专利名称：有机发光层材料、有机发光层形成用涂布液、有机发光元件以及光源装置的制作方法
有机发光层材料、有机发光层形成用涂布液、有机发光元件
以及光源装置
技术领域：
本发明涉及有机发光层材料、使用有机发光层材料的有机发光层形成用涂布液、 使用有机发光层形成用涂布液的有机发光元件以及使用有机发光元件的光源装置。
背景技术：
有机LED的制造方法大体上分为真空蒸镀法和涂布法。其中，涂布法具有大面积 成膜容易、材料的利用效率高等优点。为了采用涂布法，必须减少有机LED的层数，要求发 光层成为单层。迄今为止，作为具有单层发光层的有机白色发光元件，专利文献1报导了一种单 层型白色发光有机EL元件，它是一种在电极之间至少插入包含含有(a)聚合物和(b)发光 中心形成化合物的组合物的单层发光层的有机EL元件，其特征在于，在上述组合物中平衡 良好地包含电子输送性的材料和空穴输送性的材料，上述聚合物本身的发光色呈现蓝色或 者是波长比蓝色短的颜色，上述发光中心形成化合物的两种以上，以分子分散状态存在于 上述聚合物中，各个发光中心形成化合物各自单独地发光，通过将上述两种以上发光中心 形成化合物组合使用，可以使得，作为有机EL元件全体的发色光可见白色光。近年来，有机发光元件作为新一代平面型光源受到人们的重视。该有机发光元件 具有自发光、广视角、高速应答特性、色调效果好等优良的特性。作为有机发光元件的一例， 其构成是在玻璃基板上形成ITO等的透明电极、包含空穴输送层、发光层、电子输送层等的 有机层、以及低功函数的反射电极。发出的光透过电极而从基板侧背面射出。作为有机发光元件的制造方法，可采用真空蒸镀法或喷墨法、印刷法等。真空蒸镀 法中，是将有机材料在真空中加热蒸发，从而在基板上成膜。由于能够通过蒸镀速度来控制 膜厚、浓度等并且能够容易形成叠层结构，因此可以简便地制成具有所需结构的有机发光 元件。然而，材料的利用效率低和基板尺寸难以增大等，这些都是存在的课题。喷墨法和印 刷法等湿式法在形成叠层结构时，由于必须控制下部材料的溶解性，因此，在叠层结构的形 成方面具有难点，但是材料的利用效率高，也容易大面积化，因此可以期待作为低成本的制 造方法。为了将有机发光元件用作光源，必须是白色发光。为了实现优良色调效果的白色 发光，必须是按照红、蓝、绿3色发光的有机白色发光元件。作为采用湿式法制作有机白色发光元件的方法，公开了在发光层中混合进发出 红、蓝、绿的发光掺杂剂的方法。例如，专利文献1公开的方法是，使用聚乙烯基咔唑作为发 光层的主体材料，使红、蓝、绿的掺杂剂以低浓度(0.01 5摩尔％)分散于其中，由此实现 白色发光。先有技术文献专利文献专利文献1特开平9-63770号公报
发明内容发明所要解决的课题以往的有机发光元件中，红色掺杂剂、绿色掺杂剂和蓝色掺杂剂没有相分离，这样 虽然容易控制掺杂剂量，但却难以获得白色发光，这是存在的问题。本发明的目的在于，提供容易控制掺杂剂量的有机发光层材料、使用有机发光层 材料的有机发光层形成用涂布液、使用有机发光层形成用涂布液的有机发光元件以及使用 有机发光元件的光源装置。另外，按照以往的涂布法制作的有机发光元件中，绿色掺杂剂浓度为0. 02摩 尔％，红色掺杂剂浓度为0. 02摩尔％和0. 015摩尔％，非常低，难以控制掺杂剂浓度，这是 存在的问题。本发明的目的在于，提供能够简便地进行白色发光的有机发光层材料、使用有机 发光层材料的有机发光层形成用涂布液、使用有机发光层形成用涂布液的有机发光元件以 及使用有机发光元件的光源装置。用于解决课题的手段为了解决上述课题，本发明的有机发光元件具有第一电极、第二电极、以及配置在 第一电极和第二电极之间的发光层，其特征在于，发光层含有主体材料、红色掺杂剂和蓝色 掺杂剂，其中，红色掺杂剂具有用于向上述第一电极侧移动的第一功能性基团。另外，本发明是用于上述有机发光元件的发光层形成用涂液，其特征在于，发光层 形成用涂液含有溶剂、主体材料、红色掺杂剂和蓝色掺杂剂。还有，本发明是用于上述有机发光元件的发光层形成用材料，其特征在于，发光层 形成用材料含有主体材料、红色掺杂剂、蓝色掺杂剂和绿色掺杂剂。另外，为了解决上述课题，本发明是有机发光元件，具有第一电极、第二电极、以及 配置在第一电极和第二电极之间的发光层，其特征在于，发光层含有主体材料、红色掺杂剂 和绿色掺杂剂，其中，红色掺杂剂在上述发光层内具有浓度梯度。再有，本发明是用于上述有机发光元件的发光层形成用涂液，其特征在于，发光层 形成用涂液含有溶剂、主体材料、红色掺杂剂和绿色掺杂剂。另外，本发明是用于上述有机发光元件的发光层形成用材料，其特征在于，发光层 形成用材料含有主体材料、红色掺杂剂、蓝色掺杂剂和绿色掺杂剂。另外，本发明是光源装置，其特征在于具备上述有机发光元件。发明的效果根据本发明，可以提供既容易控制掺杂剂量又能获得白色发光的有机发光层材 料、使用有机发光层材料的有机发光层形成用涂布液、使用有机发光层形成用涂布液的有 机发光元件以及使用有机发光元件的光源装置。上述以外的课题、构成和效果可通过以下 的实施方案的说明来了解。根据本发明，可以提供能够简便地获得白色发光的有机发光层材料、使用有机发 光层材料的有机发光层形成用涂布液、使用有机发光层形成用涂布液的有机发光元件以及 使用有机发光元件的光源装置。
图1为白色发光元件中的各材料的能量图。图2为本发明中有机发光元件的一个实施方案中的截面图。图3为本发明的白色发光元件的一个实施方案的截面图。图4为实施例1的白色发光元件的能量图。符号说明1空穴注入层
2空穴输送层
3发光层
4主体材料
5红色掺杂剂材料
6绿色掺杂剂材料
7蓝色掺杂剂材料
8电子输送层
9电子注入层
10基板11下部电极12上部电极13有机层
具体实施方式
以下利用附图等详细地说明本发明。按照以往的涂布法制作的有机发光元件中，绿色掺杂剂浓度为0. 02摩尔％，红色 掺杂剂浓度为0. 02摩尔％和0. 015摩尔％，非常低，掺杂剂浓度变得难以控制。另外，由于 各掺杂剂间的能量移动、发光区域中的载体(# Y U 7 )封入不充分等原因，得不到充分的 发光效率。另外，以往的方法中，具有发光效率低、掺杂剂量难以控制等课题。其原因是掺杂 剂之间的能量移动。发光掺杂剂的激发能量按照蓝色掺杂剂、绿色掺杂剂、红色掺杂剂的顺 序变小。因此，容易沿着从蓝色掺杂剂向绿色掺杂剂、从绿色掺杂剂向红色掺杂剂引起能量 移动。如果形成在一个发光层中具有3色发光掺杂剂的结构，则3色的发光掺杂剂相互靠 近地存在。因此，变得容易引起能量移动。在引起能量移动的状态下，容易向激发能量最小 的红色掺杂剂移动，因此，蓝色发光变弱，得不到高效率的白色发光。因此，为了充分地引起 蓝色发光，必须显著减少绿色掺杂剂的量和红色掺杂剂的量。因此，在本发明的一个实施例中所述的发光层，包括主体材料和在制膜时局部存 在的具有取代基的掺杂剂。掺杂剂在制膜时局部存在于发光层表面或与下部层的界面附 近。此处，局部存在于电极附近是指在该层中的浓度在固定的电极附近增高。因此，采用湿 式法形成的发光层实际上与3层叠层而成的发光层具有同等的功能。通过形成这种结构， 可以使得在界面附近以外的区域中，不同发光色的发光掺杂剂相互间的距离变宽。即，难以 引起掺杂剂之间的能量移动。因此，掺杂剂量的控制变得容易。因此，可以容易地形成白色发光元件。图2为本发明的一个实施方案中所述的有机白色发光元件的截面图。该有机白 色发光元件具有作为第一电极的上部电极112、作为第二电极的下部电极111以及有机层 113。从图2的下侧按照基板110、下部电极11、有机层13、上部电极12的顺序配置，图2的 有机白色发光元件为从下部电极11侧取出发光层103发出的光的底部发射型。此处，下 部电极11为作为阳极的透明电极，上部电极12为作为阴极的反射电极。有机层13可以是 只含发光层3的单层结构，或者也可以是包含电子注入层109、电子输送层108、空穴输送层 102和空穴注入层101中任何一层以上的多层结构。通过具备图1中用于有机发光元件中 的驱动回路、箱体等，从而形成光源装置。发光层3含有主体成分和掺杂成分。掺杂成分包括红色掺杂剂、绿色掺杂剂和蓝 色掺杂剂。发光层3的形成用材料包括主体成分、红色掺杂剂、绿色掺杂剂和蓝色掺杂剂。 但是，如果要形成白色光，作为发光层3的形成用材料，即使只含有主体成分、红色掺杂剂 和蓝色掺杂剂也是可以的。在发光层3内，各掺杂剂材料不均勻地存在于各区域，从而形成 疑似的叠层结构。首先说明发光层的构成。〈相分离〉为了在单层发光层中发出白色的光而将红色掺杂剂、绿色掺杂剂和蓝色掺杂剂混 合的情况下，在周围存在不同颜色的掺杂剂。激发能量以某种概率向相邻的分子移动。例 如，当绿色掺杂剂或者红色掺杂剂与蓝色掺杂剂相邻地存在时，激发能量就会从蓝色掺杂 剂向绿色掺杂剂或者红色掺杂剂的低能量侧移动，从而难以发出白色的光。因此，通过在发 光层内使各掺杂剂自发地发生相分离，从而使其不与低能量的掺杂剂相邻，这样，即使在涂 布型白色发光元件中也可以高效率地发出白色的光。该情况下，即使掺杂剂浓度高也可以 发出白色的光。本发明中，作为使其自发地相分离的方法，通过将适当的功能性基团加成到 各发光掺杂剂中来实现。<主体材料>作为主体材料104，优选使用咔唑衍生物、芴衍生物或者芳基硅烷衍生物等。为了 获得高效率地发光，优选主体材料的激发能量比蓝色掺杂剂的激发能量充分大。予以说明， 激发能量使用发光光谱来测定。<红色掺杂剂>作为红色掺杂剂材料105的主骨架，可举出例如红荧烯、(E)-2-(2-(4-( 二甲氨 基)苯乙烯基)-6_甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(DCM)及其衍生物、铱配合物(双 (1-苯基异喹啉)(乙酰丙酮)铱(III)等)、锇配合物、铕配合物。其中，从发光特性方面 考虑，更优选由(化1)表示的铱配合物，进一步优选具有乙酰丙酮部位的配合物。式中Xl 表示含有N的芳香族杂环，X2表示芳香族烃环或者芳香族杂环。
权利要求
1.有机发光元件，具有第一电极、第二电极、以及配置在上述第一电极和上述第二电极 之间的发光层，其特征在于，上述发光层含有主体材料、红色掺杂剂和蓝色掺杂剂，上述红色掺杂剂具有用于向上述第一电极侧移动的第一功能性基团。
2.权利要求1所述的有机发光元件，其中，上述第一功能性基团为选自氟代烷基、全氟烷基、烷基(C的个数为10以上)、全氟聚醚 基和甲硅烷氧基中的1个以上的功能性基团。
3.权利要求1所述的有机发光元件，其中，上述红色掺杂剂为由下述(化1)表示的铱配合物
4.权利要求1所述的有机发光元件，其中， 上述发光层含有绿色掺杂剂，上述绿色掺杂剂具有用于向上述第二电极拉近的第二功能性基团。
5.权利要求4所述的有机发光元件，其中，上述第二功能性基团具有选自羟基(-0H)、巯基(-SH)、羧基(-C00H)、磺基(-SO3H)、1、 Br、Cl、F、SCN、CN、NH2, NO2和联吡啶基中的1个以上的功能性基团。
6.权利要求4所述的有机发光元件，其中，在上述第二电极与上述发光层之间配置有空穴输送层，上述第二功能性基团为选自苯 基氨基、哦唑基、咔唑基和腙部位中的1个以上的功能性基团。
7.权利要求4所述的有机发光元件，其中，上述蓝色掺杂剂的最低空轨道能量的绝对值大于上述绿色掺杂剂的最低空轨道能量 的绝对值。
8.权利要求1所述的有机发光元件，其中， 上述发光层是采用涂布法来制成的。
9.发光层形成用涂液，用于权利要求1所述的有机发光元件中，其中， 发光层形成用涂液含有溶剂、主体材料、红色掺杂剂和蓝色掺杂剂。
10.发光层形成用涂液，用于权利要求4所述的有机发光元件，其中，发光层形成用涂液含有溶剂、主体材料、红色掺杂剂、蓝色掺杂剂和绿色掺杂剂。
11.权利要求9所述的发光层形成用涂液，其中，用于上述发光层形成用涂液的溶剂含有第一溶剂和第二溶剂， 上述第一溶剂的沸点高于第二溶剂的沸点，上述第一溶剂对于上述红色掺杂剂为贫溶剂。
12.发光层形成用材料，用于权利要求1所述的有机发光元件，其中， 发光层形成用材料含有主体材料、红色掺杂剂和蓝色掺杂剂。
13.发光层形成用材料，用于权利要求4所述的有机发光元件，其中， 发光层形成用材料含有主体材料、红色掺杂剂、蓝色掺杂剂和绿色掺杂剂。
14.光源装置，具备权利要求1所述的有机发光元件。
15.有机发光元件，具有第一电极、第二电极、以及配置在上述第一电极和上述第二电 极之间的发光层，其特征在于，上述发光层含有主体材料、红色掺杂剂和蓝色掺杂剂， 上述红色掺杂剂在上述发光层内具有浓度梯度。
16.权利要求15所述的有机发光元件，其特征在于，上述红色掺杂剂具有用于在上述第一电极附近局部存在的第一取代基。
17.权利要求15所述的有机发光元件，其特征在于，上述第一取代基含有氟代烷基、全氟烷基、烷基(C的个数为10以上)、全氟聚醚基、甲 硅烷氧基中的一个以上的官能团。
18.权利要求15所述的有机发光元件，其特征在于， 上述红色掺杂剂为由下述(化幻表示的铱配合物
19.权利要求15所述的有机发光元件，其中， 上述发光层含有蓝色掺杂剂，上述蓝色掺杂剂具有用于向上述第二电极拉近的第二取代基。
20.权利要求15所述的有机发光元件，其特征在于，上述第二取代基包含芳基氨基、咔唑基、腙部位中的一个以上的官能团。
21.权利要求15所述的有机发光元件，其特征在于， 在上述第二电极与上述发光层之间配置有空穴输送层，上述第二取代基包含羟基、羧基、磺基、I、Br、Cl、F、SCN、CN、NH2, NO2、联吡啶基中的一 个以上的官能团。
22.权利要求16所述的有机发光元件，其特征在于， 上述主体材料具有上述第一取代基。
23.发光层形成用涂液，用于权利要求15所述的有机发光元件，其中， 上述发光层形成用涂液含有溶剂、主体材料、红色掺杂剂和绿色掺杂剂。
24.发光层形成用涂液，用于权利要求19所述的有机发光元件，其中，上述发光层形成用涂液含有溶剂、主体材料、红色掺杂剂、绿色掺杂剂和蓝色掺杂剂。
25.权利要求15所述的有机发光元件，其特征在于， 含有金属氧化物微粒。
26.权利要求19所述的有机发光元件，其中，上述蓝色掺杂剂的最低空轨道的能量处于上述发光层与上述第二电极之间，低于与上 述发光层相邻的层的最低空轨道的能量。
27.发光层形成用材料，用于权利要求15所述的有机发光元件，其中， 发光层形成用材料含有主体材料、红色掺杂剂和绿色掺杂剂。
28.发光层形成用材料，用于权利要求19所述的有机发光元件，其中， 发光层形成用材料含有主体材料、红色掺杂剂、蓝色掺杂剂和绿色掺杂剂。
全文摘要
本发明涉及有机发光层材料、使用有机发光层材料的有机发光层形成用涂布液、使用有机发光层形成用涂布液的有机发光元件以及使用有机发光元件的光源装置，提供容易既能容易控制掺杂剂量又能获得白色发光的有机发光元件。该有机发光元件具有第一电极(12)、第二电极(11)、以及配置在第一电极和第二电极之间的发光层(3)，发光层含有主体材料(4)、红色掺杂剂材料(5)、绿色掺杂剂材料(6)和蓝色掺杂剂材料(7)，红色掺杂剂具有用于向第一电极侧移动的第一功能性基团，绿色掺杂剂具有用于向第二电极拉近的第二功能性基团。
文档编号C09K11/06GK102130305SQ20101025580
公开日2011年7月20日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年1月20日
发明者佐久间广贵, 佐佐木洋, 荒谷介和 申请人:株式会社日立制作所