸送層上的發(fā)光層、形成于上述發(fā)光層上的電子注入輸送層、形成于上述電子注入輸送層上的陰極，當(dāng)上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
參照附圖來(lái)說(shuō)明本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件。
圖2是表示本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件的一個(gè)例子的概略剖視圖，圖3和圖4分別是表示圖2所示的有機(jī)EL元件的能帶圖(Band diagram)的一個(gè)例子的模式圖。
如圖2所示，有機(jī)EL元件1是通過(guò)在基板2上依次層疊陽(yáng)極3和空穴注入輸送層4、發(fā)光層5、電子注入輸送層6、陰極7而形成的元件。
在該有機(jī)EL元件中，當(dāng)空穴注入輸送層4的電離能為Ip1、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電離能為Ip2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，可以如圖3所示那樣Ip1＜Ip2＝Ip3，也可以如圖4所示那樣Ip1＝Ip2＝Ip3，還可以是未圖示的Ip2＞Ip1、Ip2＞Ip3。另外，當(dāng)空穴注入輸送層4的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3時(shí)，可以如圖3所示那樣Ea1＝Ea2＜Ea3，也可以如圖4所示那樣Ea1＝Ea2＝Ea3，還可以是未圖示的Ea1＞Ea2、Ea3＞Ea2。
通常，在這種有機(jī)EL元件中，由于Ip2≥Ip3、Ea1≥Ea2，因此很難在發(fā)光層內(nèi)高效地引起電荷再結(jié)合而生成激發(fā)狀態(tài)使其放射失活，據(jù)推測(cè)，由于發(fā)光效率下降，且空穴和電子向?qū)﹄姌O滲透，電子注入空穴注入輸送層，空穴注入電子注入輸送層，從而導(dǎo)致壽命特性下降。但在本發(fā)明中，由于電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip3，且空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea2，因此雖然會(huì)引起空穴和電子向?qū)﹄姌O滲透，但由于空穴和電子在陽(yáng)極和陰極間被順利輸送，因而能抑制驅(qū)動(dòng)中的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層各層的界面的劣化。另外，由于空穴和電子被順利輸送使發(fā)光層內(nèi)整體空穴和電子再結(jié)合，因此空穴和電子的再結(jié)合效率也不會(huì)顯著下降。因此，通過(guò)適當(dāng)選擇空穴注入輸送層、電子注入輸送層以及發(fā)光層中分別使用的材料，使電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip3，且空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea2，能實(shí)現(xiàn)高效率，得到非常穩(wěn)定的壽命特性。
圖5是表示本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件的一個(gè)例子的概略剖視圖，圖6和圖7是分別表示圖5所示的有機(jī)EL元件的能帶圖的一個(gè)例子的模式圖。
本發(fā)明如圖5所示，可以在空穴注入輸送層4與發(fā)光層5之間形成第2空穴注入輸送層8，還可以在電子注入輸送層6與發(fā)光層5之間形成第2電子注入輸送層9。
在該有機(jī)EL元件中，當(dāng)空穴注入輸送層4的電離能為Ip1、第2空穴注入輸送層8的電離能為Ip4、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電離能為Ip2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電離能為Ip3、第2電子注入輸送層9的構(gòu)成材料的電離能為Ip5時(shí)，可以如圖6所示那樣Ip2＞Ip4＞Ip1、Ip2＞Ip5＞Ip3，也可以如圖7所示那樣Ip2＞Ip4＞Ip1、Ip2＝Ip5＝Ip3。另外，當(dāng)空穴注入輸送層4的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、第2空穴注入輸送層8的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea4、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3、第2電子注入輸送層9的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea5時(shí)，可以如圖6所示那樣Ea1＞Ea4＞Ea2、Ea3＞Ea5＞Ea2，也可以如圖7所示那樣Ea1＝Ea4＝Ea2、Ea3＞Ea5＞Ea2。
在這種有機(jī)EL元件中，由于電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip5≥Ip3，且空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea4≥Ea2，因此與上述情況同樣，能抑制驅(qū)動(dòng)中的空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層、發(fā)光層、第2電子注入輸送層以及電子注入輸送層各層的界面的劣化。因而能得到效率高且壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。
當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的帶隙能(band gap energy)較大、空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能Ip1與發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能Ip2之差較大時(shí)，通過(guò)在空穴注入輸送層與發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層并使Ip1＜Ip4＜Ip2，能從空穴注入輸送層借助第2空穴注入輸送層向發(fā)光層順利地輸送空穴。
另一方面，當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的帶隙能較大、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力Ea3與發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力Ea2之差較大時(shí)，通過(guò)在電子注入輸送層與發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層并使Ea2＜Ea5＜Ea3，能從電子注入輸送層借助第2電子注入輸送層向發(fā)光層順利地輸送電子。
在本發(fā)明中，由于未設(shè)置以往的阻擋層，因此認(rèn)為很難如上所述那樣使空穴和電子在發(fā)光層內(nèi)高效地再結(jié)合。因此，為了提高發(fā)光效率，使元件構(gòu)成最佳化是有效方法。例如通過(guò)(1)使發(fā)光層的膜厚較厚、(2)使Ip1＜Ip2、(3)使Ea2＜Ea3、(4)當(dāng)發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物時(shí)使主體材料的帶隙內(nèi)含有發(fā)光摻雜物的帶隙、(5)當(dāng)發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物時(shí)使發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物的濃度有分布、(6)形成第2空穴注入輸送層、(7)形成第2電子注入輸送層等，能提高發(fā)光效率。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件中的各構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。
1.電離能和電子親和力 在本發(fā)明中，當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
另外，各層的構(gòu)成材料的電離能是指，當(dāng)各層由單一材料構(gòu)成時(shí)，為該材料的電離能，當(dāng)各層由主體材料和摻雜物構(gòu)成時(shí)，指主體材料的電離能。同樣地，各層的構(gòu)成材料的電子親和力是指，當(dāng)各層由單一材料構(gòu)成時(shí)，為該材料的電子親和力，當(dāng)各層由主體材料和摻雜物構(gòu)成時(shí)，指主體材料的電子親和力。
關(guān)于發(fā)光層和電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能的關(guān)系，當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，只要Ip2≥Ip3即可，其中優(yōu)選Ip2＞Ip3。這是因?yàn)槿鬒p2＞Ip3且Ea2＜Ea3，則能使發(fā)光層的構(gòu)成材料的帶隙能較大，因此例如在發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物的情況下，為了提高發(fā)光效率，易于按主體材料和發(fā)光摻雜物的電離能以及電子親和力滿足規(guī)定關(guān)系的方式來(lái)選擇主體材料和發(fā)光摻雜物。
當(dāng)Ip2＞Ip3時(shí)，作為Ip2與Ip3之差，根據(jù)發(fā)光層和電子注入輸送層的構(gòu)成材料的不同而各異，具體而言優(yōu)選為0.2eV以上。
關(guān)于空穴注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能的關(guān)系，當(dāng)空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip1、發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2時(shí)，通常Ip1≤Ip2。其中，優(yōu)選Ip1＜Ip2。這是因?yàn)樵趶目昭ㄗ⑷胼斔蛯拥桨l(fā)光層的空穴輸送過(guò)程中存在多多少少的能量勢(shì)壘，因而能控制空穴的注入，提高發(fā)光效率。
當(dāng)Ip1＜Ip2時(shí)，作為Ip1與Ip2之差，根據(jù)空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的不同而各異，具體而言優(yōu)選為0.2eV以上。
另外，即使在Ip1與Ip2之差較大的情況下，只要使驅(qū)動(dòng)電壓較高，也能將空穴從空穴注入輸送層輸送到發(fā)光層。
關(guān)于空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力的關(guān)系，當(dāng)空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，只要Ea1≥Ea2即可，其中優(yōu)選Ea1＞Ea2。這是因?yàn)槿鬍a1＞Ea2且Ip1＜Ip2，則能使發(fā)光層的構(gòu)成材料的帶隙能較大，因此例如在發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物的情況下，為了提高發(fā)光效率，易于按主體材料和發(fā)光摻雜物的電離能以及電子親和力滿足規(guī)定關(guān)系的方式來(lái)選擇主體材料和發(fā)光摻雜物。
當(dāng)Ea1＞Ea2時(shí)，作為Ea1與Ea2之差，根據(jù)空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的不同而各異，具體而言優(yōu)選為0.2eV以上。
關(guān)于發(fā)光層以及電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力的關(guān)系，當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3時(shí)，通常Ea2≤Ea3。其中，優(yōu)選Ea2＜Ea3。這是因?yàn)樵趶碾娮幼⑷胼斔蛯拥桨l(fā)光層的電子輸送過(guò)程中存在多多少少的能量勢(shì)壘，因而能控制電子的注入，提高發(fā)光效率。
當(dāng)Ea2＜Ea3時(shí)，作為Ea2與Ea3之差，根據(jù)發(fā)光層和電子注入輸送層的構(gòu)成材料的不同而各異，具體而言優(yōu)選為0.2eV以上。
另外，即使在Ea2與Ea3之差較大的情況下，只要使驅(qū)動(dòng)電壓較高，也能將電子從電子注入輸送層輸送到發(fā)光層。
當(dāng)在空穴注入輸送層與發(fā)光層之間形成有第2空穴注入輸送層時(shí)，關(guān)于空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層的電子親和力的關(guān)系，當(dāng)空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea4、發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，優(yōu)選Ea1≥Ea4≥Ea2。這是因?yàn)椋纱四芤种乞?qū)動(dòng)中的空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層各層的界面的劣化。
當(dāng)在空穴注入輸送層與發(fā)光層之間形成有第2空穴注入輸送層時(shí)，關(guān)于空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層的電離能的關(guān)系，當(dāng)空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip1、第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip4、發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2時(shí)，通常Ip1≤Ip4≤Ip2。其中，優(yōu)選Ip1＜Ip4＜Ip2。這是因?yàn)?，?dāng)Ip1與Ip2之差較大時(shí)，難以將空穴從空穴注入輸送層輸送到發(fā)光層，通過(guò)在空穴注入輸送層與發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層并使Ip1＜Ip4＜Ip2，能從空穴注入輸送層向發(fā)光層借助第2空穴注入輸送層順利地輸送空穴。另外，在從空穴注入輸送層到第2空穴注入輸送層的空穴輸送過(guò)程中、以及在從第2空穴注入輸送層到發(fā)光層的空穴輸送過(guò)程中存在多多少少的能量勢(shì)壘，因而能控制空穴的注入，提高發(fā)光效率。
當(dāng)Ip1＜Ip4＜Ip2時(shí)，作為Ip1與Ip4之差以及Ip4與Ip2之差，根據(jù)空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的不同而各異，具體而言優(yōu)選分別為0.2eV以上，更優(yōu)選在0.2eV～0.5eV的范圍內(nèi)。
當(dāng)在電子注入輸送層與發(fā)光層之間形成有第2電子注入輸送層時(shí)，關(guān)于電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的電離能的關(guān)系，當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2、第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip5、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，優(yōu)選Ip2≥Ip5≥Ip3。由此，能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的各層的界面的劣化。
當(dāng)在電子注入輸送層與發(fā)光層之間形成有第2電子注入輸送層時(shí)，關(guān)于電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的電子親和力的關(guān)系，當(dāng)發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2、第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea5、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3時(shí)，通常Ea2≤Ea5≤Ea3。其中，優(yōu)選Ea2＜Ea5＜Ea3。這是因?yàn)?，?dāng)Ea2與Ea3之差較大時(shí)，難以將電子從電子注入輸送層輸送到發(fā)光層，但通過(guò)在電子注入輸送層與發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層并使Ea2＜Ea5＜Ea3，能從電子注入輸送層向發(fā)光層借助第2電子注入輸送層順利地輸送電子。另外，在從電子注入輸送層到第2電子注入輸送層的電子輸送過(guò)程中、以及在從第2電子注入輸送層到發(fā)光層的電子輸送過(guò)程中存在多多少少的能量勢(shì)壘，因而能控制電子的注入，提高發(fā)光效率。
當(dāng)Ea2＜Ea5＜Ea3時(shí)，作為Ea2與Ea5之差以及Ea5與Ea3之差，根據(jù)電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的不同而各異，具體而言優(yōu)選分別為0.2eV以上，更優(yōu)選在0.2eV～0.5eV的范圍內(nèi)。
另外，各層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力如下所述來(lái)獲得。
首先，利用分子軌道計(jì)算軟件Gaussian03，算出上述構(gòu)成材料的單分子的電離能和電子親和力。具體而言，采用分子軌道計(jì)算軟件Gaussian03，在B3LYP/6-31g(d)水平下使中性狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)最佳化，對(duì)電荷為正、負(fù)、中性的3軌道，在B3LYP/6-311g++(d，p)水平下進(jìn)行能量計(jì)算，取它們的差，即可求出單分子的電離能和電子親和力。
接著，利用真空蒸鍍法將上述構(gòu)成材料成膜，采用UPS(紫外光電子分光)或(株)理研計(jì)器制作所制造的紫外光電子分光計(jì)測(cè)儀AC-2或AC-3來(lái)求出該蒸鍍膜的電離能。然后，從單分子的電子親和力減去單分子的電離能與蒸鍍膜的電離能之差，算出蒸鍍膜的電子親和力。通常，電離能和電子親和力在單分子和固體的情況下顯示不同的值，這是由固體的分級(jí)能之差引起的。固體的分級(jí)能無(wú)論是不管是針對(duì)空穴還是針對(duì)電子，作為一次近似時(shí)，為相同的值。因此，通過(guò)取單分子的電離能與固體的電離能之差來(lái)求出針對(duì)空穴的分級(jí)能，通過(guò)從單分子的電子親和力減去該針對(duì)空穴的分級(jí)能的值，能推測(cè)固體的電子親和力。
另外，關(guān)于蒸鍍膜的電離能和電子親和力，測(cè)定誤差為±0.1eV左右。
如此得到的蒸鍍膜的電離能和電子親和力作為各層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力。
2.空穴注入輸送層 本發(fā)明使用的空穴注入輸送層形成于陽(yáng)極和發(fā)光層之間，具有將空穴從陽(yáng)極穩(wěn)定地注入或輸送到發(fā)光層的功能。
作為空穴注入輸送層，可以是具有空穴注入功能的空穴注入層以及具有空穴輸送功能的空穴輸送層中的任一種，或者也可以是具有空穴注入功能和空穴輸送功能這兩種功能的單一的層。
作為空穴注入輸送層的構(gòu)成材料，只要是能將從陽(yáng)極注入的空穴穩(wěn)定地輸送到發(fā)光層內(nèi)的材料即可，沒(méi)有特殊限制，除在上述發(fā)光層的發(fā)光材料中例示的化合物以外，還可以使用芳基胺類、星型胺類、酞菁類、氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧化鋁等氧化物、無(wú)定形碳、聚苯胺、聚噻吩、聚對(duì)苯乙炔等導(dǎo)電性高分子以及它們的衍生物。聚苯胺、聚噻吩、聚對(duì)苯乙炔等導(dǎo)電性高分子以及它們的衍生物可以摻雜酸。具體而言，可以列舉N，N’-雙(萘-1-基)-N，N’-雙(苯基)-對(duì)二氨基聯(lián)苯(α-NPD)、4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺(MTDATA)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)、聚乙烯咔唑(PVCz)等。
其中，空穴注入輸送層的構(gòu)成材料優(yōu)選為能輸送空穴和電子的雙極性材料。
另外，雙極性材料是指能穩(wěn)定地輸送空穴和電子中的任一種的材料，當(dāng)使用摻雜了還原性摻雜物的材料來(lái)制作電子的單極性器件時(shí)，能穩(wěn)定地輸送電子，且當(dāng)使用摻雜了氧化性摻雜物的材料來(lái)制作空穴的單極性器件時(shí)能穩(wěn)定地輸送空穴。制作單極性性器件時(shí)，具體而言，可以采用摻雜了Cs或8-羥基喹啉鋰(Liq)作為還原性摻雜物的材料來(lái)制作電子的單極性器件，可以采用摻雜了V2O5或MoO3作為氧化性摻雜物的材料來(lái)制作空穴的單極性器件。
通過(guò)在空穴注入輸送層中使用這樣的雙極性材料，能有效地抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中發(fā)光層和空穴注入輸送層的界面的劣化。
作為雙極性材料，例如可以列舉聯(lián)苯乙烯基芳烴衍生物、多芳香族化合物、芳香族縮環(huán)化合物類、咔唑衍生物、雜環(huán)化合物等。具體而言，可以列舉下式表示的4，4’-雙(2，2-二苯基-乙烯-1-基)聯(lián)苯(DPVBi)、螺-4，4’-雙(2，2-二苯基-乙烯-1-基)聯(lián)苯(spiro-DPVBi)、螺-6P、4，4’-雙(咔唑-9-基)聯(lián)苯(CBP)、2，2’，7，7’-四(咔唑-9-基)-9，9’-螺-聯(lián)芴(spiro-CBP)、4，4”-雙(N-咔唑基)-2’，3’，5’，6’-四苯基-對(duì)-三聯(lián)苯(CzTT)、1，3-雙(咔唑-9-基)-苯(m-CP)、3-叔丁基-9，10-雙(萘-2-基)蒽(TBADN)以及它們的衍生物等。


另外，能證實(shí)通過(guò)上述方法均可輸送空穴和電子的材料都可以作為本發(fā)明的雙極性材料使用。
當(dāng)空穴注入輸送層和后述的電子注入輸送層均含有雙極性材料時(shí)，空穴注入輸送層和電子注入輸送層中含有的雙極性材料可以相同也可以不同。其中，空穴注入輸送層和電子注入輸送層中含有的雙極性材料優(yōu)選相同。這是因?yàn)?，若這些雙極性材料相同，則即使空穴穿過(guò)電子注入輸送層，或電子穿過(guò)空穴注入輸送層，這些層也不易劣化。另外，當(dāng)用真空蒸鍍法等將這些層成膜時(shí)，可以采用共同的蒸鍍?cè)矗欣谥圃旃ば颉?br> 此外，當(dāng)空穴注入輸送層、電子注入輸送層以及發(fā)光層均含有雙極性材料時(shí)，空穴注入輸送層、電子注入輸送層以及發(fā)光層中含有的雙極性材料可以相同也可以不同。其中，空穴注入輸送層、電子注入輸送層以及發(fā)光層中含有的雙極性材料優(yōu)選相同。這是因?yàn)?，若這些雙極性材料相同，則如上所述那樣即使空穴穿過(guò)電子注入輸送層，或電子穿過(guò)空穴注入輸送層，這些層也不易劣化。另外，當(dāng)用真空蒸鍍法等將這些層成膜時(shí)，可以采用共同的蒸鍍?cè)矗欣谥圃旃ば颉?br> 當(dāng)上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料為有機(jī)材料(空穴注入輸送層用有機(jī)化合物)時(shí)，空穴注入輸送層優(yōu)選至少在與陽(yáng)極的界面上具有上述空穴注入輸送層用有機(jī)化合物與氧化性摻雜物混合而成的區(qū)域。這是因?yàn)?，通過(guò)空穴注入輸送層至少在與陽(yáng)極的界面上具有空穴注入輸送層用有機(jī)物與氧化性摻雜物混合而成的區(qū)域，使從陽(yáng)極向空穴注入輸送層的空穴注入障礙減小，能降低驅(qū)動(dòng)電壓。
在有機(jī)EL元件中，從陽(yáng)極到基本上為絕緣物的有機(jī)層的空穴注入過(guò)程是陽(yáng)極表面的有機(jī)化合物氧化過(guò)程、即自由基陽(yáng)離子狀態(tài)的形成過(guò)程(Phys.Rev.Lett.，14，229(1965))。通過(guò)事先在與陽(yáng)極接觸的空穴注入輸送層中摻雜將有機(jī)化合物氧化的氧化性摻雜物，能減少?gòu)年?yáng)極注入空穴時(shí)的能量勢(shì)壘。在摻雜了氧化性摻雜物的空穴注入輸送層中，由于存在被氧化性摻雜物氧化的狀態(tài)(即提供了電子的狀態(tài))的有機(jī)化合物，因此空穴注入能量勢(shì)壘小，與現(xiàn)有的有機(jī)EL元件相比，驅(qū)動(dòng)電壓下降。
作為氧化性摻雜物，只要具有將空穴注入輸送層用有機(jī)化合物氧化的性質(zhì)即可，沒(méi)有特殊限制，通常采用受電子性化合物。
作為受電子性化合物，可以采用無(wú)機(jī)物和有機(jī)物中的任一種。當(dāng)受電子性化合物為無(wú)機(jī)物時(shí)，例如可以列舉氯化鐵、氯化鋁、氯化鎵、氯化銦、五氯化銻、三氧化鉬(MoO3)、五氧化釩(V2O5)等路易斯酸。當(dāng)受電子性化合物為有機(jī)物時(shí)，例如可以列舉三硝基芴酮等。
其中，作為受電子性化合物，優(yōu)選金屬氧化物，優(yōu)選采用MoO3、V2O5。
當(dāng)空穴注入輸送層具有空穴注入輸送層用有機(jī)化合物與氧化性摻雜物混合而成的區(qū)域時(shí)，空穴注入輸送層只要至少在與陽(yáng)極的界面上具有上述區(qū)域即可，例如可以在空穴注入輸送層中均勻地?fù)诫s氧化性摻雜物，也可以以氧化性摻雜物的含量從發(fā)光層側(cè)向陽(yáng)極側(cè)連續(xù)增加的方式來(lái)?yè)诫s氧化性摻雜物，還可以僅在空穴注入輸送層與陽(yáng)極的界面上局部摻雜氧化性摻雜物。
空穴注入輸送層中的氧化性摻雜物濃度沒(méi)有特殊限制，優(yōu)選空穴注入輸送層用有機(jī)化合物與氧化性摻雜物的摩爾比率為空穴注入輸送層用有機(jī)化合物∶氧化性摻雜物＝1∶0.1～1∶10的范圍內(nèi)。若氧化性摻雜物的比率不足上述范圍，則被氧化性摻雜物氧化了的空穴注入輸送層用有機(jī)化合物的濃度過(guò)低，可能得不到足夠的摻雜效果。若氧化性摻雜物的比率超出上述范圍，則空穴注入輸送層中的氧化性摻雜物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空穴注入輸送層用有機(jī)化合物濃度，被氧化性摻雜物氧化了的空穴注入輸送層用有機(jī)化合物的濃度極度下降，因此同樣有可能得到不充分的摻雜效果。
作為空穴注入輸送層的成膜方法，例如可以列舉真空蒸鍍法、濺射法等干式法、或印刷法、噴墨法、旋涂法、流延法、浸漬法、棒涂法、氣刀涂布法、輥涂法、凹版涂布法、柔版印刷法、噴霧涂布法等濕式法等。
其中，作為摻雜了氧化性摻雜物的空穴注入輸送層的成膜方法，優(yōu)選采用使空穴注入輸送層用有機(jī)化合物與氧化性摻雜物共蒸鍍的方法。在該共蒸鍍方法中，向坩堝中裝入氯化鐵、氯化銦等飽和蒸氣壓較低的氧化性摻雜物，用一般的電阻加熱法即可蒸鍍。另一方面，常溫下蒸氣壓高并將真空裝置內(nèi)的氣壓保持在規(guī)定的真空度以下的情況下，可以如針閥或質(zhì)流控制器那樣通過(guò)控制開(kāi)口徑來(lái)控制蒸氣壓，或制成能獨(dú)立控制樣品保持部溫度的結(jié)構(gòu)，通過(guò)冷卻來(lái)控制蒸氣壓。
作為以氧化性摻雜物的含量從發(fā)光層側(cè)向陽(yáng)極側(cè)連續(xù)增加的方式在空穴注入輸送層用有機(jī)化合物中混合氧化性摻雜物的方法，例如可以采用連續(xù)改變上述空穴注入輸送層用有機(jī)化合物和氧化性摻雜物的蒸鍍速度的方法。
關(guān)于空穴注入輸送層的厚度，只要是能充分發(fā)揮從陽(yáng)極注入空穴、向發(fā)光層輸送空穴的功能的厚度即可，沒(méi)有特殊限制，具體可以設(shè)定在0.5nm～1000nm左右，其中優(yōu)選在5nm～500nm范圍內(nèi)。
作為摻雜了氧化性摻雜物的空穴注入輸送層的厚度，沒(méi)有特殊限制，優(yōu)選為0.5nm以上。摻雜了氧化性摻雜物的空穴注入輸送層即使在無(wú)電場(chǎng)的狀態(tài)下，空穴注入輸送層用有機(jī)化合物也以自由基陽(yáng)離子的狀態(tài)存在，作為內(nèi)部電荷運(yùn)動(dòng)，因此膜厚沒(méi)有特殊限制。另外，即使將摻雜了氧化性摻雜物的空穴注入輸送層的膜厚較厚，也不會(huì)使元件的電壓上升，因此通過(guò)將陽(yáng)極和陰極間的距離設(shè)定得比通常的有機(jī)EL元件長(zhǎng)，能大幅減少短路的危險(xiǎn)性。
3.電子注入輸送層 本發(fā)明使用的電子注入輸送層形成于陰極和發(fā)光層之間，具有從陰極向發(fā)光層穩(wěn)定地注入或輸送電子的功能。
作為電子注入輸送層，可以是具有電子注入功能的電子注入層和具有電子輸送功能的電子輸送層中的任一種，或者也可以是具有電子注入功能和電子輸送功能這兩種功能的單一的層。
作為電子注入層的構(gòu)成材料，只要是能使電子穩(wěn)定地注入發(fā)光層內(nèi)的材料即可，沒(méi)有特殊限制，除了在上述發(fā)光層的發(fā)光材料中例示的化合物外，還可以列舉Ba、Ca、Li、Cs、Mg、Sr等堿金屬或堿土類金屬的單體、氟化鎂、氟化鈣、氟化鍶、氟化鋇、氟化鋰、氟化銫等堿金屬或堿土類金屬的氟化物、鋁鋰合金等堿金屬的合金、氧化鎂、氧化鍶、氧化鋁等金屬氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯聚苯乙烯磺酸鈉等堿金屬的有機(jī)絡(luò)合物等。
作為電子輸送層的構(gòu)成材料，只要是能將從陰極注入的電子輸送到發(fā)光層內(nèi)的材料即可，沒(méi)有特殊限制，例如可以列舉浴銅靈(BCP)、紅菲咯啉(Bpehn)等菲咯啉衍生物、三唑衍生物、噁二唑衍生物、三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)等喹啉鋁絡(luò)合物等。
其中，電子注入輸送層的構(gòu)成材料優(yōu)選為能輸送空穴和電子的雙極性材料。通過(guò)在電子注入輸送層中使用雙極性材料，能有效地抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的發(fā)光層和電子注入輸送層的界面的劣化。
另外，關(guān)于雙極性材料，在上述空穴注入輸送層一項(xiàng)中有記載，因此在此省略說(shuō)明。
當(dāng)上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料為有機(jī)化合物(電子注入輸送層用有機(jī)化合物)時(shí)，電子注入輸送層優(yōu)選至少在與陰極的界面具有上述電子注入輸送層用有機(jī)化合物與還原性摻雜物混合而成的區(qū)域。這是因?yàn)殡娮幼⑷胼斔蛯又辽僭谂c陰極的界面具有電子注入輸送層用有機(jī)化合物與還原性摻雜物混合而成的區(qū)域，從陰極向電子注入輸送層注入電子的阻礙變小，驅(qū)動(dòng)電壓下降。
在有機(jī)EL元件中，從陰極到基本上為絕緣物的有機(jī)層的電子注入過(guò)程是陰極表面的有機(jī)化合物還原過(guò)程、即自由基陰離子狀態(tài)的形成過(guò)程(Phys.Rev.Lett.，14，229(1965))。通過(guò)事先在與陰極接觸的電子注入輸送層中摻雜將有機(jī)化合物還原的還原性摻雜物，能減少?gòu)年帢O注入電子時(shí)的能量勢(shì)壘。在電子注入輸送層中，由于存在被還原性摻雜物還原的狀態(tài)(即接受電子、注入了電子的狀態(tài))的有機(jī)化合物，因此電子注入能量勢(shì)壘小，與現(xiàn)有的有機(jī)EL元件相比，驅(qū)動(dòng)電壓下降。此外，陰極可以使用通常作為配線材料使用的穩(wěn)定的Al類金屬。
作為還原性摻雜物，只要具有將電子注入輸送層用有機(jī)化合物還原的性質(zhì)即可，沒(méi)有特殊限制，通常采用供電子性化合物。
作為供電子性化合物，優(yōu)選使用金屬(金屬單體)、金屬化合物或有機(jī)金屬絡(luò)合物。作為金屬(金屬單體)、金屬化合物或有機(jī)金屬絡(luò)合物，可以列舉含有選自堿金屬、堿土類金屬以及包含稀土金屬的過(guò)渡金屬中的至少1種金屬的化合物。其中，優(yōu)選含有功函數(shù)為4.2eV以下的、選自堿金屬、堿土類金屬以及包含稀土金屬的過(guò)渡金屬中的至少1種金屬的化合物。作為這樣的金屬(金屬單體)，例如可以列舉Li、Na、K、Cs、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、La、Mg、Sm、Gd、Yb、W等。作為金屬化合物，可以列舉Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O、MgO、CaO等金屬氧化物、LiF、NaF、KF、RbF、CsF、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、LiCl、NaCl、KCl、RbCl、CsCl、MgCl2、CaCl2、SrCl2、BaCl2等金屬鹽等。作為有機(jī)金屬絡(luò)合物，例如可以列舉含有W的有機(jī)金屬化合物、8-羥基喹啉鋰(Liq)等。其中，優(yōu)選使用Cs、Li、Liq。因?yàn)閷⑺鼈儞饺腚娮幼⑷胼斔蛯佑糜袡C(jī)化合物中，能得到良好的電子注入特性。
當(dāng)電子注入輸送層具有電子注入輸送層用有機(jī)化合物與還原性摻雜物混合而成的區(qū)域時(shí)，電子注入輸送層只要至少在與陰極的界面具有上述區(qū)域即可，例如可以在電子注入輸送層中均勻地?fù)诫s還原性摻雜物，也可以以還原性摻雜物的含量從發(fā)光層側(cè)向陰極側(cè)連續(xù)增加的方式來(lái)?yè)诫s還原性摻雜物，還可以僅在電子注入輸送層與陰極的界面上局部摻雜還原性摻雜物。
電子注入輸送層中的還原性摻雜物濃度沒(méi)有特殊限制，優(yōu)選0.1～99重量％左右。若還原性摻雜物濃度不滿上述范圍，則被還原性摻雜物還原了的電子注入輸送層用有機(jī)化合物的濃度過(guò)低，可能得不到足夠的摻雜效果。若還原性摻雜物濃度超出上述范圍，則電子注入輸送層中的還原性摻雜物濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電子注入輸送層用有機(jī)化合物濃度，被還原性摻雜物還原了的電子注入輸送層用有機(jī)化合物的濃度極度下降，因此同樣有可能得到不充分的摻雜效果。
作為電子注入輸送層的成膜方法，例如可以列舉真空蒸鍍法、濺射法等干式法、或印刷法、噴墨法、旋涂法、流延法、浸漬法、棒涂法、氣刀涂布法、輥涂法、凹版涂布法、柔版印刷法、噴霧涂布法等濕式法等。
其中，作為摻雜了還原性摻雜物的電子注入輸送層的成膜方法，優(yōu)選采用使上述電子注入輸送層用有機(jī)化合物與還原性摻雜物共蒸鍍的方法。
另外，當(dāng)能通過(guò)溶液涂布來(lái)形成薄膜時(shí)，作為摻雜了還原性摻雜物的電子注入輸送層的成膜方法，可以采用旋涂法或浸漬涂布法等。此時(shí)，可以將電子注入輸送層用有機(jī)化物和還原性摻雜物在惰性聚合物中分散后使用。
作為以還原性摻雜物的含量從發(fā)光層側(cè)向陰極側(cè)連續(xù)增加的方式在電子注入輸送層用有機(jī)化合物中混合還原性摻雜物的方法，例如可以采用連續(xù)改變上述電子注入輸送層用有機(jī)化合物和還原性摻雜物的蒸鍍速度的方法。
關(guān)于電子注入層的厚度，只要是能充分發(fā)揮注入電子功能的厚度即可，沒(méi)有特殊限制。關(guān)于電子輸送層的厚度，只要是能充分發(fā)揮注入電子功能的厚度即可，沒(méi)有特殊限制。
作為摻雜了還原性摻雜物的電子注入輸送層的厚度，沒(méi)有特殊限制，優(yōu)選在0.1nm～300nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在0.5nm～200nm的范圍內(nèi)。這是因?yàn)椋艉穸炔粷M上述范圍，則存在于陰極界面附近的、被還原性摻雜物還原的電子注入輸送層用有機(jī)化合物的量少，因此有可能得不到足夠的摻雜效果。若厚度超出上述范圍，則電子注入輸送層整體的膜厚過(guò)厚，有可能導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓上升。
4.發(fā)光層 本發(fā)明使用的發(fā)光層具有提供電子和空穴再結(jié)合的場(chǎng)所并發(fā)光的功能。作為發(fā)光層的構(gòu)成材料，可以列舉色素類材料、金屬絡(luò)合物類材料、高分子類材料。
作為色素類材料，例如可以列舉環(huán)戊二烯衍生物、四苯基丁二烯衍生物、三苯基胺衍生物、噁二唑衍生物、吡唑并喹啉衍生物、聯(lián)苯乙烯基苯衍生物、聯(lián)苯乙烯基芳烯衍生物、噻咯衍生物、噻吩環(huán)化合物、吡啶環(huán)化合物、紫環(huán)酮衍生物、苝衍生物、低聚噻吩衍生物、トリフマニルァミン(triphmanyl amine)衍生物、香豆素衍生物、噁二唑二聚物、吡唑啉二聚物等。
作為金屬絡(luò)合物類材料，可以列舉鋁喹啉醇絡(luò)合物、苯并喹啉醇鈹絡(luò)合物、苯并噁唑鋅絡(luò)合物、苯并噻唑鋅絡(luò)合物、偶氮甲基鋅絡(luò)合物、卟啉鋅絡(luò)合物、銪絡(luò)合物、銥金屬絡(luò)合物、鉑金屬絡(luò)合物等、中心金屬具有Al、Zn、Be、Ir、Pt等或Tb、Eu、Dy等稀土金屬且配體具有噁二唑、噻二唑、苯基吡啶、苯基苯并咪唑、喹啉結(jié)構(gòu)的金屬絡(luò)合物等。具體而言，可以使用三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3). 作為高分子類材料，例如可以列舉聚對(duì)苯乙炔衍生物、聚噻吩衍生物、聚對(duì)亞苯基衍生物、聚硅烷衍生物、聚乙炔衍生物、聚乙烯咔唑衍生物、聚芴酮衍生物、聚芴衍生物、聚喹喔啉衍生物、聚二烷基芴衍生物、以及它們的共聚物等。另外，還可以列舉將上述色素類材料和金屬絡(luò)合物類材料高分子化后得到的高分子。
發(fā)光層的構(gòu)成材料可以是雙極性材料。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)在發(fā)光層中使用雙極性材料，能有效地抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層的各層的界面的劣化。
該發(fā)光層中使用的雙極性材料可以是其自身為熒光發(fā)光或磷光發(fā)光的發(fā)光材料，也可以是摻雜后述發(fā)光摻雜物的主體材料。
另外，關(guān)于雙極性材料，由于在上述空穴注入輸送層一項(xiàng)中有記載，因此在此省略說(shuō)明。
另外，出于提高發(fā)光效率、改變發(fā)光波長(zhǎng)等目的，在發(fā)光層中可以添加熒光發(fā)光或磷光發(fā)光的發(fā)光摻雜物。即，發(fā)光層可以含有上述色素類材料、金屬絡(luò)合物類材料、高分子類材料、雙極性材料等主體材料和發(fā)光摻雜物。
作為發(fā)光摻雜物，例如可以列舉苝衍生物、香豆素衍生物、紅熒烯衍生物、喹吖啶酮衍生物、スクァリゥム(squalium)衍生物、卟啉衍生物、苯乙烯基色素、并四苯衍生物、吡唑啉衍生物、十環(huán)烯、吩噁嗪酮、喹喔啉衍生物、咔唑衍生物、芴衍生物等。
當(dāng)發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物時(shí)，優(yōu)選主體材料的電子親和力為Agh、發(fā)光摻雜物的電子親和力為Agd時(shí)，Agh＜Agd，且主體材料的電離能為Igh、發(fā)光摻雜物的電離能為Igd時(shí)，Igh＞Igd。這是因?yàn)楫?dāng)主體材料和發(fā)光摻雜物的電子親和力和電離能滿足上述關(guān)系時(shí)，空穴和電子被發(fā)光摻雜物捕獲，因而能提高發(fā)光效率。
這里，構(gòu)成發(fā)光層的主體材料和發(fā)光摻雜物的單分子中的電離能和電子親和力如下來(lái)獲得。
首先，利用分子軌道計(jì)算軟件Gaussian03，算出上述構(gòu)成材料的單分子的電離能和電子親和力。具體而言，采用分子軌道計(jì)算軟件Gaussian03，在B3LYP/6-31g(d)水平下使中性狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)最佳化，對(duì)電荷為正、負(fù)、中性的3軌道，在B3LYP/6-311g++(d，p)水平下進(jìn)行能量計(jì)算，取它們的差，即可求出單分子的電離能和電子親和力。
另外，關(guān)于蒸鍍膜的電離能和電子親和力，如上所述只有固體狀態(tài)下的分級(jí)能偏移，但是主體材料和發(fā)光摻雜物的情況下，均受到相同的分級(jí)能。即，分子水平的電子親和力Ag和電離能Ig的差保持不變，在同一層內(nèi)具有能量水平。因此，構(gòu)成發(fā)光層的主體材料和發(fā)光摻雜物的各電離能和電子親和力的關(guān)系可以用分子水平的電子親和力Ag和電離能Ig的關(guān)系來(lái)定義。
當(dāng)發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物時(shí)，優(yōu)選發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物的濃度有分布。由此，能控制空穴或電子被發(fā)光摻雜物捕獲，能得到高效率的元件。
在本發(fā)明中，由于未設(shè)置防止注入發(fā)光層的空穴和電子穿過(guò)對(duì)電極的阻擋層，因此很難與現(xiàn)有的具有阻擋層的有機(jī)EL元件同樣地實(shí)現(xiàn)注入發(fā)光層的空穴和電子的平衡。
為此，本發(fā)明者進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)使發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物的濃度具有分布，發(fā)光效率提高。例如，與電子相比，發(fā)光摻雜物更容易輸送空穴時(shí)，空穴的注入存在過(guò)剩的傾向，因此通過(guò)使發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物的濃度從陰極側(cè)向陽(yáng)極側(cè)增加地來(lái)設(shè)置濃度梯度，能使發(fā)光效率提高。這可認(rèn)為是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使發(fā)光摻雜物的濃度在陽(yáng)極側(cè)較高，從陽(yáng)極注入空穴注入輸送層并輸送到發(fā)光層的空穴在發(fā)光層中更多地被發(fā)光摻雜物捕獲，特別是在陽(yáng)極側(cè)更多地被發(fā)光摻雜物捕獲，防止向陰極穿透。另外，例如與空穴相比，發(fā)光摻雜物更容易輸送電子時(shí)，電子的注入存在過(guò)剩的傾向，因此通過(guò)使發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物的濃度從陽(yáng)極側(cè)向陰極側(cè)增加來(lái)形成濃度梯度，發(fā)光效率提高。這可認(rèn)為是因?yàn)橥ㄟ^(guò)使發(fā)光摻雜物的濃度在陰極側(cè)較高，從陰極注入電子注入輸送層并輸送到發(fā)光層的電子在發(fā)光層中更多地被發(fā)光摻雜物捕獲，特別是在陰極側(cè)更多地被發(fā)光摻雜物捕獲，防止向陽(yáng)極穿透。
作為發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物的濃度分布，只要發(fā)光摻雜物濃度存在分布即可，例如可以是發(fā)光摻雜物濃度具有沿發(fā)光層的厚度方向連續(xù)變化的濃度梯度，也可以是發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域與相對(duì)較低的區(qū)域混合存在。
當(dāng)發(fā)光摻雜物濃度具有沿發(fā)光層的厚度方向連續(xù)變化的濃度梯度時(shí)，發(fā)光摻雜物濃度可以在空穴注入輸送層側(cè)較高，也可以在電子注入輸送層側(cè)較高，適當(dāng)選擇使空穴和電子的注入達(dá)到平衡。例如，當(dāng)空穴的注入過(guò)剩時(shí)，為了能在陽(yáng)極側(cè)將注入的空穴捕獲，優(yōu)選發(fā)光摻雜物濃度在空穴注入輸送層側(cè)較高。例如當(dāng)電子的注入過(guò)剩時(shí)，為了能在陰極側(cè)將注入的電子捕獲，優(yōu)選發(fā)光摻雜物濃度在電子注入輸送層側(cè)較高。
當(dāng)發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域與相對(duì)較低的區(qū)域混合存在時(shí)，例如可以在空穴注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，而在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，也可以在空穴注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，而在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，發(fā)光摻雜物濃度還可以沿發(fā)光層的厚度方向周期性變化，適當(dāng)選擇使空穴和電子的注入達(dá)到平衡。例如，當(dāng)空穴注入過(guò)剩時(shí)，為了能在陽(yáng)極側(cè)將注入的空穴捕獲，優(yōu)選在空穴注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域。另外，例如當(dāng)電子注入過(guò)剩時(shí)，為了能在陰極側(cè)將注入的電子捕獲，優(yōu)選在空穴注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域。
此外，發(fā)光層可以含有主體材料和2種以上的發(fā)光摻雜物。例如，當(dāng)主體材料和發(fā)光摻雜物的激發(fā)能之差較大時(shí)，通過(guò)進(jìn)一步含有激發(fā)能介于主體材料和發(fā)光摻雜物的激發(fā)能中間的發(fā)光摻雜物，能順利地引起能量移動(dòng)，能提高發(fā)光效率。例如，通過(guò)含有與電子相比更易輸送空穴的發(fā)光摻雜物和與空穴相比更易輸送電子的發(fā)光摻雜物，能使注入發(fā)光層的空穴和電子達(dá)到平衡，能提高發(fā)光效率。
另外，當(dāng)發(fā)光層含有2種以上發(fā)光摻雜物時(shí)，各發(fā)光摻雜物可以分別發(fā)光，也可以只有1種發(fā)光。例如當(dāng)發(fā)光層含有第1發(fā)光摻雜物和激發(fā)能小于主體材料的激發(fā)能但大于第1發(fā)光摻雜物的激發(fā)能的第2發(fā)光摻雜物時(shí)、發(fā)光層含有與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物和與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物時(shí)等，在任一情況下，根據(jù)其發(fā)光摻雜物的激發(fā)能的大小、分布狀態(tài)以及濃度，能得到1種或各發(fā)光摻雜物的發(fā)光。
當(dāng)發(fā)光層含有2種以上的發(fā)光摻雜物時(shí)，從提高發(fā)光效率的觀點(diǎn)出發(fā)，可以在發(fā)光層中含有第1發(fā)光摻雜物和激發(fā)能小于主體材料的激發(fā)能但大于第1發(fā)光摻雜物的激發(fā)能的第2發(fā)光摻雜物，或含有與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物和與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物。
當(dāng)發(fā)光層含有第1發(fā)光摻雜物和激發(fā)能小于主體材料的激發(fā)能但大于第1發(fā)光摻雜物的激發(fā)能的第2發(fā)光摻雜物時(shí)，作為第1發(fā)光摻雜物和第2發(fā)光摻雜物，可以從上述發(fā)光摻雜物中適當(dāng)選擇使用。例如，當(dāng)采用發(fā)綠色光的Alq3作為主體材料、采用發(fā)紅色光的DCM作為第1發(fā)光摻雜物時(shí)，通過(guò)采用發(fā)黃色光的紅熒烯作為第2發(fā)光摻雜物，可以按Alq3(主體材料)→紅熒烯(第2發(fā)光摻雜物)→DCM(第1發(fā)光摻雜物)的順序順利地引起能量移動(dòng)。
當(dāng)發(fā)光層含有與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物和與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物時(shí)，作為第3發(fā)光摻雜物和第4發(fā)光摻雜物，可以根據(jù)空穴注入輸送層和電子注入輸送層的構(gòu)成材料以及發(fā)光層的主體材料的組合，從上述發(fā)光摻雜物中適當(dāng)選擇使用。例如當(dāng)空穴注入輸送層和電子注入輸送層采用spiro-DPVBi、發(fā)光層的主體材料采用TBADN、發(fā)光摻雜物采用紅熒烯時(shí)，紅熒烯即為與電子相比更易輸送空穴的發(fā)光摻雜物。例如當(dāng)空穴注入輸送層和電子注入輸送層采用spiro-DPVBi、發(fā)光層的主體材料采用TBADN、發(fā)光摻雜物采用蒽二胺時(shí)，蒽二胺即為與空穴相比更易輸送電子的發(fā)光摻雜物。
另外，由主體材料和發(fā)光摻雜物構(gòu)成的發(fā)光層是與電子相比更易輸送空穴的發(fā)光層，還是與空穴相比更易輸送電子的發(fā)光層，這可以通過(guò)評(píng)價(jià)具有含有主體材料和單一的發(fā)光摻雜物的發(fā)光層的有機(jī)EL元件的發(fā)光譜的放射圖案的角度依存性來(lái)確認(rèn)。即，可以根據(jù)發(fā)光譜的波長(zhǎng)、材料的折射率、有機(jī)EL元件中從發(fā)光層發(fā)出光為止的光路長(zhǎng)、以及放射圖案的角度依存性來(lái)確認(rèn)。
當(dāng)發(fā)光層含有與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物和與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物時(shí)，發(fā)光層中的第3發(fā)光摻雜物和第4發(fā)光摻雜物的濃度優(yōu)選分別具有沿發(fā)光層的厚度方向連續(xù)變化的濃度梯度。另外，還優(yōu)選發(fā)光層具有第3發(fā)光摻雜物和第4發(fā)光摻雜物的濃度分別相對(duì)較高的區(qū)域和相對(duì)較低的區(qū)域。這是因?yàn)橛纱四苁棺⑷氚l(fā)光層的空穴和電子達(dá)到平衡。
當(dāng)發(fā)光層中的第3發(fā)光摻雜物和第4發(fā)光摻雜物的濃度具有濃度梯度時(shí)，可以是第3發(fā)光摻雜物的濃度在空穴注入輸送層側(cè)較高，第4發(fā)光摻雜物的濃度在電子注入輸送層側(cè)較高，也可以是第3發(fā)光摻雜物的濃度在電子注入輸送層側(cè)較高，第4發(fā)光摻雜物的濃度在空穴注入輸送層側(cè)較高，還可以是第3發(fā)光摻雜物的濃度和第4發(fā)光摻雜物的濃度均在空穴注入輸送層側(cè)較高，亦可以是第3發(fā)光摻雜物的濃度和第4發(fā)光摻雜物的濃度均在電子注入輸送層側(cè)較高。
上述中，優(yōu)選與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物的濃度在空穴注入輸送層側(cè)較高，與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物的濃度在電子注入輸送層側(cè)較高。另外，還優(yōu)選與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物的濃度在電子注入輸送層側(cè)較高，與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物的濃度在空穴注入輸送層側(cè)較高。這是因?yàn)橛纱四苡行У孬@得空穴和電子的注入平衡。
當(dāng)發(fā)光層具有第3發(fā)光摻雜物和第4發(fā)光摻雜物的濃度分別相對(duì)較高的區(qū)域和相對(duì)較低的區(qū)域時(shí)，可以在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，也可以在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域。另外，可以在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，也可以在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域。
上述中，優(yōu)選在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，并且在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域。另外，還優(yōu)選在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置與電子相比更易輸送空穴的第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第3發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，并且在空穴注入輸送側(cè)設(shè)置與空穴相比更易輸送電子的第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較低的區(qū)域，在電子注入輸送層側(cè)設(shè)置第4發(fā)光摻雜物濃度相對(duì)較高的區(qū)域。這是因?yàn)橛纱四苡行У孬@得空穴和電子的注入平衡。
作為發(fā)光層的厚度，只要是具有提供電子和空穴再結(jié)合的場(chǎng)所并發(fā)光的功能的厚度即可，沒(méi)有特殊限制，例如可以設(shè)定在1nm～200nm左右。其中，為了通過(guò)使發(fā)光層的厚度較厚來(lái)提高空穴和電子的注入平衡而提高發(fā)光效率，發(fā)光層的厚度優(yōu)選在10nm～100nm的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在30nm～80nm的范圍內(nèi)。
作為發(fā)光層的成膜方法，例如可以列舉真空蒸鍍法、濺射法等干式法、或印刷法、噴墨法、旋涂法、流延法、浸漬法、棒涂法、氣刀涂布法、輥涂法、凹版涂布法、柔版印刷法、噴霧涂布法等濕式法等。
在將發(fā)光層進(jìn)行圖案形成之際，可以利用發(fā)光色不同的像素的掩模法來(lái)進(jìn)行分涂或蒸鍍，或者也可以在發(fā)光層間形成隔板。作為該隔板的構(gòu)成材料，可以使用感光性聚酰亞胺樹(shù)脂、丙烯酸類樹(shù)脂等光固型樹(shù)脂、或熱固型樹(shù)脂、以及無(wú)機(jī)材料等。此外，還可以進(jìn)行使隔板的表面能(潤(rùn)濕性)改變的處理。
此外，作為含有主體材料和發(fā)光摻雜物的發(fā)光層的成膜方法，優(yōu)選采用使主體材料和發(fā)光摻雜物共蒸鍍的方法。
另外，當(dāng)能通過(guò)溶液涂布來(lái)形成薄膜時(shí)，作為含有主體材料和發(fā)光摻雜物的發(fā)光層的成膜方法，可以采用旋涂法或浸漬涂布法等。此時(shí)，將主體材料和發(fā)光摻雜物在惰性聚合物中分散后使用。
使發(fā)光層中的發(fā)光摻雜物濃度具有分布時(shí)，例如可以采用使主體材料和發(fā)光摻雜物的蒸鍍速度連續(xù)或周期性變化的方法。
5.第2空穴注入輸送層 在本發(fā)明中，可以在空穴注入輸送層和發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層。此時(shí)，空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力優(yōu)選滿足上述關(guān)系。
當(dāng)在空穴注入輸送層和發(fā)光層之間形成有第2空穴注入輸送層時(shí)，通常，空穴注入輸送層作為空穴注入層起作用，第2空穴注入輸送層作為空穴輸送層起作用。
作為第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料，只要是能將從陽(yáng)極注入的空穴穩(wěn)定地輸送到發(fā)光層內(nèi)的材料即可，沒(méi)有特殊限制，除了在上述發(fā)光層的發(fā)光材料中例示的化合物外，還可以列舉芳基胺類、星型胺類、酞菁類、氧化釩、氧化鉬、氧化釕、氧化鋁等氧化物、無(wú)定形碳、聚苯胺、聚噻吩、聚對(duì)苯乙炔等導(dǎo)電性高分子以及它們的衍生物。聚苯胺、聚噻吩、聚對(duì)苯乙炔等導(dǎo)電性高分子以及它們的衍生物可以摻雜酸。具體而言，可以列舉N，N’-雙(萘-1-基)-N，N’-雙(苯基)-對(duì)二氨基聯(lián)苯(α-NPD)、4，4，4-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯基胺(MTDATA)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT/PSS)、聚乙烯咔唑(PVCz)等。
其中，第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料優(yōu)選為雙極性材料。通過(guò)在第2空穴注入輸送層中使用雙極性材料，能有效地抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中發(fā)光層以及第2空穴注入輸送層的界面的劣化。
另外，關(guān)于雙極性材料，由于在上述空穴注入輸送層一項(xiàng)中有記載，因此在此省略說(shuō)明。
當(dāng)空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層、第2電子注入輸送層以及電子注入輸送層均含有雙極性材料時(shí)，這些層中含有的雙極性材料可以相同也可以不同。此外，當(dāng)空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層、第2電子注入輸送層、電子注入輸送層以及發(fā)光層均含有雙極性材料時(shí)，這些層中含有的雙極性材料可以相同也可以不同 另外，關(guān)于第2空穴注入輸送層的成膜方法和厚度，由于與上述空穴注入輸送層相同，因此在此省略說(shuō)明。
6.第2電子注入輸送層 在本發(fā)明中，可以在電子注入輸送層和發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層。此時(shí)，電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力優(yōu)選滿足上述關(guān)系。
當(dāng)在電子注入輸送層和發(fā)光層之間形成有第2電子注入輸送層時(shí)，通常，電子注入輸送層作為電子注入層起作用，第2電子注入輸送層作為電子輸送層起作用。
作為第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料，只要是能將從陰極注入的電子輸送到發(fā)光層內(nèi)的材料即可，沒(méi)有特殊限制，例如可以列舉浴銅靈(BCP)、紅菲咯啉(Bpehn)等菲咯啉衍生物、三唑衍生物、噁二唑衍生物、三(8-羥基喹啉)鋁(Alq3)等喹啉鋁絡(luò)合物等。
其中，第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料優(yōu)選為雙極性材料。通過(guò)在第2電子注入輸送層中使用雙極性材料，能有效地抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的發(fā)光層和第2電子注入輸送層的界面的劣化。
另外，關(guān)于雙極性材料，在上述空穴注入輸送層一項(xiàng)中有記載，因此在此省略說(shuō)明。
關(guān)于第2電子注入輸送層的成膜方法和厚度，由于與上述電子注入輸送層相同，因此在此省略說(shuō)明。
7.陽(yáng)極 本發(fā)明中使用的陽(yáng)極可以是透明或不透明的，但從陽(yáng)極側(cè)出光時(shí)，必須是透明電極。
對(duì)于陽(yáng)極，為了易于注入空穴，優(yōu)選使用功函數(shù)大的導(dǎo)電性材料。另外，陽(yáng)極優(yōu)選電阻盡可能小，通常采用金屬材料，也可以使用有機(jī)物或無(wú)機(jī)化合物。具體而言，可以列舉氧化錫、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)等。
陽(yáng)極可以使用一般的電極形成方法來(lái)形成，例如可以列舉濺射法、真空蒸鍍法、離子鍍法等。
作為陽(yáng)極的厚度，可以根據(jù)目標(biāo)的電阻值或可見(jiàn)光透過(guò)率以及導(dǎo)電性材料的種類來(lái)適當(dāng)選擇。
8.陰極 本發(fā)明中使用的陰極可以是透明或不透明的，但當(dāng)從陰極側(cè)出光時(shí)，必須是透明電極。
對(duì)于陰極，為了易于注入電子，優(yōu)選使用功函數(shù)小的導(dǎo)電性材料。另外，陰極優(yōu)選電阻盡可能小，通常采用金屬材料，但也可以使用有機(jī)物或無(wú)機(jī)化合物。具體而言，可以列舉作為單體的Al、Cs、Er等；作為合金的MgAg、AlLi、AlLi、AlMg、CsTe等；作為層疊體的Ca/Al、Mg/Al、Li/Al、Cs/Al、Cs2O/Al、LiF/Al、ErF3/Al等。
陰極可以使用一般的電極形成方法來(lái)形成，例如可以列舉濺射法、真空蒸鍍法、離子鍍法等。
作為陰極的厚度，可以根據(jù)目標(biāo)的電阻值和可見(jiàn)光線透過(guò)率以及導(dǎo)電性材料的種類來(lái)適當(dāng)選擇。
9.基板 本發(fā)明中的基板是支持上述陽(yáng)極、空穴注入輸送層、發(fā)光層、電子注入輸送層以及陰極等的支撐物。在陽(yáng)極或陰極具有規(guī)定強(qiáng)度的情況下，陽(yáng)極或陰極也可以兼作基板，但通常是在具有規(guī)定強(qiáng)度的基板上形成陽(yáng)極或陰極。另外，一般在制造有機(jī)EL元件時(shí)，由于從陽(yáng)極側(cè)層疊時(shí)能穩(wěn)定地制作有機(jī)EL元件，因此通常在基板上按陽(yáng)極、空穴注入輸送層、發(fā)光層、電子注入輸送層以及陰極的順序?qū)盈B。
基板可以是透明或不透明的，但從基板側(cè)出光時(shí)，必須是透明基板。作為透明基板，例如可以使用鈉鈣玻璃、堿玻璃、鉛堿玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃、二氧化硅玻璃等玻璃基板、可形成薄膜狀的樹(shù)脂基板等。
II.第2實(shí)施方式 本發(fā)明的有機(jī)EL元件的第2實(shí)施方式是指具有在對(duì)置的陽(yáng)極和陰極之間具有多個(gè)依次層疊有空穴注入輸送層、發(fā)光層和電子注入輸送層的發(fā)光單元、且在鄰接的上述發(fā)光單元間形成電荷發(fā)生層的有機(jī)EL元件，其特征在于，上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2、上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
參照附圖對(duì)本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件進(jìn)行說(shuō)明。
圖8是表示本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件的一個(gè)例子的概略剖視圖，圖9是表示圖8所示的有機(jī)EL元件的動(dòng)作原理的模式圖。
如圖8所示，有機(jī)EL元件1在基板2上依次層疊陽(yáng)極3、發(fā)光單元10a、電荷發(fā)光層11a、發(fā)光單元10b、電荷發(fā)生層11b、發(fā)光單元10c、陰極7。即，在陽(yáng)極和陰極之間，交替反復(fù)形成發(fā)光單元和電荷發(fā)生層。一般在有機(jī)EL元件中，從陽(yáng)極側(cè)注入空穴(h)，從陰極側(cè)注入電子(e)、在發(fā)光單元內(nèi)空穴和電子再結(jié)合，生成激發(fā)狀態(tài)而發(fā)光。在上述有機(jī)EL元件中，隔著電荷發(fā)生層11a、11b層疊3個(gè)發(fā)光單元10a、10b、10c，如圖9所示，從陽(yáng)極3側(cè)注入空穴(h)，從陰極7側(cè)注入電子(e)，且通過(guò)電荷發(fā)生層11a、11b，向陰極7方向注入空穴(h)，向陽(yáng)極3方向注入電子(e)，在各發(fā)光單元10a、10b、10c內(nèi)發(fā)生空穴和電子的再結(jié)合，在陽(yáng)極3和陰極7之間發(fā)生復(fù)數(shù)的發(fā)光。
發(fā)光單元10a、10b、10c各自從陽(yáng)極3側(cè)開(kāi)始，按空穴注入輸送層4、發(fā)光層5、電子注入輸送層6的順序依次層疊。
空穴注入是指從層的價(jià)電子帶中脫電子而生成自由基陽(yáng)離子。從與電荷發(fā)生層的陰極側(cè)相接的空穴注入輸送層的價(jià)電子帶中脫去的電子，通過(guò)注入與電荷發(fā)生層的陽(yáng)極側(cè)相接的電子注入輸送層的導(dǎo)電帶而制造出發(fā)光性激發(fā)狀態(tài)，得到再利用。在電荷發(fā)光層中，通過(guò)自由基陰離子狀態(tài)(電子)和自由基陽(yáng)離子狀態(tài)(空穴)在施加電壓時(shí)各自向陽(yáng)極方向和陰極方向移動(dòng)，從而將電子注入到與電荷發(fā)生層的陽(yáng)極側(cè)連接的發(fā)光單元，將空穴注入到與電荷發(fā)生層的陰極側(cè)連接的發(fā)光單元。即，若在陽(yáng)極和陰極間施加電壓，則在從陽(yáng)極側(cè)注入空穴、從陰極側(cè)注入電子同時(shí)，在電荷發(fā)生層產(chǎn)生電子和空穴，從電荷發(fā)生層分離，電荷發(fā)生層中產(chǎn)生的電子向陽(yáng)極方向被注入相鄰的發(fā)光單元，電荷發(fā)生層中產(chǎn)生的空穴向陰極方向，被注入相鄰的發(fā)光單元。接著，這些電子和空穴在發(fā)光單元中再結(jié)合而產(chǎn)生光。
因此，根據(jù)本實(shí)施方式，當(dāng)在陽(yáng)極和陰極之間施加電壓時(shí)，各發(fā)光單元串聯(lián)連接并同時(shí)發(fā)光，能夠?qū)崿F(xiàn)高電流效率。
在具有在陽(yáng)極和陰極間夾雜單一的發(fā)光單元的構(gòu)成的有機(jī)EL元件(以下該項(xiàng)稱為單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件)中，理論上，[光子(數(shù))/秒相對(duì)于外部電路測(cè)定的電子(數(shù))/秒之比]的量子效率的上限是1(＝100％)。相對(duì)于此，在本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件中，理論上沒(méi)有界限。這是因?yàn)?，如上所述，圖9所示的空穴(h)注入是指從發(fā)光單元10b、10c的價(jià)電子帶中脫電子，從與電荷發(fā)生層11a、11b的陰極7側(cè)相接的發(fā)光單元10b、10c的價(jià)電子帶脫離的電子，通過(guò)各自注入到與電荷發(fā)生層11a、11b的陽(yáng)極3側(cè)的發(fā)光單元10a、10b的導(dǎo)電帶中，制作出發(fā)光激發(fā)狀態(tài)，而得以再利用。因此，隔著電荷發(fā)生層層疊而成的各發(fā)光單元的量子效率(此時(shí)定義為(表面上)通過(guò)各發(fā)光單元的電子(數(shù))/秒與各發(fā)光單元釋放的光子(數(shù))/秒的比)的總和作為本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件的量子效率，其值沒(méi)有上限。
單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件的亮度與電流密度大致成比例，為了得到高亮度，必然需要高電流密度。另一方面，元件壽命不與驅(qū)動(dòng)電壓成反比，而與電流密度成反比，因此高亮度發(fā)光輝縮短元件壽命。針對(duì)與此，本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件，例如在所希望的電流密度下得到n倍的亮度時(shí)，若將在陽(yáng)極和陰極間存在的相同構(gòu)成的發(fā)光單元作為n個(gè)，能在不提高電流密度的前提下實(shí)現(xiàn)n倍的亮度。n倍的亮度在不犧牲壽命的前提下即可實(shí)現(xiàn)。
此外，在單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件中，驅(qū)動(dòng)電壓的上升會(huì)導(dǎo)致電力變換效率(W/W)的降低。針對(duì)與此，本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件中，若使陽(yáng)極和陰極之間存在n個(gè)發(fā)光單元，則發(fā)光開(kāi)始電壓(turn on Volt age)等也大概變?yōu)閚倍，因此為了得到所希望的亮度的電壓也變?yōu)榇笾耼倍，量子效率(電流效率)也大致變?yōu)閚倍，因此原理上電力變換效率(W/W)不變。
根據(jù)本實(shí)施方式，由于存在多層發(fā)光單元，因此具有能減少元件短路的危險(xiǎn)性的優(yōu)點(diǎn)。單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件由于只有一個(gè)發(fā)光單元，因此當(dāng)受到發(fā)光單元中存在的針孔等的影響而導(dǎo)致在陽(yáng)極和陰極之間產(chǎn)生(電)短路時(shí)，有可能變成無(wú)發(fā)光元件。針對(duì)與此，本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件由于在陽(yáng)極和陰極之間層疊了多個(gè)發(fā)光單元而具有厚膜，能減少短路的危險(xiǎn)性。此外，即使某一特定的發(fā)光單元發(fā)生了短路，其他發(fā)光單元也能發(fā)光，能避免無(wú)發(fā)光的情況。特別是在恒定電流驅(qū)動(dòng)的情況下，驅(qū)動(dòng)電壓只降低與短路的發(fā)光單元相應(yīng)的程度，未短路的發(fā)光單元能正常發(fā)光。
此外，例如將有機(jī)EL元件用于單一矩陣構(gòu)造的顯示裝置時(shí)，由于電流密度的減少，因此與單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件的相比，能使布線電阻引起的電壓下降和基板溫度上升大幅減少。在該點(diǎn)上，本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件具有優(yōu)勢(shì)。
例如將有機(jī)EL元件用于均勻地大面積照射用途，特別是用于照明時(shí)，上述特征可以充分有利發(fā)揮作用。單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件中，電極材料、特別是以ITO等為代表的透明電極材料的比電阻(10-4Ω·cm)比金屬的比電阻(10-6Ω·cm)高2位左右，因此與給電部分的距離越遠(yuǎn)，施加于發(fā)光單元的電壓(V)(或電場(chǎng)E(V/cm))越低，結(jié)果可能引起給電部分附近和遠(yuǎn)處的亮度不均(亮度差)。針對(duì)與此，如本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件那樣在得到所希望的亮度時(shí)，若能比單一發(fā)光單元的有機(jī)EL元件相比大幅減少電流值，則可以降低電位，從而能夠得到大致均勻的大面積發(fā)光。
圖10(a)、(b)分別表示圖8所示的有機(jī)EL元件中的發(fā)光單元的帶能圖的一個(gè)例子的模式圖。
在上述有機(jī)EL元件中，當(dāng)空穴注入輸送層4的電離能為Ip1、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，可以如圖10(a)所示那樣Ip2＞Ip1、Ip2＞Ip3，也可以如圖10(b)所示那樣Ip1＝Ip2＝Ip3。當(dāng)空穴注入輸送層4的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電子親和力標(biāo)記為Ea2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3時(shí)，可以如圖10(a)所示那樣Ea1＞Ea2、Ea3＞Ea2，也可以如圖10(b)所示那樣Ea1＝Ea2＝Ea3。
在本發(fā)明中，由于電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip3，且空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea2，因此與上述第1實(shí)施方式同樣，能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、發(fā)光層和電子注入輸送層的各層的界面的劣化。由此，能夠得到效率高且壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。
在本實(shí)施方式中，如圖11所示那樣，可以在空穴注入輸送層4和發(fā)光層5之間形成第2空穴注入輸送層8，也可以在電子注入輸送層6和發(fā)光層5之間形成第2電子注入輸送層9。
圖12(a)、(b)分別是表示圖11所示的有機(jī)EL元件中的發(fā)光單元的能帶圖的一個(gè)例子的模式圖。
在上述有機(jī)EL元件中，當(dāng)空穴注入輸送層4的電離能為Ip1、第2空穴注入輸送層8的電離能為Ip4、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電離能為Ip2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電離能為Ip3、第2電子注入輸送層9的構(gòu)成材料的電離能為Ip5時(shí)，可以如圖12(a)所示那樣Ip2＞Ip4＞Ip1、Ip2＞Ip5＞Ip3，也可以如圖12(b)所示那樣Ip2＞Ip4＞Ip1、Ip2＝Ip5＝Ip3。另外，當(dāng)空穴注入輸送層4的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1、第2空穴注入輸送層8的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea4、發(fā)光層5的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2、電子注入輸送層6的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3、第2電子注入輸送層9的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea5時(shí)，可以如圖12(a)所示那樣Ea1＞Ea4＞Ea2、Ea3＞Ea5＞Ea2，也可以如圖12(b)所示那樣Ea1＝Ea4＝Ea3、Ea3＞Ea5＞Ea2。
在這樣的有機(jī)EL元件中，由于電子注入輸送層、第2電子注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2≥Ip5≥Ip3，且空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1≥Ea4≥Ea2，因此與上述情況同樣，能抑制驅(qū)動(dòng)過(guò)程中的空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層、發(fā)光層、第2電子注入輸送層、以及電子注入輸送層的各層的界面的劣化。由此，能夠得到效率高且壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。
在發(fā)光層的構(gòu)成材料的帶隙能較大、空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能Ip1和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能Ip2之差較大的情況下，通過(guò)按Ip1＜Ip4＜Ip2的方式在空穴注入輸送層和發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層，能從空穴注入輸送層通過(guò)第2空穴注入輸送層向發(fā)光層順利地輸送空穴。
另一方面，在發(fā)光層的構(gòu)成材料的帶隙能較大、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力Ea3和發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力Ea2的差較大的情況下，通過(guò)按Ea2＜Ea5＜Ea3的方式在電子注入輸送層和發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層，可以從電子注入輸送層通過(guò)第2電子注入輸送層向發(fā)光層順利地輸送電子。
在本實(shí)施形態(tài)中，跳躍分離得存在多個(gè)發(fā)光位置。目前為止，在隔著電荷發(fā)生層層疊多個(gè)發(fā)光單元的有機(jī)EL元件(多光子發(fā)射)中，伴隨元件厚度的變厚，干涉效果變得顯著，產(chǎn)生色調(diào)(即發(fā)光光譜形狀)大幅變化的不良現(xiàn)象。具體而言，發(fā)光光譜形狀發(fā)生變化，并且原來(lái)的發(fā)光峰位置的發(fā)光由于顯著的干涉效果而被抵消，結(jié)果導(dǎo)致發(fā)光效率大幅下降，產(chǎn)生發(fā)光的放射圖案的角度依存性。一般來(lái)說(shuō)，通過(guò)控制從發(fā)光位置到反射電極的光學(xué)膜厚，能對(duì)付由干涉效果產(chǎn)生的不良現(xiàn)象。
但是，即使通過(guò)控制光學(xué)膜厚能改善正面亮度，對(duì)于斜面的亮度而言，由于光路長(zhǎng)發(fā)生變化，因此存在由干涉效果導(dǎo)致亮度下降的傾向。
針對(duì)與此，在本實(shí)施方式中，不像原來(lái)那樣主要在發(fā)光層和阻擋層的界面上使空穴與電子再結(jié)合，而是在發(fā)光層內(nèi)全體使空穴與電子再結(jié)合，因此與原來(lái)的多光子發(fā)射相比較，能改善發(fā)光色的視角依存性。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件中的各構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。另外，關(guān)于陽(yáng)極、陰極和基板，與上述第1實(shí)施方式中記載的內(nèi)容一樣，因此這里省略說(shuō)明。
1.電荷發(fā)生層 本實(shí)施方式中，電荷發(fā)生層是指具有規(guī)定的比電阻的電絕緣性層，在施加電壓時(shí)，具有如下作用向元件的陰極方向注入空穴，向陽(yáng)極方向注入電子。
電荷發(fā)生層優(yōu)選比電阻為1.0×102Ω·cm以上，更優(yōu)選為1.0×105Ω·cm以上。
電荷發(fā)生層優(yōu)選可見(jiàn)光的透過(guò)率為50％以上。若可見(jiàn)光的透過(guò)率未達(dá)到上述范圍，則生成的光通過(guò)電荷發(fā)生層時(shí)被吸收，即使具有多個(gè)發(fā)光單元也可能得不到所希望的量子效率(電流效率)。
作為電荷發(fā)生層中使用的材料，只要是具有上述比電阻的材料即可，沒(méi)有特殊限制，可以使用無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)中的任一種。
其中，電荷發(fā)生層優(yōu)選含有通過(guò)氧化還原反應(yīng)能形成由自由基陽(yáng)離子和自由基陰離子形成的電荷移動(dòng)絡(luò)合物的2種不同的物質(zhì)。在這2種的物質(zhì)間，通過(guò)氧化還原反應(yīng)形成由自由基陽(yáng)離子和自由基陰離子形成的電荷移動(dòng)絡(luò)合物，該電荷移動(dòng)絡(luò)合物中的由自由基陽(yáng)離子(空穴)和自由基陰離子(電子)在施加電壓時(shí)分別向陰極方向或陽(yáng)極方向移動(dòng)，因而可以向與電荷發(fā)生層的陰極側(cè)連接的發(fā)光單元注入空穴，向與電荷發(fā)生層的陽(yáng)極側(cè)連接的發(fā)光單元注入電子。
電荷發(fā)生層可以是由2種不同的物質(zhì)分別形成的層層疊而成的層，也可以是含有2種不同物質(zhì)的單一的層。
作為電荷發(fā)生層中使用的2種物質(zhì)，優(yōu)選(a)電離能小于5.7eV、具有空穴輸送性即供電子性的有機(jī)化合物及(b)能與上述(a)的有機(jī)化合物通過(guò)氧化還原反應(yīng)形成電荷移動(dòng)絡(luò)合物的無(wú)機(jī)物質(zhì)或有機(jī)物質(zhì)。優(yōu)選在該(a)成分和(b)之間通過(guò)氧化還原反應(yīng)形成電荷移動(dòng)絡(luò)合物。
另外，關(guān)于構(gòu)成電荷發(fā)生層的2種物質(zhì)能否通過(guò)氧化還原反應(yīng)形成電荷移動(dòng)絡(luò)合物，可以用分光學(xué)分析手段來(lái)確認(rèn)。具體而言，2種物質(zhì)分別單獨(dú)在波長(zhǎng)800nm～2000nm的近紅外領(lǐng)域里沒(méi)有表示吸收光譜的峰，但若是2種物質(zhì)的混合膜，當(dāng)在波長(zhǎng)800nm～2000nm的近紅外領(lǐng)域里表示吸收光譜的峰，則認(rèn)為在2種物質(zhì)間明確存在電子移動(dòng)(或證據(jù))，可以確認(rèn)在2種物質(zhì)間通過(guò)氧化還原反應(yīng)形成電荷移動(dòng)絡(luò)合物。
(a)成分的有機(jī)化合物的電離能宜小于5.7eV。這是因?yàn)?，通常具有供電子性的有機(jī)化合物為了容易變成自由基陽(yáng)離子狀態(tài)，電離能優(yōu)選小于5.7eV。另一方面，若(a)成分的有機(jī)化合物的電離能為5.7eV以上，則很難和(b)成分的物質(zhì)引起氧化還原反應(yīng)，有可能難以形成電荷移動(dòng)絡(luò)合物。
作為(a)成分的有機(jī)化合物，例如可以列舉芳基胺化合物。芳基胺化合物優(yōu)選具有下述式(1)表示構(gòu)造。

這里，在上述式中，Ar1、Ar2、Ar3分別獨(dú)立地表示可以具有置換基的芳烴基。
作為這樣的芳基胺化合物，例如可以使用日本專利特開(kāi)2003-272860號(hào)公報(bào)中記載的芳基胺化合物。
關(guān)于(b)成分的物質(zhì)，例如可以列舉V2O5、Re2O7、4F-TCNQ等。作為(b)成分的物質(zhì)，還可以是空穴注入輸送層中使用的材料。
另外，關(guān)于電荷發(fā)生層，在日本專利特開(kāi)2003-272860號(hào)公報(bào)有詳細(xì)記載。
2.發(fā)光單元 本實(shí)施方式中的發(fā)光單元是在對(duì)置的陽(yáng)極和陰極之間形成多個(gè)發(fā)光單元、且按照空穴注入輸送層、發(fā)光層、電子注入輸送層的順序依次層疊而成的。構(gòu)成發(fā)光單元的空穴注入輸送層、發(fā)光層以及電子注入輸送層的各層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力滿足規(guī)定的關(guān)系。
在發(fā)光單元中，可以在發(fā)光層和空穴注入輸送層之間形成第2空穴注入輸送層。此時(shí)，優(yōu)選空穴注入輸送層、第2空穴注入輸送層以及發(fā)光層的各層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力滿足規(guī)定的關(guān)系。
在發(fā)光單元中，還可以在發(fā)光層和電子注入輸送層之間形成第2電子注入輸送層。此時(shí)，電子注入輸送層、第2電子注入輸送層以及發(fā)光層的各層的構(gòu)成材料的電離能和電子親和力優(yōu)選滿足規(guī)定的關(guān)系。
另外，關(guān)于發(fā)光層、空穴注入輸送層、電子注入輸送層、第2空穴注入輸送層及第2電子注入輸送層，與上述第1實(shí)施方式中記載的內(nèi)容同樣，因此這里省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，通過(guò)電荷發(fā)生層來(lái)層疊多個(gè)發(fā)光單元。作為發(fā)光單元的層疊數(shù)，只要是復(fù)數(shù)即2層以上即可，沒(méi)有特別的限定，例如可以是3層、4層或更多。該發(fā)光單元的層疊數(shù)優(yōu)選為能得到高亮度的數(shù)。
各發(fā)光單元的構(gòu)成可以相同也可以不同。
例如，可以層疊各自發(fā)出紅光、綠光及藍(lán)光的3層發(fā)光單元。此時(shí)，可以產(chǎn)生白光。將這種產(chǎn)生白光的有機(jī)EL元件用于照明用途時(shí)，可以得到大面積產(chǎn)生的高亮度。
當(dāng)制成發(fā)白光的有機(jī)EL元件時(shí)，各發(fā)光單元的發(fā)光強(qiáng)度和色相按它們組合后可以生成白光或近似白光的條件來(lái)選擇。作為能用于生成可視為白的發(fā)光單元，除上述紅光、綠光及藍(lán)光的組合以外，還有很多組合，例如可以列舉藍(lán)光和黃光、紅光和氰光或者綠光和品紅光的組合，可以如上所述那樣使用各自發(fā)出2種顏色的光的2層發(fā)光單元來(lái)生成白光。使用多種上述組合，也能得到有機(jī)EL元件。
利用發(fā)出藍(lán)光的有機(jī)EL元件，通過(guò)色變換方式，可以用于彩色表示裝置。目前，生成藍(lán)光的發(fā)光材料有壽命短這一不良現(xiàn)象，但本實(shí)施方式的有機(jī)EL元件由于效率高且壽命長(zhǎng)，因此適用于上述彩色表示裝置。
另外，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式。上述實(shí)施方式是例示，具有本發(fā)明權(quán)利要求書范圍內(nèi)記載的技術(shù)思想和實(shí)質(zhì)上相同的構(gòu)成并達(dá)到同樣作用效果的方式均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例 以下，用實(shí)施例和比較例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明。
首先，實(shí)施例中使用的材料的電離能和電子親和力如下述表1所示。
[表1] 另外，表1中，Ig、Ag、Is、As如下所述。
Ig單分子的電離能 Ag單分子的電子親和力 Is膜的電離能 As膜的電子親和力 Ig和Ag可以用如下方法來(lái)求得用分子軌道計(jì)算軟件Gaussian03，在B3LYP/6-31g(d)水平下使中性狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)最佳化，在電荷為正、負(fù)、中性的3軌道下，在B3LYP/6-311g++(d，p)水平下進(jìn)行能量計(jì)算，取它們的差。
Is可以用如下方法來(lái)求得通過(guò)真空蒸鍍將材料成膜，對(duì)形成的膜，用UPS(紫外光電子分光)、或(株)理研計(jì)器制作所制造的紫外光電子分光計(jì)測(cè)器AC-2或AC-3來(lái)測(cè)定電離能。
關(guān)于As，Is以及Ig的分級(jí)能引起的差針對(duì)電子，作為一次近似，取相同的值，因此通過(guò)As＝(Ig-Is)+Ag算出的值作為As。
這里，關(guān)于空穴注入層、空穴輸送層、發(fā)光層、電子輸送層、電子注入層的構(gòu)成材料的電離能Ip和電子親和力Ea的大小關(guān)系，如上述第1實(shí)施方式“1.電離能和電子親和力”一項(xiàng)所述，分別采用上述膜的電離能Is和膜的電子親和力As。另外，關(guān)于構(gòu)成發(fā)光層的摻雜材料和主體材料的電離能和電子親和力的大小關(guān)系，如上述第1實(shí)施方式“4.發(fā)光層”一項(xiàng)所述，分別采用上述單分子的電離能Ig和單分子的電子親和力Ag。
另外，上述電離能Is和電子親和力As含有±0.1eV的測(cè)定誤差。
[實(shí)施例1] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將spiro-DPVBi和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。
接著，在上述空穴注入層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為10nm的空穴輸送層。
然后，用下述式(2)表示的3-叔丁基-9，10-二(萘-2-基)蒽(TBADN)作為主體材料，使用下述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％、真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

然后，在上述發(fā)光層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚20nm的膜，形成電子輸送層。
接著，在上述電子輸送層上，將spiro-DPVBi和下述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。

最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al，作為陰極。
[比較例1] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將下述式(5)表示的N，N’-雙(萘-1-基)-N，N’-雙(苯基)對(duì)二氨基聯(lián)苯(α-NPD)和MoO3按重量比75∶25在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。

接著，在上述空穴注入層上，將上述式(5)表示的α-NPD在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為20nm的空穴輸送層。
然后，用spiro-DPVBi作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，將spiro-DPVBi和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％、真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚30nm的膜，形成發(fā)光層。
然后，在發(fā)光層上，將下述式(6)表示的Alq3在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚30nm的膜，形成電子輸送層。

接著，在上述電子輸送層上，將上述式(6)表示的Alq3和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。
最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al，作為陰極。
(評(píng)價(jià)) 圖13所示為實(shí)施例1和比較例1的有機(jī)EL元件的亮度-電壓特性，圖14所示為發(fā)光效率-電流密度特性。
從實(shí)施例1和比較例1的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由紅熒烯發(fā)出的黃光。在實(shí)施例1的有機(jī)EL元件中，正面亮度的發(fā)光效率為8.4cd/A，由通過(guò)觀測(cè)向所有角度放射的發(fā)光得到的光子數(shù)和投入的電子數(shù)算出外部量子收率，結(jié)果為2.3％。另一方面，在比較例1的有機(jī)EL元件中，雖然亮度-電壓特性良好，但正面亮度的發(fā)光效率為4.4cd/A，外部量子收率為1.2％。關(guān)于壽命特性，以250A/m2的恒定電流密度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，在實(shí)施例1的有機(jī)EL元件中，維持3700小時(shí)亮度保持率為100％以上，亮度減半的推定時(shí)間為10000小時(shí)以上。另一方面，在比較例1的有機(jī)EL元件中，在2000小時(shí)時(shí)亮度減半。
[實(shí)施例2] (有機(jī)EL元件的制作) 除了將空穴輸送層的膜厚改為20nm、將發(fā)光層的膜厚改為35nm、將電子注入輸送層的膜厚改為45nm以外，與實(shí)施例1同樣地制作有機(jī)EL元件。
[實(shí)施例3] (有機(jī)EL元件的制作) 除了將空穴輸送層的膜厚改為30nm、將發(fā)光層的膜厚改為10nm、將電子注入輸送層的膜厚改為60nm以外，與實(shí)施例1同樣地制作有機(jī)EL元件。
(評(píng)價(jià)) 圖15所示為實(shí)施例1～實(shí)施例3的有機(jī)EL元件的亮度-電壓特性，圖16所示為發(fā)光效率-電流密度特性。
將實(shí)施例1～實(shí)施例3的有機(jī)EL元件進(jìn)行比較，關(guān)于亮度-電壓特性，發(fā)光層的膜厚為35nm的實(shí)施例2的有機(jī)EL元件顯示良好的結(jié)果，關(guān)于發(fā)光效率，發(fā)光層的膜厚為70nm的實(shí)施例1的有機(jī)EL元件得到最好的特性。
[實(shí)施例4] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將spiro-DPVBi和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。
接著，在上述空穴注入層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為10nm的空穴輸送層。
然后，用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用下述式(7)表示的N，N，N’，N’-四-對(duì)-甲苯基-蒽-9，10-二胺(蒽二胺)作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，將TBADN和蒽二胺以蒽二胺濃度為5wt％、真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

然后，在上述發(fā)光層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚20nm的膜，形成電子輸送層。
接著，將spiro-DPVBi和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。
最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al，作為陰極。
(評(píng)價(jià)) 圖17所示為實(shí)施例4的有機(jī)EL元件的亮度-電壓特性，圖18所示為發(fā)光效率-電流密度特性，圖19所示為壽命特性。
從實(shí)施例4的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由蒽二胺發(fā)出的綠光。另外，正面亮度的發(fā)光效率為15cd/A，由通過(guò)觀測(cè)向所有角度放射的發(fā)光得到的光子數(shù)和投入的電子數(shù)算出外部量子收率，結(jié)果為4.6％。關(guān)于壽命特性，在250A/m2的恒定電流密度下進(jìn)行測(cè)定，推側(cè)亮度減半為止的時(shí)間為6000小時(shí)，證實(shí)壽命特性良好。
在電子注入輸送層側(cè)，預(yù)測(cè)與實(shí)施例1不同，形成注入阻擋層，但結(jié)果顯示發(fā)光效率提高。從實(shí)施例4可知，通過(guò)在發(fā)光層的主體材料的Ig、Ag產(chǎn)生的帶隙內(nèi)存在發(fā)光摻雜物的Ig、Ag，能得到效率高且壽命長(zhǎng)的元件。
[實(shí)施例5] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將spiro-DPVBi和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。
接著，在上述空穴注入層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為10nm的空穴輸送層。
然后，用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％、真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚70nm的膜，形成發(fā)光層。
然后，在上述發(fā)光層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚20nm的膜，形成電子輸送層。
接著，在上述電子輸送層上，將spiro-DPVBi和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。然后，以蒸鍍速度

蒸鍍厚2nm的Al。
接著，在上述Al膜上，將上述式(5)表示的α-NPD和MoO3按重量比4∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚20nm的膜，形成電荷發(fā)生層。
接著，在上述電荷發(fā)生層上，將spiro-DPVBi和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍總厚度為10nm的膜，形成空穴注入層。
然后，在上述空穴注入層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍膜厚18nm的膜，形成空穴輸送層。
接著，用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％、真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚60nm的膜，形成發(fā)光層。
然后，在上述發(fā)光層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚27nm的膜，形成電子輸送層。
接著，在上述電子輸送層上，將spiro-DPVBi和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍膜厚20nm的膜。
最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al作為陰極。
(評(píng)價(jià)) 圖20所示為實(shí)施例1、實(shí)施例5的有機(jī)EL元件的亮度-電壓特性，圖21所示為發(fā)光效率-電流密度特性，圖22所示為壽命特性。
從實(shí)施例5的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由紅熒烯發(fā)出的黃光。另外，正面亮度的發(fā)光效率為16.5cd/A，由通過(guò)觀測(cè)向所有角度放射的發(fā)光得到的光子數(shù)和投入的電子數(shù)算出外部量子收率，結(jié)果為5.0％。關(guān)于壽命特性，在250A/m2的恒定電流密度下進(jìn)行測(cè)定，推側(cè)亮度減半為止的時(shí)間為10000小時(shí)以上，證實(shí)壽命特性良好。
[實(shí)施例6] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將spiro-DPVBi和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。
接著，在上述空穴注入層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為10nm的空穴輸送層。
然后，用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以TBADN蒸鍍速度

將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％蒸鍍厚70nm的膜，形成發(fā)光層。
然后，在上述發(fā)光層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚20nm的膜，形成電子輸送層。
接著，在上述電子輸送層上，將spiro-DPVBi和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。
最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al作為陰極。此時(shí)，以與ITO線正交且發(fā)光區(qū)域?yàn)?mm的方式，借助硬掩模將Al膜形成線狀。
[實(shí)施例7] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例6同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以TBADN蒸鍍速度

將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％來(lái)形成厚30nm的膜，然后提高紅熒烯的蒸鍍速度使紅熒烯濃度從1wt％上升至3wt％的同時(shí)，形成厚10nm的膜，然后使紅熒烯濃度為3wt％來(lái)形成厚30nm的膜，形成發(fā)光層。
[實(shí)施例8] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例6同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以TBADN蒸鍍速度

將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為3wt％來(lái)形成厚30nm的膜，然后降低紅熒烯的蒸鍍速度使紅熒烯濃度從3wt％下降至1wt％的同時(shí)，形成厚10nm的膜，然后使紅熒烯濃度為1wt％來(lái)形成厚30nm的膜，形成發(fā)光層。
[實(shí)施例9] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例6同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以TBADN蒸鍍速度

將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為3wt％來(lái)形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。
(評(píng)價(jià)) 圖23所示為實(shí)施例6～實(shí)施例9的有機(jī)EL元件的亮度-電壓特性，圖24所示為發(fā)光效率-電流密度特性。另外，表2所示為實(shí)施例6～實(shí)施例9的有機(jī)EL元件的發(fā)光效率、外部量子收率以及壽命。
[表2]
從實(shí)施例6～實(shí)施例9的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由紅熒烯發(fā)出的黃光。關(guān)于壽命特性，在250A/m2的恒定電流密度下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，實(shí)施例6～實(shí)施例8的有機(jī)EL元件均維持3700小時(shí)以上亮度保持率為100％以上，亮度減半的推定時(shí)間為10000小時(shí)以上。在實(shí)施例6～實(shí)施例9中使用的空穴注入輸送層、發(fā)光層、電子注入輸送層的構(gòu)成材料的組合中，通過(guò)使發(fā)光摻雜物紅熒烯的濃度梯度在陽(yáng)極側(cè)較高，證實(shí)能提高發(fā)光效率和外部量子收率。
[實(shí)施例10] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將spiro-DPVBi和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。
接著，在上述空穴注入層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為10nm的空穴輸送層。
用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯和上述式(7)表示的蒽二胺作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以TBADN的蒸鍍速度

將TBADN和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％來(lái)形成厚35nm的膜，然后，將TBADN和蒽二胺以蒽二胺濃度為10wt％來(lái)形成厚35nm的膜，形成發(fā)光層。
然后，在上述發(fā)光層上，將spiro-DPVBi在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚20nm的膜，形成電子輸送層。
接著，在上述電子輸送層上，將spiro-DPVBi和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。
最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al作為陰極。此時(shí)，以與ITO線正交且發(fā)光區(qū)域?yàn)?mm的方式，借助硬掩模將Al膜形成線狀。
[實(shí)施例11] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例10同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用上述式(7)表示的蒽二胺作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以TBADN蒸鍍速度

將TBADN和蒽二胺以蒽二胺濃度為10wt％來(lái)形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。
(評(píng)價(jià)) 圖25所示為實(shí)施例10的有機(jī)EL元件的亮度-電壓特性，圖26所示為發(fā)光效率-電流密度特性，圖27所示為壽命特性。另外，表3所示為實(shí)施例6、10、11的有機(jī)EL元件的發(fā)光效率、外部量子收率和壽命。
[表3]
實(shí)施例6、實(shí)施例10、實(shí)施例11的有機(jī)EL元件得到良好的發(fā)光效率、外部量子收率。另外，關(guān)于實(shí)施例10的有機(jī)EL元件的壽命特性，在250A/m2的恒定電流密度下進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，推測(cè)亮度減半的推定時(shí)間為8000小時(shí)以上。
[實(shí)施例12] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用下述式(8)表示的BAlq(Bis-(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium)作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將BAlq和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％來(lái)形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

[實(shí)施例13] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用下述式(9)表示的CBP作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將CBP和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％來(lái)形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

[實(shí)施例14] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用下述式(10)表示的spiro-6P作為主體材料，使用上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將spiro-6P和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％來(lái)形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

(評(píng)價(jià)) 從實(shí)施例12～14的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由紅熒烯發(fā)出的黃光。這些有機(jī)EL元件的正面亮度的發(fā)光效率、由通過(guò)觀測(cè)向所有角度放射的發(fā)光得到的光子數(shù)和投入的電子數(shù)算出外部量子收率、以及1mA的恒定電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)光亮度減半時(shí)的時(shí)間如表4所示。
[表4] [實(shí)施例15] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用下述式(11)表示的2，5，8，11-四叔丁基苝(TBPe)作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將TBADN和TBPe以TBPe濃度為1wt％來(lái)真空蒸鍍形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

[實(shí)施例16] (有機(jī)EL元件的制作) 首先，在玻璃基板上準(zhǔn)備以2mm寬的線狀將ITO圖案化得到的ITO基板作為陽(yáng)極。在該ITO基板上，將TBADN和MoO3按重量比67∶33在真空度10-5Pa的條件下，通過(guò)共蒸鍍，以

的蒸鍍速度形成總膜厚為10nm的膜，形成空穴注入層。
接著，在上述空穴注入層上，將TBADN在真空度10-5Pa的條件下，以

的蒸鍍速度真空蒸鍍形成膜厚為10nm的空穴輸送層。
用上述式(10)表示的spiro-6P作為主體材料，使用上述式(11)表示的TBPe作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在上述空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將spiro-6P和TBPe以TBPe濃度為1wt％來(lái)形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。
然后，在上述發(fā)光層上，將TBADN在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍厚10nm的膜，形成電子輸送層。
接著，在上述電子輸送層上，將TBADN和上述式(4)表示的Liq按重量比1∶1在真空度10-5pa的條件下，以蒸鍍速度

共蒸鍍厚12nm的膜，形成電子注入層。
最后，在上述電子注入層上以蒸鍍速度

蒸鍍厚100nm的Al作為陰極。
(評(píng)價(jià)) 從實(shí)施例15、實(shí)施例16的有機(jī)EL元件觀測(cè)到藍(lán)色發(fā)光。這些有機(jī)EL元件的正面亮度的發(fā)光效率、由通過(guò)觀測(cè)向所有角度放射的發(fā)光得到的光子數(shù)和投入的電子數(shù)算出外部量子收率、以及1mA的恒定電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)光亮度減半時(shí)的時(shí)間如表5所示。
[表5] [實(shí)施例17] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用下述式(12)表示的DCJTB作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將TBADN和DCJTB以DCJTB濃度為1wt％來(lái)真空蒸鍍形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

[實(shí)施例18] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(2)表示的TBADN作為主體材料，使用下述式(12)表示的DCJTB和上述式(3)表示的紅熒烯作為成為發(fā)光中心的發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

將TBADN和DCJTB以及紅熒烯以DCJTB濃度為1wt％、紅熒烯濃度為1wt％來(lái)真空蒸鍍形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。
(評(píng)價(jià)) 從實(shí)施例17、實(shí)施例18的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由DCJTB發(fā)出的紅光。這些有機(jī)EL元件的正面亮度的發(fā)光效率、由通過(guò)觀測(cè)向所有角度放射的發(fā)光得到的光子數(shù)和投入的電子數(shù)算出外部量子收率、以及1mA的恒定電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)光亮度減半時(shí)的時(shí)間如表6所示。
摻雜DCJTB以及紅熒烯的情況(實(shí)施例17)與摻雜有DCJTB的情況(實(shí)施例16)相比，提高了紅色特性。
[表6] [實(shí)施例19] (有機(jī)EL元件的制作) 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(10)表示的spiro-6P作為主體材料，使用上述式(11)表示TBPe以及上述式(3)表示的紅熒烯作為發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，首先將spiro-6P和TBPe以TBPe濃度為1wt％在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍形成厚35nm的膜，然后將spiro-6P和紅熒烯以紅熒烯濃度為1wt％在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍形成厚35nm的膜，形成發(fā)光層。
(評(píng)價(jià)) 從實(shí)施例19的有機(jī)EL元件觀測(cè)到由TBPe和紅熒烯發(fā)出的白光。該有機(jī)EL元件的正面亮度的發(fā)光效率為8cd/A，外部量子收率為3％，1mA的恒定電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)光亮度減半的時(shí)間為2000小時(shí)。
[實(shí)施例20] 按如下操作來(lái)形成發(fā)光層，除此以外均與實(shí)施例1同樣操作來(lái)制作有機(jī)EL元件。
使用上述式(9)表示的CBP作為主體材料，使用下述式(13)表示Ir(piq)3作為發(fā)光摻雜物，在空穴輸送層上，將CBP和Ir(piq)3以Ir(piq)3濃度為5wt％在真空度10-5Pa的條件下，以蒸鍍速度

真空蒸鍍形成厚70nm的膜，形成發(fā)光層。

(評(píng)價(jià)) 該有機(jī)EL元件的正面亮度的發(fā)光效率為5cd/A，外部量子收率為5％，在1000cd/m2下開(kāi)始發(fā)光的壽命時(shí)間為2000小時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
具有陽(yáng)極和形成于所述陽(yáng)極上的空穴注入輸送層、形成于所述空穴注入輸送層上的發(fā)光層、形成于所述發(fā)光層上的電子注入輸送層和形成于所述電子注入輸送層上的陰極，
當(dāng)所述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，所述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)所述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，所述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
2.一種有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
在對(duì)置的陽(yáng)極和陰極之間具有多個(gè)依次層疊有空穴注入輸送層、發(fā)光層和電子注入輸送層的發(fā)光單元，在相鄰的所述發(fā)光單元間形成有電荷發(fā)光層，
當(dāng)所述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，所述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)所述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，所述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
當(dāng)所述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip1時(shí)，Ip1＜Ip2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～權(quán)利要求3中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
當(dāng)所述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea3時(shí)，Ea2＜Ea3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述空穴注入輸送層和所述電子注入輸送層含有能輸送空穴和電子的雙極性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述空穴注入輸送層中含有的雙極性材料與所述電子注入輸送層中含有的雙極性材料相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述發(fā)光層含有能輸送空穴和電子的雙極性材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述空穴注入輸送層中含有的雙極性材料與所述電子注入輸送層中含有的雙極性材料、所述發(fā)光層中含有的雙極性材料相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求5至權(quán)利要求8中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述雙極性材料為聯(lián)苯乙烯基芳烴衍生物、多芳香族化合物、芳香族縮環(huán)化合物類、咔唑衍生物或雜環(huán)化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述雙極性材料為4，4’-雙(2，2-二苯基-乙烯-1-基)聯(lián)苯(DPVBi)、螺-4，4’-雙(2，2-苯基-乙烯-1-基)聯(lián)苯(spiro-DPVBi)、4，4’-雙(咔唑-9-基)聯(lián)苯(CBP)、2，2’，7，7’-四(咔唑-9-基)-9，9’-螺-聯(lián)芴(spiro-CBP)、4，4”-二(N-咔唑基)-2’，3’，5’，6’-四苯基-對(duì)三聯(lián)苯(CzTT)、1，3-雙(咔唑-9-基)-苯(m-CP)、3-叔丁基-9，10-二(萘-2-基)蒽(TBADN)或下述式(I)表示的化合物，
11.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求10中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述空穴注入輸送層至少在與所述陽(yáng)極的界面、或至少在與所述陽(yáng)極及所述電荷發(fā)生層的界面具有空穴注入輸送層用有機(jī)化合物與氧化性摻雜物混合而成的區(qū)域，且所述電子注入輸送層至少在與所述陰極的界面、或至少在與所述陰極及所述電荷發(fā)生層的界面具有電子注入輸送層用有機(jī)化合物與還原性摻雜物混合而成的區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述氧化性摻雜物是金屬氧化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述金屬氧化物為MoO3或V2O5。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述還原性摻雜物是金屬、金屬化合物或有機(jī)金屬絡(luò)合物中的任一種。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述金屬、金屬化合物或有機(jī)金屬絡(luò)合物含有功函數(shù)為4.2eV以下的、選自堿金屬、堿土類金屬以及包含稀土類金屬的過(guò)渡金屬中的至少1種金屬。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
在所述空穴注入輸送層與所述發(fā)光層之間形成第2空穴注入輸送層，當(dāng)所述第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea4時(shí)，Ea1≥Ea4≥Ea2，且當(dāng)所述第2空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip4時(shí)，Ip1＜Ip4＜Ip2。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求16中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
在所述電子注入輸送層與所述發(fā)光層之間形成第2電子注入輸送層，當(dāng)所述第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip5時(shí)，Ip2≥Ip5≥Ip3，且當(dāng)所述第2電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea5時(shí)，Ea2＜Ea5＜Ea3。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求17中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述發(fā)光層含有主體材料和發(fā)光摻雜物，所述發(fā)光層中的所述發(fā)光摻雜物的濃度有分布。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求18中任一項(xiàng)所述的有機(jī)電致發(fā)光元件，其特征在于，
所述發(fā)光層含有主體材料和2種以上的發(fā)光摻雜物。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供不具有防止空穴和電子向?qū)﹄姌O滲透的層、且效率高、壽命長(zhǎng)的有機(jī)EL元件。本發(fā)明通過(guò)提供具有如下特征的有機(jī)EL元件來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，該有機(jī)EL元件具有陽(yáng)極和形成于上述陽(yáng)極上的空穴注入輸送層、形成于上述空穴注入輸送層上的發(fā)光層、形成于上述發(fā)光層上的電子注入輸送層、形成于上述電子注入輸送層上的陰極，當(dāng)上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電離能為Ip2，上述電子注入輸送層的構(gòu)成材料的電離能為Ip3時(shí)，Ip2≥Ip3，且當(dāng)上述空穴注入輸送層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea1，上述發(fā)光層的構(gòu)成材料的電子親和力為Ea2時(shí)，Ea1≥Ea2。
文檔編號(hào)H01L51/50GK101611505SQ20088000510
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2008年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月19日
發(fā)明者飯泉安廣, 小田敦, 城戶淳二, 森利隆 申請(qǐng)人:大日本印刷株式會(huì)社, 財(cái)團(tuán)法人山形縣產(chǎn)業(yè)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)