JP2006066820A - Organic electroluminescence device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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。 The present invention relates to an organic electroluminescence element.
自己発光型であるため、バックライトを必要とする液晶ディスプレイよりもさらに薄いディスプレイ装置を作ることができるだけでなく、これまでよりも薄型のバックライトとして、液晶ディスプレイの薄型化をも可能とし、しかもプラズマディスプレイよりも構造が簡単である等、様々な利点を有することから、薄膜型の有機エレクトロルミネッセンス素子（以下「有機ＥＬ素子」と略記する場合がある）が、次世代技術として注目されている。 Because it is self-luminous, it can not only make a display device thinner than a liquid crystal display that requires a backlight, but also enables a thinner LCD display as a thinner backlight. Since it has various advantages such as a simpler structure than a plasma display, a thin-film type organic electroluminescence element (hereinafter sometimes abbreviated as “organic EL element”) has attracted attention as a next-generation technology. .
有機ＥＬ素子としては、最初、アントラセン等の有機蛍光体の単結晶や蒸着膜を、陰極と陽極とで挟んだ構造を有する素子が検討されたが、その後、電子と正孔との再結合効率を向上して、素子の発光効率を高めるために、リン光性または蛍光性を有する発光材料、電子輸送能を有する電子輸送材料、正孔輸送能を有する正孔輸送材料、成膜性を有するバインダ等、それぞれの機能に優れた化合物を複合的に用いた、単層の、あるいは２層以上の積層構造を有する機能分離型の電界発光層を備えたものが、広く研究されている。 As an organic EL element, an element having a structure in which a single crystal of an organic phosphor such as anthracene or a vapor deposition film is sandwiched between a cathode and an anode was first studied. Thereafter, the recombination efficiency between electrons and holes was investigated. In order to improve the light emitting efficiency of the device by improving the light emitting property, phosphorescent or fluorescent light emitting material, electron transporting material electron transporting material, hole transporting material hole transporting material, film forming property Research has been extensively made on a single-layered or compounded electroluminescent layer having a laminated structure of two or more layers using a compound having excellent functions such as a binder.
例えば、非特許文献１においては、電子輸送材料を含む電子輸送層と、正孔輸送材料を含む正孔輸送層とを積層した２層構造の電界発光層を備え、このうち電子輸送層に発光層としての機能を持たせた有機ＥＬ素子が提案されている。素子の構成は、陰極／電子輸送層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を電子輸送層に注入する働きをすると共に、陰極から電子輸送層に注入された電子が正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、電子輸送層内に封じ込めるためにも機能する。そのため、電子輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる。そして、当該電子輸送層中に含まれる電子輸送材料等を効率よく発光させて、有機ＥＬ素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
For example, Non-Patent
In this organic EL device, the hole transport layer functions to inject holes injected from the anode into the electron transport layer, and the electrons injected from the cathode into the electron transport layer do not recombine with the holes. It also functions to prevent escape to the anode and contain it in the electron transport layer. Therefore, electrons and holes can be efficiently recombined in the electron transport layer. And the electron transport material etc. which are contained in the said electron carrying layer can be light-emitted efficiently, and while improving the light emission efficiency of an organic EL element, the drive voltage can be reduced.
また、非特許文献２においては、上記２層構造を有する電界発光層において、逆に、正孔輸送層も発光層となりうることが示されている。素子の構成は、同じく、陰極／電子輸送層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、電子輸送層が、陰極から注入された電子を正孔輸送層に注入する働きをすると共に、陽極から正孔輸送層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、正孔輸送層内に封じ込めるためにも機能する。そのため、正孔輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる。そして、当該正孔輸送層中に含まれる正孔輸送材料等を効率よく発光させて、有機ＥＬ素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
Non-Patent
In this organic EL device, the electron transport layer functions to inject electrons injected from the cathode into the hole transport layer, and the holes injected from the anode into the hole transport layer do not recombine with the electrons. It also functions to prevent escape to the cathode and confine it in the hole transport layer. Therefore, electrons and holes can be efficiently recombined in the hole transport layer. And the hole transport material etc. which are contained in the said hole transport layer can be light-emitted efficiently, and while improving the light emission efficiency of an organic EL element, the drive voltage can be reduced.
さらに、非特許文献３においては、電子輸送層と正孔輸送層との間に、発光材料を含む発光層を挟んだ３層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子が提案されている。素子の構成は、陰極／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／陽極／基板である。
この有機ＥＬ素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を発光層に注入する働きをすると共に、陰極から発光層に注入された電子が正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。また、電子輸送層が、陰極から注入された電子を発光層に注入する働きをすると共に、陽極から発光層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。そのため、上で述べた２層構造のものに比べて、発光層内での電子と正孔の再結合効率を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率をさらに向上し、かつ駆動電圧をより一層、低下させることができる。
Further, Non-Patent Document 3 proposes an organic EL element including a three-layer electroluminescent layer in which a light emitting layer containing a light emitting material is sandwiched between an electron transport layer and a hole transport layer. The structure of the element is cathode / electron transport layer / light emitting layer / hole transport layer / anode / substrate.
In this organic EL device, the hole transport layer functions to inject holes injected from the anode into the light-emitting layer, and the electrons injected from the cathode into the light-emitting layer do not recombine with the holes. It functions to prevent escape and contain it in the light emitting layer. In addition, the electron transport layer functions to inject electrons injected from the cathode into the light emitting layer, and prevents holes injected from the anode into the light emitting layer from escaping to the cathode without recombining with the electrons. , Function to contain in the light emitting layer. Therefore, compared to the two-layer structure described above, the recombination efficiency of electrons and holes in the light emitting layer is improved, the light emitting efficiency of the organic EL element is further improved, and the driving voltage is further increased. Can be lowered.
これらの有機ＥＬ素子において、電子輸送材料としては、オキサジアゾール類、トリアゾール類が、また、正孔輸送材料としては、トリフェニルアミン誘導体等の芳香族第３級アミン類が、それぞれ一般的に用いられる。また、発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する有機金属錯体や有機金属化合物等が用いられる。
また、リン光性の発光材料は、一般に、成膜性が低く、しかも励起状態で自己消光を起こしやすいことから、有機ＥＬ素子の発光効率が低くなる傾向にあり、それを防止して発光効率を向上するために、例えば、フェニルカルバゾール誘導体等をホスト材料として使用し、このホスト材料中に、リン光性の発光材料をゲスト材料として分散させて発光層を形成することも行われる。
In addition, phosphorescent light-emitting materials generally have low film-forming properties and are prone to self-quenching in an excited state, which tends to reduce the light emission efficiency of organic EL elements. In order to improve the above, for example, a phenylcarbazole derivative or the like is used as a host material, and a phosphorescent light-emitting material is dispersed as a guest material in the host material to form a light-emitting layer.
有機ＥＬ素子を用いて、液晶ディスプレイ等に代わる新たなディスプレイ装置を作製するためには、それぞれ、赤、緑、青の光の三原色に発光する有機ＥＬ素子の構成を有する微小な発光セルを、ディスプレイのドットごとに配列すること等が考えられる。そのためには、赤、緑、および青の各色の発光セルを構成する有機ＥＬ素子が、ほぼ同じ発光効率、発光輝度で発光することが肝要である。 In order to produce a new display device to replace a liquid crystal display or the like using an organic EL element, a minute light emitting cell having a configuration of an organic EL element that emits light in three primary colors of red, green, and blue, respectively, Arrangement for each dot of the display is conceivable. For this purpose, it is important that the organic EL elements constituting the red, green, and blue light emitting cells emit light with substantially the same light emission efficiency and light emission luminance.
しかし、現在、緑色および赤色については、上記ディスプレイ装置等を実現するために必要な高い発光効率、発光輝度を有する素子を構成しうる発光材料や発光層が既に実用化されているものの、青色については、緑色や赤色と同等の発光効率、発光輝度を有するものが開発されていないのが現状である。
例えば、青色発光の発光層として一般的に知られている、式(51)：
However, at present, for green and red, although light emitting materials and light emitting layers that can constitute elements having high light emission efficiency and light emission luminance necessary for realizing the display device and the like have already been put into practical use, In the present situation, a light emitting device having light emission efficiency and luminance equivalent to those of green and red has not been developed.
For example, the formula (51) generally known as a light emitting layer emitting blue light:
で表される４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＢＰ〉をホスト材料として用いて、このホスト材料からなる層中に、ゲスト材料として、式(21)： In the layer made of the host material, 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl <CBP> represented by the formula (21):
で表されるイリジウム(III)ビス〔（４，６−ジ−フルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕ピコリナート〈ＦＩｒｐｉｃ〉を分散させた構造を有する発光層を備えた有機ＥＬ素子の量子効率は、後述する比較例１の結果からも明らかなように５．７％程度であり、発光効率の更なる向上が求められる。
また、有機ＥＬ素子は、長時間、発光させると発光輝度が大きく低下するという問題があり、安定性の向上と長寿命化も大きな課題である。そして、この課題を解決するために、電界発光層を構成する各層の耐久性を向上することも求められる。
Quantum of an organic EL device having a light emitting layer having a structure in which iridium (III) bis [(4,6-di-fluorophenyl) -pyridinato-N, C 2 '] picolinate <FIrpic> represented by The efficiency is about 5.7% as is clear from the results of Comparative Example 1 described later, and further improvement in the light emission efficiency is required.
In addition, the organic EL element has a problem that the emission luminance is greatly reduced when light is emitted for a long time, and improvement of stability and extension of life are also major issues. And in order to solve this subject, improving the durability of each layer which comprises an electroluminescent layer is also calculated | required.
本発明の目的は、発光効率、発光輝度および耐久性に優れた有機ＥＬ素子、特に、青色の発光効率、発光輝度を、他の色と同等まで向上し、しかも耐久性にも優れた有機ＥＬ素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an organic EL element excellent in luminous efficiency, luminous luminance and durability, and in particular, an organic EL element which improves the luminous efficiency and luminous luminance of blue to the same level as other colors and has excellent durability. It is to provide an element.
請求項１記載の発明は、単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式(1)： According to the first aspect of the present invention, there is provided an electroluminescent layer having a single layer or a laminated structure of two or more layers, a cathode for injecting electrons into the electroluminescent layer, and injecting holes into the electroluminescent layer. And an electroluminescent layer having the formula (1):
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。
[Wherein, R 1 represents an aryl group which may have a substituent, and R 2 represents an aryl group which may have a substituent, or an —O— group. ]
2 to 20 units, linear, cyclic, or networked, and the repeating units of the formula (1) are connected linearly, directly or via the —O— group. In that case, the organic electroluminescence device is characterized by containing an organosilicon compound having a structure in which an aryl group which may have a substituent is bonded to both ends.
請求項２記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する発光層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項３記載の発明は、発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層のうちの少なくとも一方を備える請求項２記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
According to a second aspect of the present invention, the electroluminescent layer has a laminated structure of two or more layers including a light emitting layer containing a light emitting material as a guest material and an organic silicon compound represented by the formula (1) as a host material.
According to a third aspect of the present invention, as the other layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the light emitting layer, the electron transporting layer provided between the light emitting layer and the cathode, and between the light emitting layer and the anode are provided. It is an organic electroluminescent element of
請求項４記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する単層の発光層である請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項５記載の発明は、電界発光層が、正孔輸送材料をゲスト材料、式(1)で表される有機ケイ素化合物をホスト材料として含有する正孔輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
The invention according to claim 4 is an organic electroluminescent layer according to
The invention according to claim 5 is a laminate of two or more layers, wherein the electroluminescent layer includes a hole transport layer containing a hole transport material as a guest material and an organosilicon compound represented by the formula (1) as a host material. It is an organic electroluminescent element of
請求項６記載の発明は、正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる発光層と、この発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層とを備える請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項７記載の発明は、正孔輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、正孔輸送層と陰極との間に設けられる電子輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項５記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
According to the sixth aspect of the present invention, there is provided a light emitting layer provided between the hole transport layer and the cathode as another layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the hole transport layer, and the light emitting layer and the cathode. It is an organic electroluminescent element of Claim 5 provided with the electron carrying layer provided in between.
The invention according to claim 7 includes an electron transport layer provided between the hole transport layer and the cathode as another layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the hole transport layer, The organic electroluminescent element according to claim 5, wherein one of the electron transport layers also serves as a light emitting layer.
請求項８記載の発明は、電界発光層が、式(1)で表される有機ケイ素化合物を電子輸送材料として含有する電子輸送層を含む、２層以上の積層構造を有する請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
請求項９記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層とを備える請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
The invention according to claim 8 is the invention according to
The invention according to claim 9 is a light emitting layer provided between the electron transport layer and the anode as another layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the electron transport layer, and between the light emitting layer and the anode. It is an organic electroluminescent element of Claim 8 provided with the positive hole transport layer provided.
請求項１０記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項８記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。
The invention according to
発明者は、まず、発光材料と共に発光層を形成するホスト材料について検討した。その結果、前記のように、直鎖状、環状、もしくは網目状に繋がれたシロキサン、またシランを基本骨格とし、この基本骨格の、ケイ素原子に結合した水素原子を全てアリール基で置換した構造を有する、式(1)で表される有機ケイ素化合物を、ホスト材料として使用すればよいことを見出した。 The inventor first examined a host material that forms a light emitting layer together with a light emitting material. As a result, as described above, a structure in which a linear, cyclic, or network-linked siloxane or silane is used as a basic skeleton, and all hydrogen atoms bonded to silicon atoms in this basic skeleton are substituted with aryl groups. It has been found that an organosilicon compound represented by the formula (1) having the following may be used as a host material.
すなわち、式(1)の有機ケイ素化合物においては、アリール基が、いずれも、ケイ素原子を介して結合していることから、複数のアリール基に亘る大きなπ電子共役系が形成されず、層中で、それぞれのアリール基が、独立した芳香族化合物と同等の挙動をする。例えば、アリール基がフェニル基である有機ケイ素化合物によって形成した層は、その融点以上では固体膜化することが不可能な、ベンゼンの膜と同等の機能を有するものとなる。そのため、式(1)の有機ケイ素化合物は、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高い。しかも、それぞれのアリール基は、実際には、シロキサンまたはシランという強固な基本骨格によって結合されていることから、式(1)の有機ケイ素化合物は、例えば、真空蒸着法等によって膜化する際の成膜性にも優れている。したがって、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて発光層を形成することにより、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を、これまでよりも向上することが可能となる。 That is, in the organosilicon compound of the formula (1), since the aryl groups are all bonded via silicon atoms, a large π-electron conjugated system across a plurality of aryl groups is not formed, and Thus, each aryl group behaves in the same way as an independent aromatic compound. For example, a layer formed of an organosilicon compound whose aryl group is a phenyl group has a function equivalent to that of a benzene film, which cannot be formed into a solid film above its melting point. Therefore, the organosilicon compound of formula (1) has a high energy level as a host material. Moreover, since each aryl group is actually bonded by a strong basic skeleton such as siloxane or silane, the organosilicon compound of the formula (1) is used when forming a film by, for example, a vacuum deposition method or the like. Excellent film formability. Therefore, by forming the light emitting layer using the organosilicon compound of the formula (1) as a host material, it becomes possible to improve the light emission efficiency and the light emission luminance of the organic EL element than before.
また、上記のように各アリール基は、発光層中で、それぞれ独立した芳香族化合物と同等の挙動をすることから、当該アリール基として、発光材料の発光波長と近い発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択すれば、素子の発光効率、発光輝度を、さらに向上することもできる。特に、アリール基として、ベンゼンに相当するフェニル基等の、青色の発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択した式(1)の有機ケイ素化合物を、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせて発光層を形成すれば、青色発光の有機ＥＬ素子の発光効率および発光輝度を、他の色の素子と同等程度まで向上することも可能である。 In addition, as described above, each aryl group behaves in the light emitting layer in the same manner as an independent aromatic compound, and therefore, as the aryl group, an aromatic compound having an emission spectrum close to the emission wavelength of the light emitting material. If a group corresponding to is selected, the light emission efficiency and light emission luminance of the device can be further improved. In particular, an organic silicon compound of the formula (1) in which a group corresponding to an aromatic compound having a blue emission spectrum, such as a phenyl group corresponding to benzene, is selected as an aryl group, a blue light emitting material as a guest material When the light emitting layer is formed in combination, it is possible to improve the light emission efficiency and the light emission luminance of the blue light emitting organic EL element to the same level as the other color elements.
しかも、式(1)の有機ケイ素化合物の基本骨格であるシロキサンまたはシランは、強固で、かつ耐熱性、安定性等に優れていることから、当該式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として使用すれば、発光層の、そして当該発光層を有する有機ＥＬ素子の耐久性を向上することも可能となる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料、正孔輸送材料をゲスト材料として用いて正孔輸送層を形成すると、当該式(1)の有機ケイ素化合物が、前記のようにホスト材料としてのエネルギーレベルが高いことから、正孔輸送材料による正孔輸送特性を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる。また、正孔輸送層の、そして有機ＥＬ素子の耐久性を向上することもできる。
Moreover, since the siloxane or silane that is the basic skeleton of the organosilicon compound of the formula (1) is strong and excellent in heat resistance, stability, etc., the organosilicon compound of the formula (1) is used as a host material. If used, the durability of the light emitting layer and of the organic EL device having the light emitting layer can be improved.
Further, when the hole transport layer is formed using the organosilicon compound of the formula (1) as a host material and the hole transport material as a guest material, the organosilicon compound of the formula (1) is used as a host material as described above. Since the energy level of the organic EL element is high, the hole transport characteristics of the hole transport material can be improved, and the light emission efficiency and light emission luminance of the organic EL element can be improved. Further, the durability of the hole transport layer and the organic EL device can be improved.
さらに、式(1)の有機ケイ素化合物は良好な電子輸送能を有することから、当該有機ケイ素化合物を電子輸送材料として使用して電子輸送層を形成すると、電子輸送層の電子輸送特性を向上させて、有機ＥＬ素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる。また、電子輸送層の、そして有機ＥＬ素子の耐久性を向上することもできる。 Furthermore, since the organosilicon compound of the formula (1) has a good electron transport ability, forming an electron transport layer using the organosilicon compound as an electron transport material improves the electron transport properties of the electron transport layer. Thus, the light emission efficiency and light emission luminance of the organic EL element can be improved. In addition, the durability of the electron transport layer and the organic EL element can be improved.
以下に、本発明を説明する。
本発明の有機ＥＬ素子は、前記のように、単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備え、電界発光層が、式(1)：
The present invention is described below.
As described above, the organic EL device of the present invention includes an electroluminescent layer having a single layer structure or a laminate structure of two or more layers, a cathode for injecting electrons into the electroluminescent layer, and a positive electrode in the electroluminescent layer. And an anode for injecting holes, and the electroluminescent layer has the formula (1):
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示し、Ｒ2は置換基を有してもよいアリール基、または−Ｏ−基を示す。〕
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とするものである。
[Wherein, R 1 represents an aryl group which may have a substituent, and R 2 represents an aryl group which may have a substituent, or an —O— group. ]
2 to 20 units, linear, cyclic, or networked, and the repeating units of the formula (1) are connected linearly, directly or via the —O— group. In that case, an organosilicon compound having a structure in which an aryl group which may have a substituent is bonded to both ends is contained.
《有機ケイ素化合物》
上記式(1)で表される有機ケイ素化合物において、Ｒ1およびＲ2に相当するアリール基としては、例えばフェニル基、ナフチル基、ビフェニリル基、ｏ−テルフェニル基、アントリル基、フェナントリル基等が挙げられる。また、アリール基に置換してもよい置換基としては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等の、炭素数１〜６のアルキル基や、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子等が挙げられ、特に、メチル基、エチル基等のアルキル基が好ましい。置換基は、１つのアリール基に対して１つ以上、置換することができる。
<Organic silicon compound>
In the organosilicon compound represented by the above formula (1), examples of the aryl group corresponding to R 1 and R 2 include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenylyl group, an o-terphenyl group, an anthryl group, and a phenanthryl group. Can be mentioned. Examples of the substituent that may be substituted on the aryl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, an s-butyl group, and a t-butyl group. And alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms such as pentyl group and hexyl group, and halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and iodine. Particularly, alkyl groups such as methyl group and ethyl group are preferable. One or more substituents can be substituted for one aryl group.
式(1)で表される有機ケイ素化合物としては、例えば、式(11)： As the organosilicon compound represented by the formula (1), for example, the formula (11):
〔式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される直鎖シラン化合物、式(12)：
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents an aryl group which may have a substituent. n shows the integer of 2-20. ]
A linear silane compound represented by the formula (12):
〔式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される直鎖シロキサン化合物、式(13)：
[Wherein, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different and each represents an aryl group which may have a substituent. n shows the integer of 2-20. ]
A linear siloxane compound represented by the formula (13):
〔式中、Ｒ1、Ｒ2は、同一または異なって、それぞれ置換基を有してもよいアリール基を示す。ｎは２〜２０の整数を示す。〕
で表される環状シロキサン化合物、および式(14)：
[Wherein, R 1 and R 2 are the same or different and each represents an aryl group which may have a substituent. n shows the integer of 2-20. ]
And a cyclic siloxane compound represented by formula (14):
〔式中、Ｒ1は置換基を有してもよいアリール基を示す。〕
で表される繰り返し単位からなり、ケイ素原子間が必ず−Ｏ−基で繋がれていると共に、その単位数が１〜１０である網目状シロキサン化合物等が挙げられる。
このうち、式(13)で表される環状シロキサン化合物、および式(14)で表される網目状シロキサン化合物は、いずれも、式(12)で表される直鎖シロキサン化合物を、窒素雰囲気中で熱分解および閉環反応させることによって合成される。式(13)で表される環状シロキサン化合物を合成するための加熱温度は、２７５〜４０５℃程度である。
[Wherein, R 1 represents an aryl group which may have a substituent. ]
And a network siloxane compound having 1 to 10 units in which silicon atoms are always connected by —O— groups.
Of these, the cyclic siloxane compound represented by the formula (13) and the network siloxane compound represented by the formula (14) are both the linear siloxane compound represented by the formula (12) in a nitrogen atmosphere. Is synthesized by thermal decomposition and ring closure reaction. The heating temperature for synthesizing the cyclic siloxane compound represented by the formula (13) is about 275 to 405 ° C.
式(11)で表される直鎖シラン化合物の具体例としては、式(11-1)で表される化合物が挙げられる。 Specific examples of the linear silane compound represented by the formula (11) include a compound represented by the formula (11-1).
また、式(12)で表される直鎖シロキサン化合物の具体例としては、式(12-1)で表される化合物が挙げられる。 Further, specific examples of the linear siloxane compound represented by the formula (12) include a compound represented by the formula (12-1).
さらに、式(13)で表される環状シロキサン化合物の具体例としては、式(13-1)で表される化合物（ＤＰＳｉＯ３）、および式(13-2)で表される化合物（ＤＰＳｉＯ４）が挙げられる。 Furthermore, specific examples of the cyclic siloxane compound represented by the formula (13) include a compound represented by the formula (13-1) (DPSiO3) and a compound represented by the formula (13-2) (DPSiO4). Can be mentioned.
そして、式(14)で表される網目状シロキサン化合物の具体例としては、式(14-1)で表される化合物が挙げられる。 A specific example of the network siloxane compound represented by the formula (14) is a compound represented by the formula (14-1).
《有機ＥＬ素子》
上記式(1)の有機ケイ素化合物を含む電界発光層は、単層であってもよいし、２層以上の積層構造を有していてもよい。電界発光層が２層以上の積層構造を有する場合、式(1)の有機ケイ素化合物は、発光層、正孔輸送層、および電子輸送層のいずれか１層、または２層以上に含有させることができる。
<< Organic EL element >>
The electroluminescent layer containing the organosilicon compound of the above formula (1) may be a single layer or may have a laminated structure of two or more layers. When the electroluminescent layer has a laminated structure of two or more layers, the organosilicon compound of the formula (1) should be contained in one or more of the light emitting layer, the hole transport layer, and the electron transport layer. Can do.
このうち、発光層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該発光層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、リン光性または蛍光性を有する発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。かかる構造を有する発光層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、当該式(1)の有機ケイ素化合物を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等の、種々の成膜法によって膜化した後、発光材料をドーピングして形成することができる。 Among these, when the light-emitting layer contains the organosilicon compound of the formula (1), the light-emitting layer includes a phosphorous compound as a guest material in a layer formed using the organosilicon compound of the formula (1) as a host material. Examples thereof include a layer having a structure in which a light-emitting material having fluorescence or fluorescence is dispersed. The light emitting layer having such a structure is obtained by applying a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method to the organosilicon compound of the formula (1), or a solution coating method in which a solution containing the organosilicon compound of the formula (1) is applied and dried. After being formed into a film by various film forming methods such as the above, it can be formed by doping a light emitting material.
先に説明したように、式(1)で表される有機ケイ素化合物は、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する発光層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物として、前記式(11-1)〜(14-1)のいずれかで表される化合物等の、式(1)中のアリール基がフェニル基である化合物など、青色の発光スペクトルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光輝度を有する青色発光の有機ＥＬ素子を形成することもできる。
As described above, the organosilicon compound represented by the formula (1) has a high energy level as a host material and is excellent in film formability, heat resistance, and stability. The organic EL element including the electroluminescent layer having a laminated structure including the light emitting layer having the above structure has high luminous efficiency, high luminance, and excellent durability.
In addition, as the organosilicon compound of the formula (1), a compound in which the aryl group in the formula (1) is a phenyl group, such as a compound represented by any one of the formulas (11-1) to (14-1) If a compound having a blue light emission spectrum is selected and combined with a blue light emitting material as a guest material, it has high luminous efficiency and luminance equivalent to those of other color elements such as red and green. A blue light-emitting organic EL element can also be formed.
発光層における、発光材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と発光材料との総量の０．１〜３０重量％であるのが好ましく、０．１〜１０重量％であるのがさらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久性が低下するおそれもある。 The content ratio of the light emitting material in the light emitting layer is preferably 0.1 to 30% by weight, and preferably 0.1 to 10% by weight, based on the total amount of the organosilicon compound of formula (1) and the light emitting material. Further preferred. If the content ratio of the light emitting material is less than this range, the light emission efficiency and light emission luminance of the device may be reduced, and sufficient light emission may not be obtained. Since the amount of the organosilicon compound is insufficient, the luminous efficiency and luminance of the device are lowered, and there is a possibility that sufficient light emission cannot be obtained. In addition, the durability of the element may be reduced.
発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する種々の、有機金属錯体や有機金属化合物等がいずれも使用可能である。このうち、リン光性の発光材料としては、例えば、式(21)で表されるイリジウム(III)ビス〔（４，６−ジフルオロフェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕ピコリナート〈ＦＩｒｐｉｃ〉、式(22)で表されるイリジウム(III)ビス（４′，６′−ジフルオロフェニルピリジナト）テトラキス（１−ピラゾリル）ボラート〈ＦＩｒ６〉、式(23)で表されるビス〔２−（３，５−ビストリフルオロメチル−フェニル）−ピリジナト−Ｎ，Ｃ2′〕イリジウム(III)ピコリナート〈（ＣＦ3ｐｐｙ）2Ｉｒ（ｐｉｃ）〉〔以上、青色発光〕、式(24)で表されるｆａｃ−トリス−（２−フェニルピリジン）イリジウム(III)〈Ｉｒ（ｐｐｙ）3〉、式(25)で表されるビス（２−フェニルピリジン）イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｐｐｙ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉〔以上、緑色発光〕、式(26)で表されるビス（２−フェニルベンゾチアゾラト−Ｎ，Ｃ2′）イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｂｔ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉〔黄色発光〕、式(27)で表されるビス〔２−（２′−ベンゾ（４，５−ａ）チエニル）ピリジナト−Ｎ，Ｃ3′〕イリジウム(III)アセチルアセトナート〈Ｂｔｐ2Ｉｒ（ａｃａｃ）〉、式(28)で表されるイリジウム(III)ビス（ジベンゾ[ｆ，ｈ]キノザリン）アセチルアセトナート〈Ｉｒ（ＤＢＱ）2（ａｃａｃ）〉〔以上、赤色発光〕等が挙げられる。 As the luminescent material, any of various organometallic complexes and organometallic compounds having phosphorescence or fluorescence can be used. Among these, examples of phosphorescent light-emitting materials include iridium (III) bis [(4,6-difluorophenyl) -pyridinato-N, C 2 '] picolinate <FIrpic> represented by the formula (21), Iridium (III) bis (4 ′, 6′-difluorophenylpyridinato) tetrakis (1-pyrazolyl) borate <FIr6> represented by formula (22), bis [2- ( 3,5-bistrifluoromethyl-phenyl) -pyridinato-N, C 2 '] iridium (III) picolinate <(CF 3 ppy) 2 Ir (pic)> [above, blue emission], represented by formula (24) Fac-tris- (2-phenylpyridine) iridium (III) <Ir (ppy) 3 >, bis (2-phenylpyridine) iridium (III) acetylacetonate represented by formula (25) <Ppy 2 Ir ( acac)> , Green light emission], wherein bis represented by (26) (2-phenyl-benzothiazyl Zola DOO -N, C 2 ') iridium (III) acetylacetonate <Bt 2 Ir (acac)> [yellow light], wherein Bis [2- (2′-benzo (4,5-a) thienyl) pyridinato-N, C 3 ′] iridium (III) acetylacetonate <Btp 2 Ir (acac)> represented by formula (27) And iridium (III) bis (dibenzo [f, h] quinosaline) acetylacetonate <Ir (DBQ) 2 (acac)> [above, red light emission] represented by (28).
また、蛍光性の発光材料としては、例えば、式(29)で表されるトリス（８−キノリノラート）アルミニウム(III)錯体〈Ａｌｑ3〉〔緑色発光〕等が挙げられる。 Examples of the fluorescent light-emitting material include tris (8-quinolinolato) aluminum (III) complex <Alq 3 > [green light emission] represented by the formula (29).
また、発光層には、当該発光層の発光波長を調整するために、レーザー色素等をドーピングすることもできる。レーザー色素としては、例えば、式(31)で表される４−（ジシアノメチレン）−２−メチル−６−（ユロリジン−４−イル−ビニル）−４Ｈ−ピラン〈ＤＣＭ２〉〔赤色発光〕、式(32)で表されるクマリン６〔緑色発光〕、式(33)で表されるペリレン〔青色発光〕等が挙げられる。 The light emitting layer may be doped with a laser dye or the like in order to adjust the light emission wavelength of the light emitting layer. Examples of the laser dye include 4- (dicyanomethylene) -2-methyl-6- (urolidine-4-yl-vinyl) -4H-pyran <DCM2> [red light emission] represented by the formula (31), Coumarin 6 [green light emission] represented by (32), perylene [blue light emission] represented by formula (33), and the like.
発光層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜３０ｎｍであるのがさらに好ましい。発光層の膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
発光層と共に、積層構造の電界発光層を構成する他の層としては、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層や、発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層等が挙げられる。このうち、電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、例えば、式(41)で表される２−(４′−ｔ−ブチルフェニル)−５−（４″−ビフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール〈ＰＢＤ〉、式(42)で表される３−（４−ビフェニルイル）−４−フェニル−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，２，４−トリアゾール〈ＴＡＺ〉、式(43)で表される４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントリロン〈Ｂｐｈｅｎ〉、式(44)で表される２，９−ジメチル−４，７−ジフェニル−１，１０−フェナントリロン〈ＢＣＰ〉、式(45)で表されるビス（２−メチル−８−キノリノラート−Ｎ１，Ｏ８）−（１，１′−ビフェニル−４−オラート）アルミニウム〈ＢＡｌＱ2〉等が挙げられる。また、前記式(29)で表されるＡｌｑ3も、電子輸送材料として使用することができる。
The thickness of the light emitting layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 5 to 30 nm. If the film thickness of the light emitting layer is less than this range, the light emission efficiency may decrease. Conversely, if it exceeds this range, the drive voltage may increase.
As the other layers constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the light emitting layer, there are an electron transport layer provided between the light emitting layer and the cathode, a hole transport layer provided between the light emitting layer and the anode, and the like. Can be mentioned. Among these, as an electron transport material for forming the electron transport layer, for example, 2- (4′-t-butylphenyl) -5- (4 ″ -biphenyl) -1,3 represented by the formula (41) is used. 4-oxadiazole <PBD>, 3- (4-biphenylyl) -4-phenyl-5- (4-t-butylphenyl) -1,2,4-triazole <TAZ represented by formula (42) >, 4,7-diphenyl-1,10-phenanthrylone <Bphen> represented by formula (43), 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10 represented by formula (44) -Phenanthrylone <BCP>, bis (2-methyl-8-quinolinolato-N1, O8)-(1,1'-biphenyl-4-olato) aluminum <BAlQ 2 > represented by the formula (45) In addition, Alq 3 represented by the formula (29) is also used as an electron transporting material. Can be used.
電子輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の電子輸送層と、それを補助する電子注入層、正孔阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、電子注入層は、電子輸送層と陰極との間に設けられて、陰極から電子輸送層への電子の注入を補助するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、電子の注入を補助する機能に優れた、上記式(45)で表されるＢＡｌＱ2等によって形成するのが好ましい。 The electron transport layer may be a single layer, or may have a stacked structure of an electron transport layer of the original meaning and an electron injection layer, a hole blocking layer, or the like that assists the electron transport layer. Among these, the electron injection layer is a layer provided between the electron transport layer and the cathode for assisting the injection of electrons from the cathode to the electron transport layer. In particular, it is preferably formed of BAlQ 2 or the like represented by the above formula (45), which has an excellent function of assisting electron injection.
また、正孔阻止層は、電子輸送層と発光層との間に設けられて、陽極から発光層に注入された正孔が、電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、正孔を阻止する機能に優れた、上記式(42)で表されるＴＡＺや、式(43)で表されるＢｐｈｅｎ、式(44)で表されるＢＣＰ等によって形成するのが好ましい。 The hole blocking layer is provided between the electron transporting layer and the light emitting layer, and prevents holes injected from the anode into the light emitting layer from escaping to the cathode without recombining with electrons. Among the various electron transport materials exemplified above, in particular, TAZ represented by the above formula (42), Bphen represented by the formula (43), and formula excellent in the function of blocking holes It is preferably formed by BCP represented by (44).
単層の電子輸送層や、積層構造の電子輸送層を構成する各層は、それぞれ、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単層の電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。 Each layer constituting the single layer electron transport layer or the electron transport layer having a laminated structure can be formed by a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method, a solution coating method, or the like. The film thickness of the single electron transport layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be insufficient or the hole confinement effect may be insufficient. The voltage may increase.
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、５〜１０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。 Moreover, it is preferable that the film thickness of the electron transport layer as a main body among the electron transport layers of a laminated structure is 1-20 nm, and it is more preferable that it is 5-10 nm. If the thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be insufficient or the hole confinement effect may be insufficient. The voltage may increase.
また、電子注入層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子注入層による、陰極から電子輸送層に電子を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
さらに、正孔阻止層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔阻止層による、正孔が陰極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
The film thickness of the electron injection layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the electron injection layer is less than this range, the electron injection layer may not sufficiently obtain the effect of injecting electrons from the cathode to the electron transport layer. The drive voltage may increase.
Furthermore, the film thickness of the hole blocking layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 5 to 20 nm. If the film thickness of the hole blocking layer is less than this range, the hole blocking layer may not sufficiently obtain the effect of preventing holes from escaping to the cathode. May increase the drive voltage.
発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する正孔輸送層のもとになる正孔輸送材料としては、例えば、式(51)で表される４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＢＰ〉、式(52)で表される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〉、式(53)で表される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〉、式(54)で表される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〈ｍ−ＭＴＤＡＴＡ〉等が挙げられる。 Examples of the hole transport material that forms the hole transport layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the light emitting layer include, for example, 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl represented by the formula (51) <CBP>, N, N′-diphenyl-N, N′-bis (3-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine represented by formula (52) <TPD>, formula 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl <α-NPD> represented by formula (53), 4,4 ′, 4 ″-represented by formula (54) And tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine <m-MTDATA>.
正孔輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の正孔輸送層と、それを補助する正孔注入層、電子阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、正孔注入層は、正孔輸送層と陽極との間に設けられて、陽極から正孔輸送層への電子の注入を補助するための層であって、特に、正孔の注入を補助する機能に優れた、上記式(51)〜(54)で表される各化合物や、式(55)で表される銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）等によって形成するのが好ましい。 The hole transport layer may be a single layer, or may have a laminated structure of a hole transport layer having an original meaning and a hole injection layer, an electron blocking layer, or the like that assists the hole transport layer. Among these, the hole injection layer is a layer provided between the hole transport layer and the anode to assist the injection of electrons from the anode to the hole transport layer, and in particular, the injection of holes. It is preferable to form each compound represented by the above formulas (51) to (54), copper phthalocyanine (CuPC) represented by the formula (55), etc.
また、電子阻止層は、正孔輸送層と発光層との間に設けられて、陰極から発光層に注入された電子が、正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止するための層であって、特に、正孔を阻止する機能に優れた、式(56)で表される１，３−ジ（Ｎ−カルバゾリル）フェニル（ｍＣＰ）等によって形成するのが好ましい。 The electron blocking layer is provided between the hole transport layer and the light emitting layer, and prevents electrons injected from the cathode into the light emitting layer from escaping to the anode without recombining with the holes. In particular, the layer is preferably formed of 1,3-di (N-carbazolyl) phenyl (mCP) represented by the formula (56), which has an excellent function of blocking holes.
単層の正孔輸送層や、積層構造の正孔輸送層を構成する各層は、それぞれ、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単層の正孔輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。 Each layer constituting the single-layer hole transport layer or the stacked hole transport layer can be formed by a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method, a solution coating method, or the like. The film thickness of the single hole transport layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the hole transport layer is less than this range, the hole injection efficiency may be decreased. Conversely, if the thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、１〜２０ｎｍであるのが好ましく、５〜１０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、正孔注入層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔注入層による、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
Moreover, it is preferable that the film thickness of the positive hole transport layer as a main body among the positive hole transport layers of a laminated structure is 1-20 nm, and it is more preferable that it is 5-10 nm. If the thickness of the hole transport layer is less than this range, the hole injection efficiency may be decreased. Conversely, if the thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
The film thickness of the hole injection layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the hole injection layer is less than this range, the hole injection layer may not sufficiently obtain the effect of injecting holes from the anode to the hole transport layer, and conversely exceeds this range. In some cases, the drive voltage may increase.
さらに、電子阻止層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子阻止層による、電子が陽極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
積層構造を有する電界発光層のうち、正孔輸送層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該正孔輸送層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、正孔輸送材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。かかる構造を有する正孔輸送層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した後、正孔輸送材料をドーピングして形成することができる。正孔輸送材料としては、前記例示の、式(51)〜(54)で表される各化合物等が挙げられる。
Furthermore, the film thickness of the electron blocking layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 2 to 50 nm. If the thickness of the electron blocking layer is less than this range, the electron blocking layer may not sufficiently obtain the effect of preventing electrons from escaping to the anode. The voltage may increase.
Among the electroluminescent layers having a laminated structure, when the hole transport layer contains the organosilicon compound of the formula (1), the hole transport layer uses the organosilicon compound of the formula (1) as a host material. Examples of the guest material in the formed layer include a layer having a structure in which a hole transport material is dispersed. The hole transport layer having such a structure is formed by forming an organosilicon compound of formula (1) into a film by vapor deposition such as vacuum deposition or solution coating, and then doping a hole transport material. can do. Examples of the hole transporting material include the compounds represented by the formulas (51) to (54) described above.
式(1)で表される有機ケイ素化合物が、先に説明したように、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する正孔輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
正孔輸送層における、正孔輸送材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と正孔輸送材料との総量の１０〜９０重量％であるのが好ましく、５０〜９０重量％であるのがさらに好ましい。正孔輸送材料の含有割合がこの範囲未満では、正孔輸送層による正孔輸送能が低下して、素子の発光効率および発光輝度が低下するおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、正孔輸送層による正孔輸送能が低下して、素子の発光効率および発光輝度が低下するおそれがある。また、阻止の耐久性が低下するおそれもある。
As described above, the organosilicon compound represented by the formula (1) has a high energy level as a host material and is excellent in film formability, and is excellent in heat resistance and stability. The organic EL device including the electroluminescent layer having a laminated structure including the hole transport layer having the above structure has high luminous efficiency, luminous luminance, and excellent durability.
The content ratio of the hole transport material in the hole transport layer is preferably 10 to 90% by weight, and preferably 50 to 90% by weight of the total amount of the organosilicon compound of the formula (1) and the hole transport material. Is more preferable. If the content ratio of the hole transporting material is less than this range, the hole transporting ability of the hole transporting layer may decrease, and the light emission efficiency and light emission luminance of the device may decrease. In particular, since the amount of the organosilicon compound of the formula (1) is insufficient, the hole transport ability of the hole transport layer may be lowered, and the light emission efficiency and the light emission luminance of the device may be lowered. Further, the durability of prevention may be reduced.
式(1)の有機ケイ素化合物を含有する上記の正孔輸送層は、単層で、発光層や電子輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した正孔注入層や電子阻止層と組み合わせて積層構造の正孔輸送層として、発光層や電子輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、正孔輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式(1)の有機ケイ素化合物を含む発光層が挙げられる他、従来公知の種々の構成を有する発光層を組み合わせることもできる。 The hole transport layer containing the organosilicon compound of formula (1) is a single layer, and may constitute an electroluminescent layer in combination with a light emitting layer or an electron transport layer, or the hole injection described above An electroluminescent layer may be configured in combination with a light emitting layer or an electron transport layer as a hole transport layer having a laminated structure in combination with a layer or an electron blocking layer. Further, examples of the light emitting layer to be combined with the hole transport layer include the light emitting layer containing the organosilicon compound of the formula (1) described above, and it is also possible to combine light emitting layers having various conventionally known structures.
すなわち、式(51)で表されるＣＢＰや、式(56)で表されるｍＣＰ、あるいは式(57)： That is, CBP represented by Formula (51), mCP represented by Formula (56), or Formula (57):
で表される２，２′−ジメチル−４，４′−ジ（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル〈ＣＤＢＰ〉等のフェニルカルバゾール誘導体、式(58)： A phenylcarbazole derivative such as 2,2′-dimethyl-4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl <CDBP> represented by formula (58):
で表されるジフェニルジ（ｏ−トリル）シラン〈ＵＧＨ１〉、式(59)： Diphenyldi (o-tolyl) silane <UGH1> represented by the formula (59):
で表されるｐ−ビス（トリフェニルシリル）ベンゼン〈ＵＧＨ２〉等のアリールシラン化合物等をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する発光層を組み合わせることができる。
また、式(1)の有機ケイ素化合物を含有する正孔輸送層と組み合わせる電子輸送層としては、前記の、種々の電子輸送材料からなる単層の、あるいは２層以上の積層構造を有するものが挙げられる他、次に述べる、式(1)の有機ケイ素化合物を含有する電子輸送層を組み合わせることもできる。式(1)の有機ケイ素化合物を含有する正孔輸送層を含む電界発光層の具体例としては、当該正孔輸送層と電子輸送層の２層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、正孔輸送層と発光層と電子輸送層の３層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）を有するもの等が挙げられる。
In the layer formed by using an arylsilane compound such as p-bis (triphenylsilyl) benzene <UGH2> represented by the above as a host material, a structure in which various light emitting materials exemplified above are dispersed as a guest material Can be combined.
As the electron transport layer combined with the hole transport layer containing the organosilicon compound of the formula (1), those having a single layer made of various electron transport materials or a laminate structure of two or more layers are used. In addition to the above, an electron transport layer containing the organosilicon compound of the formula (1) described below can be combined. Specific examples of the electroluminescent layer including the hole transport layer containing the organosilicon compound of the formula (1) include a two-layer structure of the hole transport layer and the electron transport layer (the hole transport layer and the electron transport layer are respectively Either a single layer or a laminated structure may be used, and either one may serve as a light-emitting layer, or a three-layer structure of a hole transport layer, a light-emitting layer, and an electron transport layer (a hole transport layer or an electron transport layer may be a single layer And the like having a laminated structure).
単層の正孔輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、１〜３０ｎｍであるのが好ましく、１０〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
The film thickness of the single hole transport layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 20 to 50 nm. If the thickness of the hole transport layer is less than this range, the hole injection efficiency may be decreased. Conversely, if the thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
Moreover, it is preferable that the film thickness of the positive hole transport layer as a main body among the positive hole transport layers of a laminated structure is 1-30 nm, and it is further more preferable that it is 10-20 nm. If the thickness of the hole transport layer is less than this range, the hole injection efficiency may be decreased. Conversely, if the thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
積層構造を有する電界発光層のうち、電子輸送層に式(1)の有機ケイ素化合物を含有させる場合、当該電子輸送層としては、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した層が挙げられる。
先に説明したように、式(1)で表される有機ケイ素化合物が、電子輸送能に優れ、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する電子輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
Among the electroluminescent layers having a laminated structure, when the electron transport layer contains the organosilicon compound of the formula (1), the electron transport layer is composed of an organosilicon compound of the formula (1) such as a vacuum deposition method. Examples thereof include a layer formed by a phase growth method or a solution coating method.
As described above, the organosilicon compound represented by the formula (1) is excellent in electron transport ability, excellent in film formability, and excellent in heat resistance and stability. The organic EL device including the electroluminescent layer having a multilayer structure including the electron transport layer has high luminous efficiency, luminous luminance, and excellent durability.
式(1)の有機ケイ素化合物を含有する上記の電子輸送層は、単層で、発光層や正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した電子注入層や正孔阻止層と組み合わせて積層構造の電子輸送層として、発光層や正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、電子輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式(1)の有機ケイ素化合物を含む発光層が挙げられる他、上で説明した種々の構成を有する発光層を組み合わせることもできる。式(1)の有機ケイ素化合物を含有する電子輸送層を含む電界発光層の具体例としては、当該電子輸送層と正孔輸送層の２層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、電子輸送層と発光層と正孔輸送層の３層構造（正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層構造でもよい）を有するもの等が挙げられる。 The electron transport layer containing the organosilicon compound of the formula (1) is a single layer and may constitute an electroluminescent layer in combination with a light emitting layer or a hole transport layer, or the electron injection layer described above Alternatively, an electroluminescent layer may be configured in combination with a light emitting layer or a hole transport layer as an electron transport layer having a laminated structure in combination with a hole blocking layer. Further, examples of the light emitting layer to be combined with the electron transport layer include the light emitting layer containing the organosilicon compound of the formula (1), and the light emitting layers having various structures described above can be combined. As a specific example of the electroluminescent layer including the electron transport layer containing the organosilicon compound of the formula (1), a two-layer structure of the electron transport layer and the hole transport layer (the hole transport layer and the electron transport layer are each a single layer). A layer or a laminated structure), and one of them also serves as a light emitting layer, or a three-layer structure of an electron transport layer, a light emitting layer, and a hole transport layer (a hole transport layer and an electron transport layer are each a single layer or a laminate) And the like having a structure).
単層の電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、２０〜５０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、１〜５０ｎｍであるのが好ましく、５〜２０ｎｍであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがありおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
The film thickness of the single electron transport layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 20 to 50 nm. If the thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be reduced. Conversely, if it exceeds this range, the drive voltage may increase.
Moreover, it is preferable that the film thickness of the electron carrying layer as a main body among the electron carrying layers of a laminated structure is 1-50 nm, and it is further more preferable that it is 5-20 nm. If the film thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be lowered. Conversely, if it exceeds this range, the drive voltage may be increased.
式(1)の有機ケイ素化合物を含む単層の電界発光層は、前記積層構造の電界発光層に含まれる発光層と同様に構成することができる。すなわち、単層の電界発光層としては、式(1)の有機ケイ素化合物をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。
式(1)で表される有機ケイ素化合物が、先に説明したように、ホスト材料としてのエネルギーレベルが高く、かつ成膜性に優れると共に、耐熱性、安定性に優れていることから、上記の構造を有する単層の電界発光層を備えた有機ＥＬ素子は、発光効率、発光輝度が高く、かつ耐久性に優れたものとなる。
The single-layer electroluminescent layer containing the organosilicon compound of the formula (1) can be configured in the same manner as the light-emitting layer included in the electroluminescent layer having the laminated structure. That is, as a single-layer electroluminescent layer, a layer having a structure in which various luminescent materials exemplified above are dispersed as a guest material in a layer formed using an organosilicon compound of formula (1) as a host material. Etc.
As described above, the organosilicon compound represented by the formula (1) has a high energy level as a host material and is excellent in film formability, and is excellent in heat resistance and stability. The organic EL device provided with a single electroluminescent layer having the above structure has high luminous efficiency, luminous luminance and excellent durability.
また、式(1)の有機ケイ素化合物として、前記式(11-1)〜(14-1)のいずれかで表される化合物等の、式(1)中のアリール基がフェニル基である化合物など、青色の発光スペクトルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光輝度を有する青色発光の有機ＥＬ素子を形成することもできる。 In addition, as the organosilicon compound of the formula (1), a compound in which the aryl group in the formula (1) is a phenyl group, such as a compound represented by any one of the formulas (11-1) to (14-1) If a compound having a blue light emission spectrum is selected and combined with a blue light emitting material as a guest material, it has high luminous efficiency and luminance equivalent to those of other color elements such as red and green. A blue light-emitting organic EL element can also be formed.
かかる構造を有する単層の電界発光層は、式(1)の有機ケイ素化合物を、真空蒸着法等の気相成長法や、当該式(1)の有機ケイ素化合物を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等の、種々の成膜法によって膜化した後、発光材料をドーピングして形成することができる。
単層の電界発光層における、発光材料の含有割合は、式(1)の有機ケイ素化合物と発光材料との総量の０．１〜３０重量％であるのが好ましく、０．１〜１０重量％であるのがさらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相対的に、式(1)の有機ケイ素化合物の量が不足するため、却って、素子の発光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久性が低下するおそれもある。
A single-layer electroluminescent layer having such a structure is dried by applying an organosilicon compound of formula (1) to a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method or a solution containing the organosilicon compound of formula (1). After forming into a film by various film forming methods such as a solution coating method, a light emitting material can be doped.
The content ratio of the light emitting material in the single electroluminescent layer is preferably 0.1 to 30% by weight, and preferably 0.1 to 10% by weight of the total amount of the organosilicon compound of the formula (1) and the light emitting material. More preferably. If the content ratio of the light emitting material is less than this range, the light emission efficiency and light emission luminance of the device may be reduced, and sufficient light emission may not be obtained. Since the amount of the organosilicon compound is insufficient, the luminous efficiency and luminance of the device are lowered, and there is a possibility that sufficient light emission cannot be obtained. In addition, the durability of the element may be reduced.
単層の電界発光層の膜厚は、１０〜２００ｎｍであるのが好ましく、５０〜１００ｎｍであるのがさらに好ましい。膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
以上で説明した積層構造の電界発光層のうち、式(1)で表される有機ケイ素化合物を含む層や、単層の電界発光層には、本発明の効果を阻害したり低下させたりしない範囲で、各層において有機ケイ素化合物と同じ機能をする他の化合物を添加してもよい。すなわち、積層構造の電界発光層のうち発光層や正孔輸送層、単層構造の電界発光層には、式(1)の有機ケイ素化合物と共に、ホスト材料として機能する、式(51)、(56)〜(59)で表される化合物等を含有させてもよい。また、積層構造の電界発光層のうち電子輸送層には、式(1)の有機ケイ素化合物と共に、式(29)、(41)〜(44)で表される化合物を含有させてもよい。
The thickness of the single electroluminescent layer is preferably 10 to 200 nm, and more preferably 50 to 100 nm. If the film thickness is less than this range, the light emission efficiency may decrease. Conversely, if the film thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
Among the electroluminescent layers having the laminated structure described above, the layer containing the organosilicon compound represented by the formula (1) and the single-layer electroluminescent layer do not inhibit or reduce the effect of the present invention. In the range, other compounds having the same function as the organosilicon compound in each layer may be added. That is, among the electroluminescent layers having a laminated structure, the light emitting layer, the hole transport layer, and the electroluminescent layer having a single layer structure, together with the organosilicon compound of the formula (1), function as a host material. The compounds represented by 56) to (59) may be contained. Further, in the electroluminescent layer having a laminated structure, the electron transport layer may contain compounds represented by the formulas (29) and (41) to (44) together with the organosilicon compound of the formula (1).
上記電界発光層と共に有機ＥＬ素子を構成する陰極としては、電界発光層への電子の注入効率を向上することを考慮すると、仕事関数の小さい材料からなるものが好ましく、例えば、マグネシウム、アルミニウム、リチウム、インジウム、マグネシウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、アルミニウム−リチウム合金等からなる薄膜が、陰極として好適に使用される。また、陰極上には、銀等からなる保護層を形成してもよい。 The cathode that constitutes the organic EL element together with the electroluminescent layer is preferably made of a material having a low work function in consideration of improving the efficiency of electron injection into the electroluminescent layer. For example, magnesium, aluminum, lithium A thin film made of indium, magnesium-aluminum alloy, magnesium-silver alloy, aluminum-lithium alloy or the like is preferably used as the cathode. A protective layer made of silver or the like may be formed on the cathode.
また、陽極としては、電界発光層への正孔の注入効率を向上することを考慮すると、逆に仕事関数の大きい材料からなるものが好ましい。また、電界発光層からの光を素子の外部へ効率よく取り出すことも併せて考慮すると、陰極としては、例えばインジウム−スズ複合酸化物（ＩＴＯ）からなる薄膜が好適に使用される。 In consideration of improving the efficiency of hole injection into the electroluminescent layer, the anode is preferably made of a material having a high work function. In consideration of efficiently extracting light from the electroluminescent layer to the outside of the device, a thin film made of, for example, indium-tin composite oxide (ITO) is preferably used as the cathode.
以下に、本発明を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、３層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３と発光材料との総量の６重量％、または１０重量％とした。
Below, this invention is demonstrated based on an Example and a comparative example.
Example 1:
On the glass substrate, each of the following layers was sequentially formed by a vacuum vapor deposition method to produce an organic EL device having an electroluminescent layer having a three-layer laminated structure. Note that the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was set to 6% by weight or 10% by weight of the total amount of DPSiO 3 represented by the formula (13-1) and the light emitting material.
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み５０ｎｍの、式(52)で表されるＴＰＤの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(24)で表されるＩｒ（ｐｐｙ）3をドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
Anode: ITO layer with a thickness of 110 nm.
Hole transport layer: TPD layer represented by the formula (52) having a thickness of 50 nm.
Light-emitting layer: Ir (ppy) 3 represented by the formula (24) is doped as a guest material (light-emitting material) in a layer made of DPSiO3 represented by the formula (13-1) as a host material. A formed layer having a thickness of 20 nm.
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎの層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金の層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子のうち、発光材料のドーピング量が６重量％であったものの、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１〜３に示す結果が得られた。図１は印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図２は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図３は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
Electron transport layer: a layer of Bphen represented by the formula (43) having a thickness of 40 nm.
Cathode: Magnesium-silver alloy layer with a thickness of 100 nm.
Protective layer: 10 nm thick silver layer.
Among the above organic EL elements, although the doping amount of the light emitting material was 6% by weight, the cathode and the anode were connected to a DC power source, and the DC voltage was applied to the electroluminescent layer in the air at room temperature (23 ± 1 ° C.). As a result, the results shown in FIGS. 1 to 3 were obtained. FIG. 1 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density, FIG. 2 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency, and FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device.
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピング量を６重量％としたものは、図１〜３に示す結果が、また、ドーピング量を１０重量％としたものは、図４〜６に示す結果が得られた。なお、図１、４は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図２、５は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図３、６は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。 When the cathode and anode of the organic EL element were connected to a DC power source and light was emitted by applying a DC voltage to the electroluminescent layer in the atmosphere at room temperature (23 ± 1 ° C.), the doping amount of the light emitting material was reduced. The results shown in FIGS. 1 to 3 were obtained when the content was 6% by weight, and the results shown in FIGS. 4 to 6 were obtained when the doping amount was 10% by weight. 1 and 4 are graphs showing the relationship between the applied voltage and the current density, FIGS. 2 and 5 are graphs showing the relationship between the current density and the external quantum efficiency, and FIGS. 3 and 6 are the emission spectra of the elements. It is a graph which shows the measurement result.
これらの図から明らかなように、実施例１の構成によれば、発光材料のドーピング量が６重量％であっても、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、緑色に発光できること、発光材料のドーピング量を１０重量％に増加させれば、発光効率をさらに向上できることが確認された。
実施例２：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、５層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４と発光材料との総量の１０重量％、または２０重量％とした。
As is clear from these figures, according to the configuration of Example 1, even when the doping amount of the light emitting material is 6% by weight, the organic EL element has a high light emission efficiency with an external quantum efficiency close to 10%. It has been confirmed that the light emission efficiency can be further improved by increasing the green light emission and increasing the doping amount of the light emitting material to 10% by weight.
Example 2:
On the glass substrate, each of the following layers was sequentially formed by a vacuum vapor deposition method to produce an organic EL device provided with an electroluminescent layer having a five-layer laminated structure. Note that the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 10% by weight or 20% by weight of the total amount of DPSiO 4 represented by the formula (13-2) and the light emitting material.
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔注入層：厚み１０ｎｍの、式(55)で表されるＣｕＰＣの層。
正孔輸送層：厚み３０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
Anode: ITO layer with a thickness of 110 nm.
Hole injection layer: a CuPC layer represented by the formula (55) having a thickness of 10 nm.
Hole transport layer: α-NPD layer represented by formula (53) having a thickness of 30 nm.
Electron blocking layer: a layer of mCP represented by the formula (56) having a thickness of 10 nm.
Light emitting layer: thickness formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (light emitting material) in a layer made of DPSiO4 represented by formula (13-2) as a host material 20 nm layer.
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピング量を１０重量％としたものは、図７〜９に示す結果が、また、ドーピング量を２０重量％としたものは、図１０〜１２に示す結果が得られた。なお、図７、１０は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図８、１１は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図９、１２は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
Electron transport layer: a layer composed of Bphen represented by the formula (43) having a thickness of 40 nm.
Cathode: A layer made of a magnesium-silver alloy having a thickness of 100 nm.
Protective layer: 10 nm thick silver layer.
When the cathode and anode of the organic EL element were connected to a DC power source and light was emitted by applying a DC voltage to the electroluminescent layer in the atmosphere at room temperature (23 ± 1 ° C.), the doping amount of the light emitting material was reduced. When 10% by weight, the results shown in FIGS. 7 to 9 were obtained, and when the doping amount was 20% by weight, the results shown in FIGS. 10 to 12 were obtained. 7 and 10 are graphs showing the relationship between the applied voltage and the current density, FIGS. 8 and 11 are graphs showing the relationship between the current density and the external quantum efficiency, and FIGS. 9 and 12 show the emission spectrum of the device. It is a graph which shows the measurement result.
これらの図から明らかなように、実施例２の構成によれば、発光材料のドーピング量が１０重量％であっても、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、青色に発光できること、発光材料のドーピング量を２０重量％に増加させれば、発光効率をさらに向上できることが確認された。
実施例３：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、４層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４と発光材料との総量の２０重量％とした。
As is clear from these figures, according to the configuration of Example 2, even when the doping amount of the light emitting material is 10% by weight, the organic EL element has a high light emission efficiency with an external quantum efficiency close to 10%. It was confirmed that the light emission efficiency can be further improved by emitting blue light and increasing the doping amount of the light emitting material to 20% by weight.
Example 3:
On the glass substrate, each of the following layers was sequentially formed by a vacuum vapor deposition method to produce an organic EL device provided with an electroluminescent layer having a four-layer laminated structure. Note that the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 20% by weight of the total amount of DPSiO4 represented by the formula (13-2) and the light emitting material.
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み４０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-2)で表されるＤＰＳｉＯ４からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
Anode: ITO layer with a thickness of 110 nm.
Hole transport layer: an α-NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 40 nm.
Electron blocking layer: a layer of mCP represented by the formula (56) having a thickness of 10 nm.
Light emitting layer: thickness formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (light emitting material) in a layer made of DPSiO4 represented by formula (13-2) as a host material 20 nm layer.
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１３〜１５に示す結果が得られた。なお、図１３は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図１４は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図１５は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
Electron transport layer: a layer composed of Bphen represented by the formula (43) having a thickness of 40 nm.
Cathode: A layer made of a magnesium-silver alloy having a thickness of 100 nm.
Protective layer: 10 nm thick silver layer.
When the cathode and anode of the organic EL element were connected to a DC power source and a DC voltage was applied to the electroluminescent layer in the air at room temperature (23 ± 1 ° C.), light emission was shown in FIGS. Results were obtained. 13 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density, FIG. 14 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency, and FIG. 15 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device. It is.
これらの図から明らかなように、実施例３の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％に近い、高い発光効率で、青色に発光できることが確認された。また、これらの図と、前記実施例２の、発光材料のドーピング量が同じ２０重量％である図１０〜１２の結果から明らかなように、正孔注入層を設ける（実施例２）ことで、設けないもの（実施例３）に比べて、電流密度を上昇させて、発光効率を向上できることも確認された。 As is clear from these figures, according to the configuration of Example 3, it was confirmed that the organic EL element can emit blue light with a high light emission efficiency with an external quantum efficiency close to 10%. Further, as is clear from these figures and the results of FIGS. 10 to 12 in which the doping amount of the light emitting material in Example 2 is the same 20% by weight, a hole injection layer is provided (Example 2). It was also confirmed that the luminous efficiency can be improved by increasing the current density as compared with the case where the light emission efficiency is not provided (Example 3).
実施例４：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、４層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３と発光材料との総量の２０重量％とした。
Example 4:
On the glass substrate, each of the following layers was sequentially formed by a vacuum vapor deposition method to produce an organic EL device provided with an electroluminescent layer having a four-layer laminated structure. Note that the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 20% by weight of the total amount of DPSiO 3 represented by the formula (13-1) and the light emitting material.
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔輸送層：厚み４０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
電子阻止層：厚み１０ｎｍの、式(56)で表されるｍＣＰの層。
発光層：ホスト材料としての、式(13-1)で表されるＤＰＳｉＯ３からなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み２０ｎｍの層。
Anode: ITO layer with a thickness of 110 nm.
Hole transport layer: an α-NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 40 nm.
Electron blocking layer: a layer of mCP represented by the formula (56) having a thickness of 10 nm.
Light emitting layer: thickness formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (light emitting material) in a layer made of DPSiO3 represented by formula (13-1) as a host material 20 nm layer.
電子輸送層：厚み４０ｎｍの、式(43)で表されるＢｐｈｅｎからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、マグネシウム−銀合金からなる層。
保護層：厚み１０ｎｍの銀の層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１６〜１８に示す結果が得られた。なお、図１６は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図１７は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図１８は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。
Electron transport layer: a layer composed of Bphen represented by the formula (43) having a thickness of 40 nm.
Cathode: A layer made of a magnesium-silver alloy having a thickness of 100 nm.
Protective layer: 10 nm thick silver layer.
When the cathode and the anode of the organic EL element are connected to a DC power source and a DC voltage is applied to the electroluminescent layer in the atmosphere at room temperature (23 ± 1 ° C.), light emission is shown in FIGS. Results were obtained. 16 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density, FIG. 17 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency, and FIG. 18 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device. It is.
これらの図から明らかなように、実施例４の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が１０％という高い発光効率で、青色に発光できることが確認された。また、これらの図と、実施例３の、図１３〜１５の結果から明らかなように、発光層のホスト材料として、ＤＰＳｉＯ３を用いたもの（実施例４）の方が、ＤＰＳｉＯ４を用いたもの（実施例３）よりも発光効率を向上できることも確認された。 As is clear from these figures, according to the configuration of Example 4, it was confirmed that the organic EL element can emit blue light with a high light emission efficiency of an external quantum efficiency of 10%. Further, as is clear from these figures and the results of FIGS. 13 to 15 of Example 3, the one using DPSiO3 as the host material of the light emitting layer (Example 4) uses DPSiO4. It was also confirmed that the luminous efficiency can be improved as compared with (Example 3).
比較例１：
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、５層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機ＥＬ素子を作製した。なお、発光層における発光材料のドーピング量（含有割合）は、式(51)で表されるＣＢＰと発光材料との総量の６重量％とした。
Comparative Example 1:
On the glass substrate, each of the following layers was sequentially formed by a vacuum vapor deposition method to produce an organic EL device provided with an electroluminescent layer having a five-layer laminated structure. Note that the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 6% by weight of the total amount of the CBP represented by the formula (51) and the light emitting material.
陽極：厚み１１０ｎｍのＩＴＯ層。
正孔注入層：厚み１０ｎｍの、式(55)で表されるＣｕＰＣの層。
正孔輸送層：厚み３０ｎｍの、式(53)で表されるα−ＮＰＤの層。
発光層：ホスト材料としての、式(51)で表されるＣＢＰからなる層中に、ゲスト材料（発光材料）として、式(21)で表されるＦＩｒｐｉｃをドーピングして形成した、厚み３０ｎｍの層。
Anode: 110 nm thick ITO layer.
Hole injection layer: a CuPC layer represented by the formula (55) having a thickness of 10 nm.
Hole transport layer: α-NPD layer represented by formula (53) having a thickness of 30 nm.
Light emitting layer: formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (light emitting material) in a layer made of CBP represented by formula (51) as a host material, and having a thickness of 30 nm layer.
電子輸送層：厚み３０ｎｍの、式(45)で表されるＢＡｌｑ2からなる層。
陰極：厚み１００ｎｍの、フッ化リチウムからなる層。
陰極：厚み１００ｎｍのアルミニウムの層。
上記有機ＥＬ素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（２３±１℃）の大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図１９に示す結果が得られた。なお、図１９は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。
Electron transport layer: a layer made of BAlq 2 represented by the formula (45) having a thickness of 30 nm.
Cathode: 100 nm thick layer made of lithium fluoride.
Cathode: 100 nm thick aluminum layer.
When the cathode and anode of the organic EL device were connected to a DC power source and a DC voltage was applied to the electroluminescent layer in the air at room temperature (23 ± 1 ° C.), the result shown in FIG. 19 was obtained. Obtained. FIG. 19 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency.
図から明らかなように、比較例１の構成によれば、有機ＥＬ素子を、外部量子効率が５．７％程度という低い発光効率でしか発光できないことが確認された。 As is apparent from the figure, according to the configuration of Comparative Example 1, it was confirmed that the organic EL element can emit light only with a low light emission efficiency of an external quantum efficiency of about 5.7%.
Claims (10)
で表される繰り返し単位を直接に、または−Ｏ−基を介して、２〜２０単位、直鎖状、環状、または網目状に繋ぐと共に、式(1)の繰り返し単位を直鎖状に繋いだときは、その両末端に、置換基を有してもよいアリール基を結合した構造を有する有機ケイ素化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 Organic electroluminescence comprising an electroluminescent layer having a single layer or a laminated structure of two or more layers, a cathode for injecting electrons into the electroluminescent layer, and an anode for injecting holes into the electroluminescent layer An element, wherein the electroluminescent layer has the formula (1):
2 to 20 units, linear, cyclic, or networked, and the repeating units of the formula (1) are connected linearly, directly or via the —O— group. In that case, an organic electroluminescence device comprising an organosilicon compound having a structure in which an aryl group which may have a substituent is bonded to both ends.
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