JP2004288379A - Organic electroluminescent element, display device, and lighting device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic electroluminescent element with high luminous brightness and excellent durability, a display device using it, and further a white color light-emitting organic electroluminescent element with high luminous brightness and excellent durability as well as a lighting device equipped with the same. <P>SOLUTION: The organic electroluminescent element is provided with a light-emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound. A compound containing a bicyclo[1.1.1]pentane skeleton is contained in either of the layers constituting the element. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【００３７】
【化３】

【００３８】
【化４】

【００３９】
【化５】

【００４０】
【化６】

【００４１】
【化７】

【００４２】
【化８】

【００４３】
【化９】

【００４４】
【化１０】

【００４５】
【化１１】

【００４６】
【化１２】

【００４７】
【化１３】

【００４８】
【化１４】

【００４９】
上記一般式（１）で表される化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する、下記に示すような何れの層（例えば、正孔輸送層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層等）に含有していてもよいが、特に後述するようにホスト化合物として発光層に含有する場合、または発光層に隣接する層に含有する場合に、更に高発光輝度を示し、且つ耐久性が向上した有機エレクトロルミネッセンス素子が提供できることがわかった。
【００５０】
本発明の一般式（１）で表される化合物の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成するいずれか１層中での含有量としては、５０質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは８０〜９５質量％であり、特に好ましくは９０〜９５質量％である。
【００５１】
本発明の一般式（１）で表される化合物は従来公知の方法によって製造が可能であるが、例えば、下記の合成方法を参照して合成できる。
【００５２】
《合成例１：化合物Ａ−１の合成》
【００５３】
【化１５】

【００５４】
反応生成物１の合成は以下の文献を参照した。Ｍａｔｔｈｉａｓ Ｍｅｓｓｎｅｒ ｅｔ ａｌ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（２０００）１１３７及びＪ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌ Ｒｅｈｍ ｅｔ ａｌ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（１９９９）２０７９。
【００５５】
トリス（４−ブロモフェニル）アミン（４ｇ）、反応生成物１（１０ｇ）を含むＴＨＦ溶液（５０ｍｌ）、ＰｄＣｌ_２（ＣＨ_３ＣＮ）_２（１０ｍｇ）を含むＴＨＦ溶液中で、２５℃で３日間攪拌し、得られた反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、再結晶法により、目的物Ａ−１（０．８ｇ）を得た。更に、昇華精製を行うことによりＡ−１（０．５ｇ）得た。
【００５６】
化合物Ａ−１の分子構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及びマススペクトルにより目的物であることを確認した。
【００５７】
《合成例２：化合物Ｃ−６の合成》
【００５８】
【化１６】

【００５９】
［１．１．１］プロペランの合成は、以下の文献を参照した。Ｊ．Ｄ．Ｄａｎｉｅｌ Ｒｅｈｍ ｅｔ ａｌ．Ｅｕｒ．Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．（２００１）１０４９。また、３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾールは３−アミノ−６−メチル−９−エチルカルバゾールのサンドマイヤー反応により合成した。
【００６０】
３−ヨード−６−メチル−９−エチルカルバゾール（６．７ｇ）とマグネシウム（０．５ｇ）をエーテル中、攪拌することによりグリニャール試薬を調製し、［１．１．１］プロペラン（０．２３ｇ）を含むＴＨＦ溶液を滴下し、ＰｄＣｌ_２（ＣＨ_３ＣＮ）_２（７ｍｇ）を加えて、室温で４８ｈ攪拌することにより得られた反応生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、再結晶法により、目的物Ｃ−６（１．３ｇ）を得た。更に、昇華精製を行うことにより、化合物Ｃ−６（１．０ｇ）得た。
【００６１】
化合物Ｃ−６の分子構造は、ＮＭＲ（核磁気共鳴スペクトル）及びマススペクトルにより目的物であることを確認した。
【００６２】
《ホスト化合物》：発光層中の主成分
本発明に係るホスト化合物について説明する。
【００６３】
ここで、「ホスト化合物」とは、２種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物」という。例えば、発光層を化合物ａ、化合物ｂという２種で構成し、その混合比がａ：ｂ＝１０：９０であれば化合物ａがドーパント化合物であり、化合物ｂがホスト化合物である。更に、発光層を化合物ａ、化合物ｂ、化合物ｃの３種から構成し、その混合比がａ：ｂ：ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物ａ、化合物ｂがドーパント化合物であり、化合物ｃがホスト化合物である。
【００６４】
ここで、本発明に係るホスト化合物としては、前記一般式（１）で表される化合物、従来公知の燐光性化合物、後述する蛍光性化合物等を用いることができる。
【００６５】
《燐光性化合物》：発光層中のドーパント化合物の一種
本発明に係る、ドーパント化合物として用いられる燐光性化合物について説明する。
【００６６】
「燐光性化合物」とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上の化合物である。燐光量子収率は好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．１以上である。上記燐光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係る燐光性化合物は、任意の溶媒の何れかにおいて上記燐光量子収率が達成されることが好ましい。
【００６７】
本発明に係る燐光性化合物としては、元素周期表で８族〜１０族の金属を含有する錯体系化合物が好ましく、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、ロジウム化合物、パラジウム化合物または白金化合物（白金錯体系化合物）等が挙げられ、中でも最も好ましく用いられるのはイリジウム化合物である。
【００６８】
ホスト化合物、及びドーパント化合物として燐光性化合物を各々含有する発光層を有する本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、素子を構成するいずれか１層は、前記一般式（１）で表される化合物とを含有する発光層を少なくとも有し、発光極大波長が５００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６９】
ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、発光材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高いことが好ましい。ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、発光材料の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上１．３８倍以下であることが好ましい。ホスト化合物の最低励起三重項エネルギー準位は、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることが好ましい。
【００７０】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層を構成する材料の最低励起三重項エネルギー準位よりも高いことが好ましい。
【００７１】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位は、発光層を構成する材料の最低励起三重項エネルギー準位の１．０５倍以上、１．３８倍以下であることが好ましい。
【００７２】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光層に隣接する層に含まれる有機材料の最低励起三重項エネルギー準位が、６８ｋｃａｌ／ｍｏｌ（２８４．９ｋＪ／ｍｏｌ）以上、９０ｋｃａｌ／ｍｏｌ（３７７．１ｋＪ／ｍｏｌ）以下であることが好ましい。
【００７３】
以下に、本発明に係る燐光性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。また、これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。
【００７４】
【化１７】

【００７５】
【化１８】

【００７６】
【化１９】

【００７７】
《蛍光性化合物》
本発明に用いられる蛍光性化合物について説明する。
【００７８】
本発明では、ホスト化合物と燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有してもよい。この場合、ホスト化合物と燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）としての電界発光は蛍光性化合物からの発光が得られる。蛍光性化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上であることが好ましく、更に好ましくは３０％以上である。
【００７９】
具体的な蛍光性化合物としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【００８０】
ここでの蛍光量子収率も、前記第４版実験化学講座７の分光ＩＩの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。
【００８１】
前記燐光性化合物は、前記のような燐光量子収率が２５℃において０．００１以上である他、前記ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長い燐光発光極大波長を有するものである。これにより、例えば、ホストとなる蛍光性化合物の発光極大波長より長波の燐光性化合物を用いて燐光性化合物の発光、即ち三重項状態を利用した、ホスト化合物の蛍光極大波長よりも長波において電界発光するＥＬ素子を得ることができる。従って、用いられる燐光性化合物の燐光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。
【００８２】
例えば、３５０〜４４０ｎｍの領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物をホスト化合物として用い、例えば、緑の領域に燐光を有するイリジウム錯体を用いることで緑領域に電界発光する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００８３】
また、別の形態では、前記のように、ホスト化合物としての蛍光性化合物ａと燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有するもう一つの蛍光性化合物ｂを少なくとも１種含有する場合もあり、蛍光性化合物ａと燐光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物Ｂからの発光を得ることもできる。
【００８４】
本発明に用いられる蛍光性化合物が発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【００８５】
《有機エレクトロルミネッセンス素子の層構成》
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）の層構成について説明する。
【００８６】
本発明の有機ＥＬ素子は、一対の電極（陽極、陰極）の間に、少なくとも１層の発光層を挟持した構造を有する。ここで、発光層は広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことであり、具体的には陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する化合物を含有する層のことを指す。
【００８７】
本発明の有機ＥＬ素子は、必要に応じ発光層の他に正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層及び陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で挟持された構造をとる。具体的には以下に示される構造が挙げられる。
【００８８】
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ｉｉ）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（ｉｉｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ｉｖ）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《発光層》
本発明に係る発光層について説明する。
【００８９】
本発明では、上記一般式（１）で表される化合物を用いて発光層を形成することが好ましい。ここでその形成方法としては、例えば、蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により薄膜を形成することができるが、本発明では特に分子堆積膜が好ましい。ここで、分子堆積膜とは上記化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態、または液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、分子堆積膜はＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と、凝集構造、高次構造の相違やそれに起因する機能的な相違により区別することができる。
【００９０】
また、この発光層は特開昭５７−５１７８１号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に発光材料として上記化合物を溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法などにより塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
【００９１】
（発光層の膜厚）
このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、５ｎｍ〜５μｍの範囲に膜厚調整することが好ましい。
【００９２】
次に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等、発光層と組み合わせて有機ＥＬ素子を構成するその他の層について説明する。
【００９３】
《正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層》
本発明に用いられる正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、その上、発光層に陰極、電子注入層、または電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。
【００９４】
《正孔注入材料、正孔輸送材料》
この正孔注入層、正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝性材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものや、ＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００９５】
上記正孔注入材料、正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性の何れかを有するものであり、有機物、無機物の何れであってもよい。この正孔注入材料、正孔輸送材料としては、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、または、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００９６】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベン；Ｎ−フェニルカルバゾール、更に米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（α−ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）などが挙げられる。
【００９７】
更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００９８】
または、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。この正孔注入層、正孔輸送層は上記正孔注入材料、正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。
【００９９】
（正孔注入層の膜厚、正孔輸送層の膜厚）
正孔注入層、正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、５ｎｍ〜５μｍ程度での範囲に調整することが好ましい。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１００】
《電子輸送層、電子輸送材料》
本発明に係る電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１０１】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１０２】
更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１０３】
または、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）など、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１０４】
その他、メタルフリーまたはメタルフタロシアニン、更にはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。または、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１０５】
この電子輸送層は上記化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。
【０１０６】
（電子輸送層の膜厚）
電子輸送層の膜厚は特に制限はないが、５ｎｍ〜５μｍの範囲に調整することが好ましい。この電子輸送層はこれらの電子輸送材料一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、或いは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【０１０７】
また、本発明においては、蛍光性化合物は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に前記燐光性化合物のホスト化合物となる蛍光性化合物と同じ領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有させてもよく、それにより更にＥＬ素子の発光効率を高めることができる。これらの正孔輸送層や電子輸送層に含有される蛍光性化合物としては、発光層に含有されるものと同様に蛍光極大波長が３３０〜４４０ｎｍ、更に好ましくは３６０〜４１０ｎｍの範囲にある蛍光性化合物が用いられる。
【０１０８】
《基盤（支持体ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基盤は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、または透明のものであれば特に制限はない。本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基盤としては、例えば、ガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【０１０９】
光透過性プラスチックフィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【０１１０】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１１１】
まず適当な基板上に所望の電極用物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる薄膜を形成させる。
【０１１２】
更に、陽極と発光層または正孔注入層の間、及び陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【０１１３】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【０１１４】
陽極バッファー層は、特開平９−４５４７９号公報、同９−２６００６２号公報、同８−２８８０６９号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【０１１５】
陰極バッファー層は、特開平６−３２５８７１号公報、同９−１７５７４号公報、同１０−７４５８６号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウム、酸化リチウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【０１１６】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【０１１７】
更に上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、例えば、特開平１１−２０４２５８号公報、同１１−２０４３５９号公報、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していてもよい。
【０１１８】
バッファー層は、陰極バッファー層または陽極バッファー層の少なくとも何れか１つの層内に一般式（１）で表される化合物の少なくとも１種が存在して、発光層として機能してもよい。
【０１１９】
《電極》
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は陰極と陽極からなる。この有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Ａｕなどの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【０１２０】
上記陽極は蒸着やスパッタリングなどの方法によりこれらの電極物質の薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、或いはパターン精度をあまり必要としない場合（１００μｍ以上程度）は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、または陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１２１】
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化などに対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。または、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。尚、発光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極の何れか一方が、透明または半透明であれば発光効率が向上するので好都合である。
【０１２２】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
次に、有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
【０１２３】
薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法が好ましい。薄膜化に真空蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０^−６〜１０^−３Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１２４】
前記の様に、適当な基板上に所望の電極用物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陰極を設け、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫してこの様に正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、発光層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた有機ＥＬ素子に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧５〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。または、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更に、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１２５】
《表示装置》
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を２種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【０１２６】
《白色発光有機ＥＬ素子、照明装置》
本発明は実質白色の発光を生じる有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものであるが、現在のところ単一の発光材料で白色発光を示すものがないため、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ている。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の３原色の３つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した２つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【０１２７】
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数の燐光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光または燐光で発光する発光材料と発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよい。
【０１２８】
発光層の材料としては特に制限はなく、ＣＦ特性に対応した波長範囲に適合するように、公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよいが、特に燐光を利用して発光する素子を形成する場合に用いられる発光ホストとしては、カルバゾール誘導体、ビフェニル誘導体、スチリル誘導体、ベンゾフラン誘導体、チオフェン誘導体、アリールシラン誘導体等の部分構造を単位として含む材料が挙げられる。なかでもカルバゾール誘導体とビフェニル誘導体は高い発光効率を示す好ましい発光材料である。
【０１２９】
正孔輸送層を設ける場合は、材料に特に制限はないが、アノード電極からの正孔を発光する層に伝達する機能を有していればよく、従来、光導電材料において、正孔の電荷注入材料として慣用されているものや、ＥＬ素子の正孔輸送層に用いられている公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３０】
電子輸送層を設ける場合においても、特に制限がなく、カソード電極からの電子を発光する層に伝達する機能を有していれば、従来公知の材料の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１３１】
本発明の白色有機エレクトロルミネッセンス素子は、基本的にはドーパントを混合するだけで、発光層もしくは正孔輸送層或いは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分けるなど単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で、例えば、電極膜を形成でき、生産性も向上するものである。この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機ＥＬ装置と異なり、素子自体が発光白色である。
【０１３２】
このようにして得られた白色表示素子に直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、白色の発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更に、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１３３】
本発明の白色発光有機ＥＬ素子は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源に用いることができるが、家庭用照明用、車内照明、また露光光源のような一種のランプとして、また液晶表示装置のバックライトとして表示装置にも有用に用いられる。
【０１３４】
その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。
【０１３５】
【発明の実施の形態】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１３６】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１３７】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０１３８】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１３９】
図２は、表示部Ａの模式図である。
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。
【０１４０】
図においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１４１】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１４２】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１４３】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
図３は、画素の模式図である。
【０１４４】
画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１４５】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１４６】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０１４７】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０１４８】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１４９】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１５０】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１５１】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１５２】
図４は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０１５３】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。
【０１５４】
パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
【０１５５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【０１５６】
実施例１
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製》
陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１５０ｎｍの膜厚で製膜した透明基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ−４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極（陽極）を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコール中で超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。
【０１５７】
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方モリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにカルバゾール誘導体（ＣＢＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソクプロイン（ＢＣＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに燐光性化合物（Ｉｒ−１２）を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ_３を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０１５８】
次いで、真空槽を４×１０^−４Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚４５ｎｍの正孔輸送層を設けた。更に、ＣＢＰ（ホスト化合物として使用）と燐光性化合物Ｉｒ−１２（ドーパント化合物として使用）の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、各々蒸着速度０．１ｎｍ／秒、０．０１ｎｍ／秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して膜厚２０ｎｍの発光層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、更に、Ａｌｑ_３の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／秒で前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０１５９】
引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して、陰極バッファー層、陰極を各々形成し、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１（比較例）を作製した。図５に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の概略模式図を示す。
【０１６０】
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９の作製》
上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の作製において、発光層の形成に用いたホスト化合物ＣＢＰの代わりに表１に示す化合物に置き換えた以外は、全く同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９を作製した。
【０１６１】
【化２０】

【０１６２】
【化２１】

【０１６３】
得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜ＯＬＥＤ１−９の各々について下記のような評価を行った。
【０１６４】
《発光輝度》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物（Ｉｒ−１２）からの青色の発光を示した。
【０１６５】
次いで、まず上記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下の測定条件下において、２５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下で発光させた際の発光輝度（ｃｄ／ｍ^２）を測定した。ここで、発光輝度の測定はＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いた。
【０１６６】
次いで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の測定と同様にして、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−２〜１−９について発光輝度を求めた。表１に発光輝度を記載するにあたっては、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の測定値を各々１００とし、相対値で示す。
【０１６７】
《耐久性》
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１〜１−９の各々において、１０ｍＡ／ｃｍ^２の一定電流で駆動したときの初期輝度が半分に低下するのに要した時間、即ち半減時間を耐久性の指標として示す。表１において、各有機ＥＬ素子の半減時間（耐久性）は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。得られた結果を表１に示す。
【０１６８】
【表１】

【０１６９】
表１から得られた結果を詳細に説明すると、ＣＢＰや比較化合物２のように、平面性が高い化合物ではバンドギャップが狭く、青色に発光する燐光性化合物のホスト化合物としては発光輝度の点で劣っていることが判る。また、比較化合物１においては、従来用いられているＣＢＰと比べてバンドギャップが広く、発光輝度の点では改善されているが、耐久性の点では満足な結果が得られないことが判る。
【０１７０】
一方、本発明の前記一般式（１）で表されるカルバゾール誘導体化合物をホスト化合物として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）は、発光輝度が高く、且つ耐久性が良好なことから、有機ＥＬ素子として非常に有用であることがわかった。
【０１７１】
また、燐光性化合物（Ｉｒ−１２）を、Ｉｒ−１またはＩｒ−９に変更した以外は、同様にして作製した有機ＥＬ素子においても上記と同様の効果が得られた。特に、耐久性については大幅な改善がみられた。尚、Ｉｒ−１を用いた素子からは緑色の発光が、Ｉｒ−９を用いた素子からは赤色の発光が得られた。
【０１７２】
実施例２
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の正孔輸送層におけるα−ＮＰＤを表２に示す化合物に置き換えた以外は、同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７を作製した。
【０１７３】
次いで、得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１〜２−７について、実施例１と同様の方法を用いて発光輝度、及び半減時間（耐久性）を測定した。得られた結果を表２に示す。
【０１７４】
【表２】

【０１７５】
表２から、本発明の試料は発光輝度が高く、且つ耐久性にも優れていることが明らかである。また、本発明の前記一般式（１）で表される化合物を正孔輸送層に用いた有機ＥＬ素子は、発光輝度が改善されているのが分かるが、特に耐久性の面で、半減時間（耐久性）が顕著に改善されることが判る。
【０１７６】
実施例３
《有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−７の作製》
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の電子輸送層におけるＢＣＰを表３に示す化合物に置き換えた以外は、同様にして有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−７を作製した。
【０１７７】
【化２２】

【０１７８】
次いで、得られた有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ３−１〜３−７について、実施例１と同様の方法を用いて発光輝度、及び半減時間（耐久性）を測定した。得られた結果を表３に示す。
【０１７９】
【表３】

【０１８０】
表３から、本発明の試料は発光輝度が高く、且つ耐久性にも優れていることが明らかである。また、本発明の前記一般式（１）で表される化合物を電子輸送層に用いた有機ＥＬ素子は、発光輝度が改善されているのが分かるが、特に耐久性の面で、半減時間（耐久性）が顕著に改善されることが判る。
【０１８１】
実施例４
実施例１で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に記載のような形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製し、図２には、作製した前記表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１８２】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高く耐久性の良好な、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【０１８３】
実施例５
《白色発光有機ＥＬ素子の作製》
酸素プラズマにより白色発光有機ＥＬ素子を形成するベースフィルム表面のエッチングを行った。次に、エッチングを行ったベースフィルム上にスパッタ法によりＩＴＯを１００ｎｍの膜厚で成膜し、透明電極層となる透明なアノード電極を形成した。次に、真空蒸着法を用いて、１００ｍｍ×１００ｍｍの開口部をもつステンレス薄膜板をマスクとして利用して、真空度１０^−４Ｐａの環境下で、抵抗加熱によりα−ＮＰＤを蒸着レート５Å／ｓで蒸着して２０ｎｍ膜厚で成膜して正孔輸送層とした。次に、正孔輸送層の上にマスクを利用して、抵抗加熱により発光ホストであるＣＢＰを蒸着レート５Å／ｓ、燐光ドーパントＩｒ−６を蒸着レート０．０５Å／ｓ、燐光ドーパントＩｒ−１２を蒸着レート０．２Å／ｓで共蒸着して３０ｎｍの膜厚で成膜して発光層とした。次に、発光層の上にマスクを利用して抵抗加熱によりＢＣＰを蒸着レート５Å／ｓで蒸着して１０ｎｍ膜厚で成膜し、正孔阻止層を兼ねた電子輸送層とした後、更にＡｌｑ_３を蒸着レート５Å／ｓで蒸着して４０ｎｍ膜厚で成膜し、ＢＣＰ層とＡｌｑ_３層による積層構成の電子輸送層を形成した。
【０１８４】
次に、所定の電極パターン形状の開口部をもつステンレス薄膜板のマスクを利用して、抵抗加熱によりフッ化リチウムを蒸着レート０．１Å／ｓで蒸着して０．５ｎｍの膜厚で成膜した後、アルミニウムを蒸着レート１０Å／ｓで蒸着して１００ｎｍの膜厚で成膜して反電極層となるメタルカソード電極を形成して、比較例としての白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を作製した。
【０１８５】
更に、発光ホストとして用いる化合物を表４に示す化合物に置き換えた以外は、白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１と同様にして白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−２〜４−９を作製した。
【０１８６】
これらにより構成された白色発光有機ＥＬ素子は、ＣＢＰまたは本発明の化合物と、そして燐光ドーパントのＩｒ−６、Ｉｒ−１２の燐光を利用した２つの発光極大波長をもつ発光が同時に行われることによって白色発光を実現するものである。
【０１８７】
作製した白色発光有機ＥＬ素子の評価を以下のようにして行い、結果を表４に示す。
【０１８８】
《発光輝度》
白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物からの白色の発光を示した。温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で２５ｍＡ／ｃｍ^２の定電流条件下で発光させた際の発光輝度（ｃｄ／ｍ^２）を測定した。発光輝度は白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を１００とした時の相対値で表した。発光輝度についてはＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いて測定した。
【０１８９】
《耐久性》
１０ｍＡ／ｃｍ^２の一定電流で駆動したときに初期輝度が元の半分に低下するのに要した時間である半減寿命時間を指標として表した。半減寿命時間についても白色発光有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ４−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１９０】
【表４】

【０１９１】
表４に明らかであるとおり、本発明の白色発光有機エレクトロルミネッセンス素子は高い発光輝度、更に大幅に改善された耐久性を有している。またその他、本発明の化合物を発光ホストに用いて構成した素子においても同様の効果が得られた。
【０１９２】
【発明の効果】
本発明により、発光輝度が高く、且つ耐久性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及びそれを用いた表示装置、照明装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部Ａの模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
【図５】有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の概略模式図である。
【符号の説明】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence device (also referred to as an organic EL device), a display device, and a lighting device.
[0002]
[Prior art]
As a light-emitting electronic display device, there is an electroluminescence display (ELD). ELD includes an inorganic electroluminescent element (inorganic EL element) and an organic electroluminescent element (organic EL element). Inorganic electroluminescent elements have been used as flat light sources, but a high AC voltage is required to drive the light emitting elements.
[0003]
An organic electroluminescence element has a configuration in which a light-emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode. Electrons and holes are injected into the light-emitting layer and recombination causes exciton (exciton) to be generated. It is an element that emits light by using light emission (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is generated and deactivated, and can emit light at a voltage of several V to several tens of volts. Because of this, it is rich in viewing angle, has high visibility, and is a thin-film type completely solid-state device, and thus has attracted attention from the viewpoint of space saving and portability.
[0004]
However, there is a demand for an organic EL device that emits light with high power and high efficiency with lower power consumption for an organic EL device for practical use in the future.
[0005]
For example, in the specification of Japanese Patent No. 3093796, a stilbene derivative, a distyrylarylene derivative, or a tristyrylarylene derivative is doped with a small amount of a fluorescent substance to achieve an improvement in light emission luminance and a long life of the element.
[0006]
Further, an element having an organic light emitting layer in which an 8-hydroxyquinoline aluminum complex is used as a host compound and a small amount of a phosphor is added thereto (JP-A-63-264692), and an 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound A device having an organic light emitting layer doped with a quinacridone dye (Japanese Patent Laid-Open No. 3-255190) is known.
[0007]
As described above, by doping the phosphor having a high fluorescence quantum yield, the emission luminance is improved as compared with the conventional device.
[0008]
However, the light emission from the doped small amount of phosphor is light emission from an excited singlet. When light emission from an excited singlet is used, the generation ratio between a singlet exciton and a triplet exciton is 1: 1. 3, the generation probability of the luminescent excited species is 25%, and the light extraction efficiency is about 20%. Therefore, the limit of the external extraction quantum efficiency (ηext) is 5%. However, since Princeton University reported an organic EL device using phosphorescence from an excited triplet (MA Baldo et al., Nature, 395, 151-154 (1998)), Research into phosphorescent materials has become active (e.g., MA Baldo et al., Nature, 403, 17, 750-753 (2000); U.S. Patent No. 6,097,147). Specification). When the excited triplet is used, the upper limit of the internal quantum efficiency is 100%, so that the luminous efficiency is up to four times in principle compared to the case of the excited singlet, and the performance almost equal to that of the cold cathode tube is obtained. It is also applicable to applications and is attracting attention.
[0009]
When the phosphorescent compound is used as a dopant, the host needs to have a light emission maximum wavelength in a shorter wavelength region than the light emission maximum wavelength of the phosphorescent compound, but there are other conditions to be satisfied. I understand that.
[0010]
In the The 10th International Works on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu), some reports have been made on phosphorescent compounds. For example, Ikai et al. Use a hole transporting compound as a host for a phosphorescent compound. Also, M. E. FIG. Tompson et al. Use various electron-transporting materials as a host of a phosphorescent compound and dope them with a novel iridium complex. Further, Tsutsui et al. Have obtained high luminous efficiency by introducing a hole blocking layer.
[0011]
As for the host compound of the phosphorescent compound, for example, C.I. Adachi et al. , Appl. Phys. Lett. 77, p. 904 (2000), etc., but it is necessary to take a newer approach to the properties required for the host compound in order to obtain a high-brightness organic electroluminescent device. .
[0012]
However, none of the reports has obtained a configuration capable of achieving both improvement in light emission luminance and durability.
[0013]
On the other hand, in an element having a light emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound, examples of applying a carbazole derivative as the host compound include 4,4′-N, N′-dicarbazole. -Biphenyl (CBP) and the like are the most common, but the use of these conventional carbazole derivatives has not achieved both luminous efficiency and durability. In particular, satisfactory luminous efficiency has not been obtained for light having a shorter wavelength than green light.
[0014]
As carbazole derivatives other than CBP, carbazoles having a specific structure are disclosed in JP-A-2001-257076, JP-A-2002-105445, and the like, and polymer types are disclosed in JP-A-2001-313179, JP-A-2002-75645, and the like. Derivatives are described (for example, see Patent Document 1), but a configuration that can achieve both emission luminance and durability has not been obtained.
[0015]
Further, at present, since there is no single light emitting material that emits white light, a plurality of light emitting colors are simultaneously emitted by a plurality of light emitting materials to obtain white light by mixing colors. As a combination of a plurality of emission colors, a combination containing three emission maximum wavelengths of the three primary colors of blue, green, and red, or a combination of two emission maximums using a complementary color relationship such as blue and yellow, blue-green and orange, etc. Although a device containing a wavelength is conceivable, any device that emits white light with high efficiency has not been found for white as long as blue light is used.
[0016]
[Patent Document 1]
JP 2002-100476 A
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an organic electroluminescent element having high light emission luminance and excellent durability, and a display device using the same, and further, a white light emitting organic electroluminescence element having high light emission luminance and excellent durability, And a lighting device having the same.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention has been achieved by the following constitutions.
[0019]
1) In an organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound, any of the layers constituting the device contains a compound containing a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton. An organic electroluminescence device characterized by the above-mentioned.
[0020]
2) The organic electroluminescent device according to the item 1, wherein the compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton is represented by the general formula (1).
[0021]
3) In the general formula (1), R ₁ ~ R ₈ The organic electroluminescent device according to the above 2), wherein at least one of the above is an aryl group.
[0022]
4) The organic electroluminescent device according to 2) or 3), wherein the compound represented by the general formula (1) has a molecular weight of 350 to 2,000.
[0023]
5) The organic electroluminescent device according to any one of 1) to 4) above, wherein a compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton is contained in the light emitting layer as a host compound.
[0024]
6) The organic electroluminescent device according to any one of 1) to 4) above, wherein a compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton is contained in a layer adjacent to the light emitting layer.
[0025]
7) The organic electroluminescent device according to any one of 1) to 6) above, wherein the phosphorescent compound is an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound.
[0026]
8) The organic electroluminescent device according to 7), wherein the phosphorescent compound is an iridium compound.
[0027]
9) A display device comprising the organic electroluminescent element according to any one of 1) to 8).
[0028]
10) In an organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound, any of the layers constituting the device contains a compound containing a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton. An organic electroluminescent device, wherein light emission is substantially white.
[0029]
11) A lighting device comprising the organic electroluminescence element according to 10).
[0030]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present inventors have conducted extensive studies on phosphorescent materials, and as a result, have found that a compound containing a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton has excellent heat resistance and exhibits phosphorescence at a relatively short wavelength. The present inventors have found that when an organic electroluminescence device is produced using the compound of the present invention, the emission luminance and emission life of the device are improved, and the present invention has been accomplished.
[0031]
In particular, the present invention provides an organic electroluminescent element which achieves both emission luminance and emission lifetime (durability) in blue light emission, and a display device having high emission luminance and excellent durability using the organic electroluminescence element of the present invention. I found what I could do.
[0032]
Furthermore, a white light-emitting organic electroluminescence element containing a compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton was also excellent in light emission luminance and light emission life, and could provide a favorable lighting device.
[0033]
<< Compound containing bicyclo [1.1.1] pentane skeleton >>
The compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton according to the present invention will be described. As the compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton in the present invention, a compound represented by the above general formula (1) is preferably used.
[0034]
First, general formula (1) will be described.
Where R ₁ ~ R ₈ Represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and has a structure in which at least one is substituted with an aryl group. R ₁ ~ R ₈ Examples of the monovalent substituent represented by an alkyl group (methyl group, ethyl group, i-propyl group, hydroxyethyl group, methoxymethyl group, trifluoromethyl group, t-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, Benzyl, etc.), aryl (phenyl, naphthyl, p-tolyl, p-chlorophenyl, etc.), alkenyl (vinyl, propenyl, styryl, etc.), alkynyl (ethynyl, etc.), alkyloxy Group (methoxy group, ethoxy group, i-propoxy group, butoxy group, etc.), aryloxy group (phenoxy group, etc.), alkylthio group (methylthio group, ethylthio group, i-propylthio group, etc.), arylthio group (phenylthio group, etc.) , Amino group, alkylamino group (dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group ), Arylamino group (anilino group, diphenylamino group, etc.), halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, etc.), cyano group, nitro group, heterocyclic group (pyrrole group, pyrrolidyl group, pyrazolyl group) , An imidazolyl group, a pyridyl group, a benzimidazolyl group, a benzothiazolyl group, a benzoxazolyl group, etc.), a silyl group (a trimethylsilyl group, a t-butyldimethylsilyl group, a dimethylphenylsilyl group, a triphenylsilyl group, etc.). . Each substituent may further have a substituent. Further, the substituents may be bonded to each other to form a ring. Further, the molecular weight of the general formula (1) is more preferably from 350 to 2,000.
[0035]
Specific examples of the compounds are shown below, but the compounds in the present invention are not limited thereto.
[0036]
Embedded image

[0037]
Embedded image

[0038]
Embedded image

[0039]
Embedded image

[0040]
Embedded image

[0041]
Embedded image

[0042]
Embedded image

[0043]
Embedded image

[0044]
Embedded image

[0045]
Embedded image

[0046]
Embedded image

[0047]
Embedded image

[0048]
Embedded image

[0049]
The compound represented by the general formula (1) may be any of the following layers (for example, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole block layer, and an electron transport layer) constituting an organic electroluminescence device. May be contained, but particularly when contained in the light-emitting layer as a host compound as described later, or when contained in a layer adjacent to the light-emitting layer, further exhibit high emission luminance and improved durability. It turned out that an organic electroluminescence element can be provided.
[0050]
The content of the compound represented by the general formula (1) in any one of the layers constituting the organic electroluminescence device is preferably 50% by mass or more, and more preferably 80 to 95% by mass. %, Particularly preferably 90 to 95% by mass.
[0051]
The compound represented by the general formula (1) of the present invention can be produced by a conventionally known method. For example, it can be synthesized by referring to the following synthesis method.
[0052]
<< Synthesis Example 1: Synthesis of Compound A-1 >>
[0053]
Embedded image

[0054]
The following literature was referred to for the synthesis of the reaction product 1. Matthias Messner et al. Eur. J. Org. Chem. (2000) 1137 and J.M. D. Daniel Rehm et al. Eur. J. Org. Chem. (1999) 2079.
[0055]
Tris (4-bromophenyl) amine (4 g), THF solution containing reaction product 1 (10 g) (50 ml), PdCl ₂ (CH ₃ CN) ₂ (10 mg) in a THF solution was stirred at 25 ° C. for 3 days, the obtained reaction product was purified by silica gel column chromatography, and the target product A-1 (0.8 g) was obtained by a recrystallization method. Was. Furthermore, A-1 (0.5 g) was obtained by performing sublimation purification.
[0056]
The molecular structure of Compound A-1 was confirmed to be the target compound by NMR (nuclear magnetic resonance spectrum) and mass spectrum.
[0057]
<< Synthesis Example 2: Synthesis of Compound C-6 >>
[0058]
Embedded image

[0059]
[1.1.1] The following literature was referred to for the synthesis of propellan. J. D. Daniel Rehm et al. Eur. J. Org. Chem. (2001) 1049. Further, 3-iodo-6-methyl-9-ethylcarbazole was synthesized by a Sandmeyer reaction of 3-amino-6-methyl-9-ethylcarbazole.
[0060]
A Grignard reagent was prepared by stirring 3-iodo-6-methyl-9-ethylcarbazole (6.7 g) and magnesium (0.5 g) in ether to prepare [1.1.1] propellane (0.23 g). ) Is added dropwise, and PdCl ₂ (CH ₃ CN) ₂ (7 mg) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 48 h, and the obtained reaction product was purified by silica gel column chromatography, and the target product C-6 (1.3 g) was obtained by a recrystallization method. Furthermore, the compound C-6 (1.0 g) was obtained by performing sublimation purification.
[0061]
The molecular structure of Compound C-6 was confirmed to be the desired product by NMR (nuclear magnetic resonance spectrum) and mass spectrum.
[0062]
<< Host compound >>: Main component in light emitting layer
The host compound according to the present invention will be described.
[0063]
Here, the “host compound” means a compound having the largest mixing ratio (mass) in a light emitting layer composed of two or more compounds, and the other compounds are called “dopant compounds”. . For example, the light-emitting layer is composed of two types of compound a and compound b, and if the mixing ratio is a: b = 10: 90, compound a is a dopant compound and compound b is a host compound. Further, the light emitting layer is composed of three kinds of compound a, compound b and compound c, and if the mixing ratio is a: b: c = 5: 10: 85, compound a and compound b are dopant compounds, Compound c is the host compound.
[0064]
Here, as the host compound according to the present invention, a compound represented by the general formula (1), a conventionally known phosphorescent compound, a fluorescent compound described below, and the like can be used.
[0065]
<< phosphorescent compound >>: a kind of dopant compound in the light emitting layer
The phosphorescent compound used as a dopant compound according to the present invention will be described.
[0066]
The “phosphorescent compound” is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, and a compound having a phosphorescence quantum yield of 0.001 or more at 25 ° C. The phosphorescence quantum yield is preferably at least 0.01, more preferably at least 0.1. The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopy II, 4th Edition, Experimental Chemistry Course, Spectroscopy II, p. 398 (1992 edition, Maruzen). Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescent compound according to the present invention preferably achieves the above-mentioned phosphorescence quantum yield in any of the solvents.
[0067]
The phosphorescent compound according to the present invention is preferably a complex compound containing a metal belonging to Groups 8 to 10 of the periodic table, and more preferably an iridium compound, an osmium compound, a rhodium compound, a palladium compound or a platinum compound (platinum complex). Systemic compound) and the like, among which the iridium compound is most preferably used.
[0068]
In the organic electroluminescent device of the present invention having a light-emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound, any one of the layers constituting the device may be a compound represented by the general formula (1). It is preferable that at least a light-emitting layer is contained, and the light-emitting maximum wavelength is 500 nm or less.
[0069]
It is preferable that the lowest excited triplet energy level of the host compound be higher than the lowest excited triplet energy level of the light emitting material. It is preferable that the lowest excited triplet energy level of the host compound be 1.05 to 1.38 times the lowest excited triplet energy level of the light emitting material. The lowest excited triplet energy level of the host compound is preferably 68 kcal / mol (284.9 kJ / mol) or more and 90 kcal / mol (377.1 kJ / mol) or less.
[0070]
In the organic electroluminescence device of the present invention, the lowest excitation triplet energy level of the organic material contained in the layer adjacent to the light emitting layer is preferably higher than the lowest excitation triplet energy level of the material forming the light emitting layer. .
[0071]
In the organic electroluminescence device of the present invention, the lowest excited triplet energy level of the organic material contained in the layer adjacent to the light emitting layer is at least 1.05 times the lowest excited triplet energy level of the material constituting the light emitting layer. , Preferably 1.38 times or less.
[0072]
In the organic electroluminescence device of the present invention, the lowest excitation triplet energy level of the organic material contained in the layer adjacent to the light emitting layer is 68 kcal / mol (284.9 kJ / mol) or more and 90 kcal / mol (377.1 kJ / mol). mol) or less.
[0073]
Hereinafter, specific examples of the phosphorescent compound according to the present invention are shown, but the present invention is not limited thereto. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711.
[0074]
Embedded image

[0075]
Embedded image

[0076]
Embedded image

[0077]
《Fluorescent compound》
The fluorescent compound used in the present invention will be described.
[0078]
In the present invention, in addition to the host compound and the phosphorescent compound, at least one fluorescent compound having a fluorescence maximum wavelength may be contained in a region longer than the maximum wavelength of light emission from the phosphorescent compound. In this case, by the energy transfer from the host compound and the phosphorescent compound, the electroluminescence as the organic electroluminescence device (organic EL device) can be obtained from the fluorescent compound. Preferred as the fluorescent compound is a compound having a high fluorescence quantum yield in a solution state. Here, the fluorescence quantum yield is preferably 10% or more, and more preferably 30% or more.
[0079]
Specific fluorescent compounds include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squarium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, and perylene dyes , Stilbene-based dyes, polythiophene-based dyes, and rare earth complex-based phosphors.
[0080]
The fluorescence quantum yield here can also be measured by the method described in Spectroscopy II, p. 362 (1992 edition, Maruzen) of the fourth edition of Experimental Chemistry Lecture 7.
[0081]
The phosphorescent compound has a phosphorescent quantum yield of not less than 0.001 at 25 ° C. and a phosphorescent emission maximum wavelength longer than the fluorescence maximum wavelength of the fluorescent compound serving as the host. Thereby, for example, light emission of the phosphorescent compound using a phosphorescent compound having a longer wavelength than the emission maximum wavelength of the fluorescent compound serving as the host, that is, utilizing the triplet state, electroluminescence at a wavelength longer than the fluorescence maximum wavelength of the host compound EL element can be obtained. Accordingly, the maximum phosphorescent emission wavelength of the phosphorescent compound to be used is not particularly limited. In principle, the emission wavelength obtained by selecting the central metal, the ligand, the substituent of the ligand, and the like is not limited. Can be changed.
[0082]
For example, by using a fluorescent compound having a maximum fluorescence wavelength in a region of 350 to 440 nm as a host compound and using, for example, an iridium complex having phosphorescence in a green region, an organic EL device which emits light in the green region can be obtained. it can.
[0083]
In another embodiment, as described above, in addition to the fluorescent compound a and the phosphorescent compound as the host compound, another region having a fluorescence maximum wavelength longer than the maximum wavelength of light emission from the phosphorescent compound. In some cases, at least one kind of the fluorescent compound b is contained. By the energy transfer from the fluorescent compound a and the phosphorescent compound, the electroluminescence as the organic EL device can also obtain the light emission from the fluorescent compound B. .
[0084]
The color emitted by the fluorescent compound used in the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Edition of Color Science Handbook” (edited by The Japan Society of Color Science, The University of Tokyo Press, 1985), and is shown in FIG. (Minolta) is determined by the color when the result of measurement is applied to the CIE chromaticity coordinates.
[0085]
<< Layer composition of organic electroluminescence device >>
The layer configuration of the organic electroluminescence device (organic EL device) according to the present invention will be described.
[0086]
The organic EL device of the present invention has a structure in which at least one light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes (anode and cathode). Here, in a broad sense, the light emitting layer is a layer that emits light when an electric current is applied to an electrode composed of a cathode and an anode, and specifically, emits light when an electric current is applied to an electrode composed of a cathode and an anode. Refers to a layer containing a compound.
[0087]
The organic EL device of the present invention has a hole transport layer, an electron transport layer, an anode buffer layer, a cathode buffer layer, and the like in addition to the light emitting layer, if necessary, and has a structure sandwiched between the cathode and the anode. Specifically, the structure shown below is mentioned.
[0088]
(I) anode / light-emitting layer / cathode
(Ii) anode / hole transport layer / light-emitting layer / cathode
(Iii) anode / light-emitting layer / electron transport layer / cathode
(Iv) anode / hole transport layer / light-emitting layer / electron transport layer / cathode
(V) anode / anode buffer layer / hole transport layer / emission layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode
<< Light-emitting layer >>
The light emitting layer according to the present invention will be described.
[0089]
In the present invention, the light emitting layer is preferably formed using the compound represented by the general formula (1). Here, as the forming method, a thin film can be formed by a known method such as a vapor deposition method, a spin coating method, a casting method, and an LB method. In the present invention, a molecular deposition film is particularly preferable. Here, the molecular deposition film refers to a thin film formed by depositing the compound from a gaseous state or a film formed by solidifying the compound from a molten state or a liquid phase state. In general, a molecular deposition film can be distinguished from a thin film (molecule accumulation film) formed by the LB method by a difference in an aggregated structure and a higher-order structure and a functional difference resulting therefrom.
[0090]
Further, as described in JP-A-57-51781, this light-emitting layer is prepared by dissolving the above compound as a light-emitting material in a solvent together with a binder such as a resin in a solvent, and then spin-coating. To form a thin film.
[0091]
(Thickness of light emitting layer)
The thickness of the light emitting layer thus formed is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the situation, but is preferably adjusted to a range of 5 nm to 5 μm.
[0092]
Next, other layers constituting an organic EL element in combination with a light emitting layer, such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer, will be described.
[0093]
《Hole injection layer, hole transport layer, electron injection layer, electron transport layer》
The hole injection layer and the hole transport layer used in the present invention have a function of transmitting holes injected from the anode to the light emitting layer, and the hole injection layer and the hole transport layer serve as an anode and a light emitting layer. By intervening between them, many holes are injected into the light emitting layer at a lower electric field, and further, electrons injected from the cathode, the electron injection layer, or the electron transport layer into the light emitting layer, An electron barrier existing at the interface of the injection layer or the hole transport layer accumulates at the interface in the light-emitting layer, resulting in an element having excellent light-emitting performance, such as improved luminous efficiency.
[0094]
《Hole injection material, hole transport material》
The material of the hole injection layer and the hole transport layer (hereinafter, referred to as a hole injection material and a hole transport material) has a property of transmitting the holes injected from the anode to the light emitting layer. There is no particular limitation as long as it is a conventional material, and in a photoconductive material, a material commonly used as a hole charge injection / transport material, a hole injection layer of an EL element, and a known material used for a hole transport layer are used. Any one of them can be selected and used.
[0095]
The hole injection material and the hole transport material have any of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be any of an organic substance and an inorganic substance. Examples of the hole injection material and the hole transport material include a triazole derivative, an oxadiazole derivative, an imidazole derivative, a polyarylalkane derivative, a pyrazoline derivative and a pyrazolone derivative, a phenylenediamine derivative, an arylamine derivative, an amino-substituted chalcone derivative, An oxazole derivative, a styryl anthracene derivative, a fluorenone derivative, a hydrazone derivative, a stilbene derivative, a silazane derivative, an aniline-based copolymer, or a conductive polymer oligomer, particularly a thiophene oligomer, may be used. As the hole injecting material and the hole transporting material, those described above can be used, and porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds, particularly aromatic tertiary amine compounds may be used. preferable.
[0096]
Representative examples of the aromatic tertiary amine compound and styrylamine compound include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N' -Bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1- Bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ', N'-tetra-p-tolyl-4,4'-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p- Tolaminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N -Di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadri Phenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenyl Amino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbene; N-phenylcarbazole, and two of the two described in U.S. Pat. No. 5,061,569. Those having a condensed aromatic ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (α-NPD), JP-A-4-3086 No. 88,4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units are linked in a starburst type. MTDATA).
[0097]
Further, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain, or a polymer material in which these materials are used as a polymer main chain, can also be used.
[0098]
Alternatively, an inorganic compound such as p-type Si or p-type SiC can also be used as the hole injection material or the hole transport material. The hole injecting layer and the hole transporting layer are formed by thinning the hole injecting material and the hole transporting material by a known method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a casting method, and an LB method. Can be formed.
[0099]
(Thickness of hole injection layer, thickness of hole transport layer)
The thicknesses of the hole injection layer and the hole transport layer are not particularly limited, but are preferably adjusted to a range of about 5 nm to 5 μm. The hole injecting layer and the hole transporting layer may have a single-layer structure composed of one or two or more of the above materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
[0100]
《Electron transport layer, electron transport material》
The electron transporting layer according to the present invention may have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and any material may be selected from conventionally known compounds. Can be.
[0101]
Examples of materials used for the electron transporting layer (hereinafter, referred to as electron transporting materials) include heterocyclic tetracarboxylic anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, and naphthalene perylene; carbodiimides; Examples include fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives. Further, in the oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which an oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as the electron transport material.
[0102]
Further, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain, or a polymer material in which these materials are used as a polymer main chain, can also be used.
[0103]
Alternatively, a metal complex of an 8-quinolinol derivative, for example, tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum , Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like; Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as electron transport materials.
[0104]
In addition, metal-free or metal phthalocyanine, and those whose terminals are substituted with an alkyl group, a sulfonic acid group, or the like, can also be preferably used as the electron transport material. Alternatively, a distyrylpyrazine derivative exemplified as a material for the light-emitting layer can also be used as an electron transporting material. Semiconductors can also be used as electron transport materials.
[0105]
The electron transport layer can be formed by forming the above compound by a known thin film forming method such as a vacuum evaporation method, a spin coating method, a casting method, and an LB method.
[0106]
(Thickness of electron transport layer)
The thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is preferably adjusted in the range of 5 nm to 5 μm. The electron transport layer may have a single-layer structure composed of one or more of these electron transport materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
[0107]
Further, in the present invention, the fluorescent compound is not limited to the light emitting layer alone, and is the same as the fluorescent compound serving as the host compound of the phosphorescent compound in the hole transport layer adjacent to the light emitting layer or the electron transport layer. At least one kind of fluorescent compound having a maximum fluorescence wavelength may be contained in the region, whereby the luminous efficiency of the EL element can be further increased. As the fluorescent compound contained in the hole transporting layer or the electron transporting layer, a fluorescent compound having a maximum fluorescence wavelength of 330 to 440 nm, more preferably 360 to 410 nm, like the one contained in the light emitting layer. Compounds are used.
[0108]
《Base (also called support)》
The substrate preferably used for the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, or the like, and is not particularly limited as long as it is transparent. Examples of the substrate preferably used in the organic EL device of the present invention include glass, quartz, and a light-transmitting plastic film.
[0109]
Examples of the light-transmitting plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC ), Cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like.
[0110]
Next, a preferred example of manufacturing the organic EL device will be described. As an example, a method for manufacturing an EL device including the above-described anode / hole injection layer / hole transport layer / emission layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
[0111]
First, a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material, is formed on a suitable substrate by a method such as evaporation or sputtering so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 10 to 200 nm. Make the anode. Next, a thin film composed of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer / electron injection layer, which are element materials, is formed thereon.
[0112]
Further, a buffer layer (electrode interface layer) may be present between the anode and the light emitting layer or the hole injection layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron injection layer.
[0113]
The buffer layer is a layer provided between the electrode and the organic layer for lowering the driving voltage and improving the luminous efficiency. The “organic EL device and the forefront of its industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998) )), Vol. 2, Chapter 2, "Electrode Materials" (pages 123 to 166), and includes an anode buffer layer and a cathode buffer layer.
[0114]
The details of the anode buffer layer are also described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, a phthalocyanine buffer layer represented by copper phthalocyanine And an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
[0115]
The details of the cathode buffer layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, and JP-A-10-74586, and specifically, metals represented by strontium, aluminum, and the like. Examples include a buffer layer, an alkali metal compound buffer layer represented by lithium fluoride, an alkaline earth metal compound buffer layer represented by magnesium fluoride, and an oxide buffer layer represented by aluminum oxide and lithium oxide.
[0116]
The buffer layer is desirably an extremely thin film, and the thickness is preferably in the range of 0.1 to 100 nm, depending on the material.
[0117]
Further, other layers having other functions may be laminated in addition to the above-mentioned basic constituent layers, if necessary. For example, JP-A-11-204258, JP-A-11-204359, and "Organic EL Device and Its Industrialization" For example, a functional layer such as a hole blocking (hole block) layer described on page 237 of the Forefront (NTS, Ltd., published on November 30, 1998).
[0118]
The buffer layer may function as a light emitting layer when at least one of the compounds represented by the general formula (1) is present in at least one of the cathode buffer layer and the anode buffer layer.
[0119]
"electrode"
Next, the electrodes of the organic EL element will be described. The electrodes of the organic EL element are composed of a cathode and an anode. As the anode in this organic EL element, a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a large work function (4 eV or more) as an electrode material is preferably used. Specific examples of such an electrode material include metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), and SnO. ₂ And a transparent conductive material such as ZnO.
[0120]
The anode may be formed into a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when a pattern precision is not required much (about 100 μm or more). In the above, a pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material. When light emission is extracted from the anode, the transmittance is desirably greater than 10%, or the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 10 nm to 200 nm.
[0121]
On the other hand, as the cathode, those having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material are preferably used. Specific examples of such an electrode material include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the viewpoint of electron injection properties and durability against oxidation, etc., a mixture of an electron injection metal and a second metal, which is a stable metal having a large work function value, such as a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) Mixtures, lithium / aluminum mixtures and the like are preferred. The cathode can be produced by forming a thin film from these electrode substances by a method such as vapor deposition or sputtering. Alternatively, the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 50 nm to 200 nm. In order to transmit light, if either the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the luminous efficiency is advantageously improved.
[0122]
<< Method of manufacturing organic EL element >>
Next, a method for manufacturing an organic EL element will be described.
[0123]
Examples of the method for thinning include the spin coating method, the casting method, and the vapor deposition method as described above, but the vacuum vapor deposition method is preferable because a uniform film is easily obtained and pinholes are hardly generated. When a vacuum deposition method is used for thinning, the deposition conditions vary depending on the type of compound used, the target crystal structure of the molecular deposition film, the association structure, and the like. 10 ^-6 -10 ^-3 It is desirable to appropriately select Pa, a deposition rate of 0.01 to 50 nm / sec, a substrate temperature of −50 to 300 ° C., and a film thickness of 5 nm to 5 μm.
[0124]
As described above, a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material, is formed on a suitable substrate by a method such as evaporation or sputtering so as to have a thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 10 to 200 nm. After forming an anode, a layer thin film including a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer / electron injection layer is formed on the anode as described above, and a cathode is formed thereon. A cathode is provided by forming a thin film made of a material for use in a thickness of 1 μm or less, preferably 50 to 200 nm, for example, by a method such as vapor deposition or sputtering, and a desired organic EL device is obtained. In the production of this organic EL device, it is preferable to consistently produce from the hole injection layer to the cathode in this way by one evacuation, but the production order is reversed, and the cathode, the electron injection layer, the light emitting layer, A hole injection layer and an anode can be formed in this order. When a DC voltage is applied to the organic EL device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 5 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Alternatively, even if a voltage is applied in the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. Further, when an AC voltage is applied, light is emitted only when the anode is in the + state and the cathode is in the-state. The waveform of the applied alternating current may be arbitrary.
[0125]
《Display device》
The organic EL device of the present invention may be used as a kind of lamp such as an illumination light source or an exposure light source, a projection device of a type for projecting an image, and a display device of a type for directly viewing a still image or a moving image. (Display). When used as a display device for reproducing moving images, the driving method may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. Alternatively, a full-color display device can be manufactured by using two or more kinds of the organic EL elements of the present invention having different emission colors.
[0126]
<< White light-emitting organic EL elements, lighting devices >>
The present invention relates to an organic electroluminescent device that emits substantially white light.However, at present, there is no single light-emitting material that emits white light. White light is obtained by color mixing. As a combination of a plurality of emission colors, a combination containing three emission maximum wavelengths of three primary colors of blue, green, and blue may be used, or two combinations using complementary colors such as blue and yellow, and blue-green and orange may be used. It may contain a maximum emission wavelength.
[0127]
In addition, a combination of a plurality of light-emitting materials for obtaining a plurality of emission colors is a combination of a plurality of materials emitting a plurality of phosphorescent or fluorescent lights, and a light-emitting material emitting a fluorescent light or a phosphorescent light and light emitted from the light-emitting material is used as excitation light Any of those in combination with the coloring material may be used.
[0128]
There is no particular limitation on the material of the light-emitting layer, and any material may be selected from known light-emitting materials and whitened by selecting and combining them so as to be compatible with a wavelength range corresponding to CF characteristics. As a light-emitting host used for forming a light-emitting element by utilizing, a material containing a partial structure such as a carbazole derivative, a biphenyl derivative, a styryl derivative, a benzofuran derivative, a thiophene derivative, or an arylsilane derivative as a unit is given. Among them, a carbazole derivative and a biphenyl derivative are preferable light-emitting materials exhibiting high luminous efficiency.
[0129]
When the hole transport layer is provided, there is no particular limitation on the material, but any material may be used as long as it has a function of transmitting holes from the anode electrode to the light emitting layer. Any material can be selected from those commonly used as an injection material or known materials used in a hole transport layer of an EL element.
[0130]
In the case where the electron transport layer is provided, there is no particular limitation, and any material can be selected from conventionally known materials as long as it has a function of transmitting electrons from the cathode electrode to the light emitting layer. Can be.
[0131]
The white organic electroluminescent device of the present invention is basically arranged simply by mixing a dopant, providing a mask only at the time of forming a light emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer, or the like, and disposing them separately by a mask. Since the other layers are common, patterning such as a mask is unnecessary because the other layers are common, and for example, an electrode film can be formed on one surface by a vapor deposition method, a casting method, a spin coating method, an ink jet method, a printing method, etc. Is also improved. According to this method, unlike a white organic EL device in which light-emitting elements of a plurality of colors are arranged in parallel in an array, the elements themselves emit white light.
[0132]
When a DC voltage is applied to the white display element thus obtained, white light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Also, even if a voltage is applied in the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. Further, when an AC voltage is applied, light is emitted only when the anode is in the + state and the cathode is in the-state. The waveform of the applied AC may be arbitrary.
[0133]
The white light-emitting organic EL device of the present invention can be used for display devices, displays, and various light-emitting light sources. It is usefully used as a light in a display device.
[0134]
Other light sources such as backlights for watches, signboard advertisements, traffic lights, optical storage media, etc., light sources for electrophotographic copiers, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc. It can be used in a wide range of applications such as household electric appliances.
[0135]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An example of a display device including the organic EL element of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0136]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a display device including an organic EL element. FIG. 3 is a schematic diagram of a display such as a mobile phone for displaying image information by light emission of an organic EL element.
[0137]
The display 1 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.
[0138]
The control unit B is electrically connected to the display unit A, sends a scanning signal and an image data signal to each of the plurality of pixels based on image information from the outside, and the pixels for each scanning line are converted into an image data signal by the scanning signal. In response, the light is sequentially emitted, the image is scanned, and the image information is displayed on the display unit A.
[0139]
FIG. 2 is a schematic diagram of the display unit A.
The display section A has a wiring section including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 and a plurality of pixels 3 on a substrate. The main members of the display unit A will be described below.
[0140]
The figure shows a case where the light emitted from the pixel 3 is extracted in the direction of the white arrow (downward).
[0141]
The scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 of the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid pattern and are connected to the pixels 3 at orthogonal positions (for details, FIG. Not shown).
[0142]
When a scanning signal is applied from the scanning line 5, the pixel 3 receives an image data signal from the data line 6 and emits light according to the received image data. By appropriately arranging pixels in a red region, pixels in a green region, and pixels in a blue region on the same substrate, full-color display becomes possible.
[0143]
Next, a light emitting process of the pixel will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
[0144]
Each pixel includes an organic EL element 10, a switching transistor 11, a driving transistor 12, a capacitor 13, and the like. A full-color display can be performed by using red, green, and blue light-emitting organic EL elements as the organic EL elements 10 in a plurality of pixels and juxtaposing them on the same substrate.
[0145]
In FIG. 3, an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 11 via the data line 6. When a scanning signal is applied to the gate of the switching transistor 11 from the control unit B via the scanning line 5, the driving of the switching transistor 11 is turned on, and the image data signal applied to the drain is transferred to the capacitor 13 and the driving transistor 12. Transmitted to the gate.
[0146]
By transmitting the image data signal, the capacitor 13 is charged according to the potential of the image data signal, and the driving of the drive transistor 12 is turned on. The driving transistor 12 has a drain connected to the power supply line 7, a source connected to the electrode of the organic EL element 10, and from the power supply line 7 to the organic EL element 10 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.
[0147]
When the scanning signal is transferred to the next scanning line 5 by the sequential scanning of the control unit B, the driving of the switching transistor 11 is turned off. However, even when the driving of the switching transistor 11 is turned off, the capacitor 13 holds the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 12 is kept on and the next scanning signal is applied. The light emission of the organic EL element 10 continues until this. When the next scanning signal is applied by the sequential scanning, the driving transistor 12 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 10 emits light.
[0148]
That is, the organic EL element 10 emits light by providing a switching transistor 11 and a driving transistor 12 as active elements to the organic EL elements 10 of each of the plurality of pixels, and emitting light of the organic EL elements 10 of each of the plurality of pixels 3. It is carried out. Such a light emitting method is called an active matrix method.
[0149]
Here, the light emission of the organic EL element 10 may be light emission of a plurality of gradations based on a multi-valued image data signal having a plurality of gradation potentials, or ON / OFF of a predetermined light emission amount based on a binary image data signal. May be.
[0150]
Further, the holding of the potential of the capacitor 13 may be continued until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
[0151]
The present invention is not limited to the active matrix method described above, but may be a passive matrix light emission drive in which the organic EL element emits light in accordance with a data signal only when a scanning signal is scanned.
[0152]
FIG. 4 is a schematic view of a display device using a passive matrix system. In FIG. 4, a plurality of scanning lines 5 and a plurality of image data lines 6 are provided in a lattice shape facing each other with the pixel 3 interposed therebetween.
[0153]
When the scanning signal of the scanning line 5 is applied by the sequential scanning, the pixels 3 connected to the applied scanning line 5 emit light according to the image data signal.
[0154]
In the passive matrix method, there is no active element in the pixel 3, and the manufacturing cost can be reduced.
[0155]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0156]
Example 1
<< Preparation of organic EL element OLED1-1 >>
After patterning a transparent substrate (NA-45 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) in which ITO (indium tin oxide) was formed to a thickness of 150 nm on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode, the ITO was formed. The transparent support substrate provided with the transparent electrode (anode) was subjected to ultrasonic cleaning in isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes.
[0157]
The transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum evaporation apparatus, while 200 mg of α-NPD was put in a molybdenum resistance heating boat, 200 mg of carbazole derivative (CBP) was put in another molybdenum resistance heating boat, and another 200 mg of bathocuproine (BCP) is placed in a molybdenum resistance heating boat, 100 mg of a phosphorescent compound (Ir-12) is placed in another molybdenum resistance heating boat, and Alq is placed in another molybdenum resistance heating boat. ₃ Was placed in a vacuum evaporation apparatus.
[0158]
Then, the vacuum chamber was 4 × 10 ^-4 After the pressure was reduced to Pa, the heating boat containing α-NPD was energized and heated, and was vapor-deposited on the transparent support substrate at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec, thereby providing a 45-nm-thick hole transport layer. Further, the heating boat containing the CBP (used as a host compound) and the phosphorescent compound Ir-12 (used as a dopant compound) was heated by being energized at an evaporation rate of 0.1 nm / sec and 0.01 nm / sec, respectively. A 20-nm-thick light-emitting layer was provided by co-evaporation on the hole transport layer. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Further, an electric current is applied to the heating boat containing the BCP to heat it, and the electron boat is vapor-deposited on the light-emitting layer at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec. Was. On top of that, Alq ₃ Was heated by applying a current to the heating boat, and vapor-deposited on the electron-transporting layer at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to further provide an electron injection layer having a thickness of 40 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
[0159]
Subsequently, 0.5 nm of lithium fluoride and 110 nm of aluminum were deposited to form a cathode buffer layer and a cathode, respectively, to produce an organic EL device OLED1-1 (comparative example). FIG. 5 shows a schematic diagram of the organic EL element OLED1-1.
[0160]
<< Preparation of organic EL element OLED1-2-1-9 >>
In the production of the organic EL element OLED1-1, the organic EL elements OLED1-2 to 1-9 were completely identical except that the host compound CBP used for forming the light emitting layer was replaced with the compound shown in Table 1. Produced.
[0161]
Embedded image

[0162]
Embedded image

[0163]
The following evaluation was performed about each of the obtained organic EL elements OLED1-1 to OLED1-9.
[0164]
《Emission brightness》
In the organic EL element OLED1-1, current began to flow at an initial driving voltage of 3 V, and blue light was emitted from the phosphorescent compound (Ir-12) that was the dopant of the light emitting layer.
[0165]
Next, first, the organic EL element OLED1-1 was heated at a temperature of 23 ° C. under a measurement condition of a dry nitrogen gas atmosphere at 25 mA / cm 2. ² Emission luminance (cd / m) when emitted under constant current conditions of ² ) Was measured. Here, the emission luminance was measured using CS-1000 (manufactured by Minolta).
[0166]
Next, in the same manner as the measurement of the organic EL element OLED1-1, the light emission luminance was obtained for the organic EL elements OLED1-2 to 1-9. In describing the emission luminance in Table 1, the measured values of the organic EL elements OLED1-1 are each set to 100 and are shown as relative values.
[0167]
"durability"
In each of the organic EL elements OLED1-1 to 1-9, 10 mA / cm ² The time required for the initial luminance to be reduced to half when driven at a constant current, that is, a half time, is shown as an index of durability. In Table 1, the half-life (durability) of each organic EL element is represented by a relative value when the organic EL element OLED1-1 is 100. Table 1 shows the obtained results.
[0168]
[Table 1]

[0169]
The results obtained from Table 1 will be described in detail. A compound having a high planarity, such as CBP and Comparative Compound 2, has a narrow band gap, and as a host compound of a phosphorescent compound which emits blue light, the emission luminance is low. It turns out that it is inferior. In addition, it can be seen that Comparative Compound 1 has a wider band gap than CBP conventionally used and is improved in light emission luminance, but does not provide satisfactory results in terms of durability.
[0170]
On the other hand, an organic electroluminescence device (organic EL device) using the carbazole derivative compound represented by the general formula (1) of the present invention as a host compound has high emission luminance and good durability. It turned out to be very useful as an EL element.
[0171]
The same effect as described above was also obtained in an organic EL device manufactured in the same manner except that the phosphorescent compound (Ir-12) was changed to Ir-1 or Ir-9. In particular, the durability was greatly improved. In addition, green light emission was obtained from the element using Ir-1, and red light emission was obtained from the element using Ir-9.
[0172]
Example 2
<< Preparation of organic EL elements OLED2-1 to 2-7 >>
Organic EL devices OLED2-1 to 2-7 were prepared in the same manner as in Example 1, except that α-NPD in the hole transport layer of the organic EL device OLED1-1 was replaced with the compound shown in Table 2.
[0173]
Next, with respect to the obtained organic EL elements OLED2-1 to 2-7, the emission luminance and the half-life (durability) were measured using the same method as in Example 1. Table 2 shows the obtained results.
[0174]
[Table 2]

[0175]
From Table 2, it is clear that the sample of the present invention has high emission luminance and excellent durability. In addition, it can be seen that the organic EL device using the compound represented by the general formula (1) of the present invention for the hole transport layer has improved light emission luminance. It can be seen that (durability) is significantly improved.
[0176]
Example 3
<< Preparation of organic EL element OLED3-1-3-7 >>
Organic EL elements OLED3-1 to 3-7 were produced in the same manner as in Example 1, except that the BCP in the electron transport layer of the organic EL element OLED1-1 was replaced with a compound shown in Table 3.
[0177]
Embedded image

[0178]
Next, for the obtained organic EL elements OLED3-1 to 3-7, the emission luminance and the half-life (durability) were measured using the same method as in Example 1. Table 3 shows the obtained results.
[0179]
[Table 3]

[0180]
From Table 3, it is clear that the sample of the present invention has high emission luminance and excellent durability. In addition, it can be seen that the organic EL device using the compound represented by the general formula (1) of the present invention in the electron transport layer has improved light emission luminance. (Durability) is remarkably improved.
[0181]
Example 4
The red, green, and blue light-emitting organic EL elements manufactured in Example 1 were juxtaposed on the same substrate, and an active matrix type full-color display device having the form shown in FIG. 1 was manufactured. Only a schematic diagram of the display unit A of the display device described above is shown. That is, on the same substrate, a wiring portion including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 and a plurality of pixels 3 (pixels in a red region, pixels in a green region, pixels in a blue region, and the like) are arranged side by side. The scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 of the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid and are connected to the pixels 3 at orthogonal positions (details). Is not shown). The plurality of pixels 3 are driven by an active matrix method provided with an organic EL element corresponding to each emission color, a switching transistor and an driving element as active elements, and a scanning signal is applied from a scanning line 5. Receives an image data signal from the data line 6 and emits light in accordance with the received image data. By arranging the red, green, and blue pixels appropriately as described above, a full-color display can be realized.
[0182]
By driving the full-color display device, a clear full-color moving image display with high luminance and good durability was obtained.
[0183]
Example 5
<< Preparation of white light emitting organic EL element >>
The surface of the base film forming the white light emitting organic EL device was etched by oxygen plasma. Next, ITO was formed in a thickness of 100 nm on the etched base film by a sputtering method to form a transparent anode electrode serving as a transparent electrode layer. Then, using a stainless thin film plate having an opening of 100 mm × 100 mm as a mask, a vacuum degree of 10 ^-4 Under an environment of Pa, α-NPD was deposited at a deposition rate of 5 ° / s by resistance heating to form a film with a thickness of 20 nm to form a hole transport layer. Next, using a mask on the hole transport layer, CBP as a light emitting host is deposited at a deposition rate of 5 ° / s, a phosphorescent dopant Ir-6 is deposited at a deposition rate of 0.05 ° / s, and a phosphorescent dopant Ir-12 is heated by resistance heating. Was co-evaporated at an evaporation rate of 0.2 / s to form a film having a thickness of 30 nm to form a light emitting layer. Next, BCP is deposited on the light emitting layer by resistance heating using a mask at a deposition rate of 5 ° / s to form a film with a thickness of 10 nm to form an electron transport layer also serving as a hole blocking layer. Alq ₃ Is deposited at a deposition rate of 5 ° / s to a thickness of 40 nm, and the BCP layer and Alq ₃ An electron transport layer having a layered configuration of layers was formed.
[0184]
Next, using a mask of a stainless steel thin plate having openings of a predetermined electrode pattern shape, lithium fluoride is deposited at a deposition rate of 0.1Å / s by resistance heating to form a film with a thickness of 0.5 nm. Then, aluminum was deposited at a deposition rate of 10 ° / s to form a film having a thickness of 100 nm to form a metal cathode electrode serving as an anti-electrode layer, thereby producing a white light-emitting organic EL element OLED4-1 as a comparative example. did.
[0185]
Furthermore, white light-emitting organic EL devices OLED4-2 to 4-9 were prepared in the same manner as the white light-emitting organic EL device OLED4-1 except that the compound used as the light-emitting host was replaced with the compound shown in Table 4.
[0186]
The white light-emitting organic EL device thus constituted emits light having two emission maximum wavelengths simultaneously using CBP or the compound of the present invention and phosphorescence of the phosphorescent dopants Ir-6 and Ir-12. It realizes white light emission.
[0187]
The produced white light emitting organic EL device was evaluated as follows, and the results are shown in Table 4.
[0188]
《Emission brightness》
In the white light-emitting organic EL element OLED4-1, a current started to flow at an initial driving voltage of 3 V, and white light was emitted from the phosphorescent compound as a dopant of the light-emitting layer. 25 mA / cm at a temperature of 23 ° C. in a dry nitrogen gas atmosphere ² Emission luminance (cd / m) when emitted under constant current conditions of ² ) Was measured. The emission luminance was represented by a relative value when the white light-emitting organic EL element OLED4-1 was set to 100. The emission luminance was measured using CS-1000 (manufactured by Minolta).
[0189]
"durability"
10mA / cm ² The half-life time, which is the time required for the initial luminance to drop to half of the original when driven at a constant current, is shown as an index. The half life time was also expressed as a relative value when the white light emitting organic EL element OLED4-1 was set to 100.
[0190]
[Table 4]

[0191]
As is clear from Table 4, the white light emitting organic electroluminescent device of the present invention has high light emission luminance and further greatly improved durability. In addition, the same effect was obtained in a device constituted by using the compound of the present invention as a light emitting host.
[0192]
【The invention's effect】
According to the present invention, it was possible to provide an organic electroluminescence element having high emission luminance and excellent durability, and a display device and a lighting device using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a display device including an organic EL element.
FIG. 2 is a schematic diagram of a display unit A.
FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
FIG. 4 is a schematic view of a display device using a passive matrix method.
FIG. 5 is a schematic diagram of an organic EL element OLED1-1.
[Explanation of symbols]
1 Display
3 pixels
5 scanning lines
6 Data line
7 Power line
10 Organic EL device
11 Switching transistor
12 Driving transistor
13 Capacitor
A Display
B control unit

Claims (11)

In an organic electroluminescence device having a light-emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound, any of the layers constituting the device contains a compound containing a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton. Characteristic organic electroluminescent element. The organic electroluminescent device according to claim 1, wherein the compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton is represented by the following general formula (1).

(Wherein, R _{1 to} R ₈ are a hydrogen atom or an alkyl group, an aryl group, an alkyloxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, a heterocyclic group, a silyl group Represents.) 3. The organic electroluminescent device according to claim 2, wherein in the general formula (1), at least one of R _{1 to} R ₈ is an aryl group. 4. The organic electroluminescent device according to claim 2, wherein the compound represented by the general formula (1) has a molecular weight of 350 to 2,000. The organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 4, wherein a compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton is contained in the light emitting layer as a host compound. The organic electroluminescence device according to any one of claims 1 to 4, wherein a compound having a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton is contained in a layer adjacent to the light emitting layer. The organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 6, wherein the phosphorescent compound is an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound. The organic electroluminescent device according to claim 7, wherein the phosphorescent compound is an iridium compound. A display device comprising the organic electroluminescence device according to claim 1. In an organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound as a dopant compound, any of the layers constituting the device contains a compound containing a bicyclo [1.1.1] pentane skeleton, and An organic electroluminescent device, wherein light emission is substantially white. A lighting device comprising the organic electroluminescent element according to claim 10.

Images