JP2009231798A - Organic electroluminescent element, lighting device, and display - Google Patents

Organic electroluminescent element, lighting device, and display Download PDF

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Yasunori Kamiya
保則 上谷
Fumihiro Sakano
文洋 坂野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an organic electroluminescent (EL) element which provides both high light-emitting efficiency and high color purity; a lighting device; and a display. <P>SOLUTION: The organic EL element 1 is constituted by laminating a transparent electrode layer 2, hole injection layer 6, light-emitting layer 4, and reflection electrode layer 3, in this order, on a substrate 5. The distance La between the surface 4a of the transparent electrode layer 2 side of the light-emitting layer 4 and the surface 3b of the light-emitting layer 4 side of the reflection electrode layer 3 satisfies equation (1). In the equation (1), symbol "λo" represents peak wavelength of the derived light. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置、および表示装置に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence element, a lighting device, and a display device.

発光素子の1つに有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子という場合がある)がある。有機EL素子は、陽極と、陰極と、この陽極および陰極の間に位置する有機物を含む発光層とを備える。有機EL素子に電圧を印加すると、陽極から正孔が注入されるとともに陰極から電子が注入され、これら正孔と電子とが発光層で結合することによって発光する。発光層から放出される光は、通常、陽極または陰極から外に取出される。したがって、陽極および陰極のうちの一方は、光を透過する透明電極層で構成され、他方の電極は、発光層から放出される光を透明電極層側に反射する反射電極層で構成される。   One of the light emitting elements is an organic electroluminescence element (hereinafter sometimes referred to as an organic EL element). The organic EL element includes an anode, a cathode, and a light emitting layer containing an organic substance located between the anode and the cathode. When a voltage is applied to the organic EL element, holes are injected from the anode and electrons are injected from the cathode, and light is emitted by combining these holes and electrons in the light emitting layer. The light emitted from the light emitting layer is usually extracted outside from the anode or the cathode. Therefore, one of the anode and the cathode is composed of a transparent electrode layer that transmits light, and the other electrode is composed of a reflective electrode layer that reflects light emitted from the light emitting layer toward the transparent electrode layer.

有機EL素子は、薄型に形成できることが特徴の1つであり、透明電極層と反射電極層との間隔を光の波長程度に薄くすることができる。このような薄型の素子では、取出される光の特性に光の干渉効果が影響する。例えば透明電極層と反射電極層との間隔を変化させていくと、取出される光強度が振動的に変化する。光強度の極大点付近では、光が共振していると考えられる。透明電極層と反射電極層との間隔を光の共振する長さに設定し、光の干渉効果を利用して高い発光効率で発光する有機EL素子が提案されている(例えば特許文献1参照)。   One of the characteristics of the organic EL element is that it can be formed thin, and the distance between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer can be made as thin as the wavelength of light. In such a thin element, the light interference effect affects the characteristics of the extracted light. For example, when the interval between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer is changed, the extracted light intensity changes in a vibrational manner. It is considered that the light is resonating near the maximum point of the light intensity. An organic EL element that emits light with high light emission efficiency by utilizing the light interference effect by setting the distance between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer to a length at which light resonates has been proposed (for example, see Patent Document 1). .

特開2004−165154号公報JP 2004-165154 A

光が共振するように有機EL素子を設計することで発光効率は高くなるが、発光素子としての有機EL素子には、高い発光効率だけでなく、高い色純度も求められている。   Although the light emission efficiency is increased by designing the organic EL element so that light resonates, not only high light emission efficiency but also high color purity is required for the organic EL element as the light emitting element.

したがって本発明の目的は、高い発光効率と高い色純度との両方を兼ね備える有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置、および表示装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element, a lighting device, and a display device that have both high luminous efficiency and high color purity.

光の共振する長さは離散的に存在するところ、有機EL素子が薄型になるほど素子の電気抵抗が低下するので、発光効率の観点から、通常、光の共振する条件のうちで最も薄型となる条件で素子を設計するが、上記問題に鑑み、本発明者らが鋭意検討した結果、通常の条件とは異なる素子構造で高い発光効率と高い色純度との両方を兼ね備える有機EL素子が実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、下記発光素子、照明装置および表示装置を提供するものである。   The light resonating lengths exist discretely. However, the thinner the organic EL element is, the lower the electric resistance of the element is. Therefore, from the viewpoint of light emission efficiency, it is usually the thinnest among light resonating conditions. Although the element is designed under the above conditions, as a result of intensive studies by the present inventors in view of the above problems, it is possible to realize an organic EL element having both high luminous efficiency and high color purity with an element structure different from normal conditions. As a result, the present invention has been completed. That is, this invention provides the following light emitting element, an illuminating device, and a display apparatus.

本発明は、透明電極層と、
前記透明電極層に対向して配置される反射電極層と、
前記透明電極層および前記反射電極層の間に位置する発光層とを含み、
前記発光層の前記透明電極層側の表面と、前記反射電極層の発光層側の表面との間の距離Laが、次式(1)を満たす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。
The present invention comprises a transparent electrode layer,
A reflective electrode layer disposed to face the transparent electrode layer;
A light emitting layer located between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer,
A distance La between a surface of the light emitting layer on the transparent electrode layer side and a surface of the reflective electrode layer on the light emitting layer side satisfies the following formula (1).

Figure 2009231798
(式(1)において記号「λo」は、取出される光のピーク波長を表す。)
また本発明は、透明電極層と、
前記透明電極層に対向して配置される反射電極層と、
前記透明電極層および前記反射電極層の間に位置する発光層とを含み、
前記発光層の前記反射電極層側の表面と、前記反射電極層の発光層側の表面との間の距離Lbが、次式(2)を満たす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。
Figure 2009231798
(In formula (1), the symbol “λo” represents the peak wavelength of the extracted light.)
The present invention also includes a transparent electrode layer,
A reflective electrode layer disposed to face the transparent electrode layer;
A light emitting layer located between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer,
A distance Lb between a surface of the light emitting layer on the reflective electrode layer side and a surface of the reflective electrode layer on the light emitting layer side satisfies the following formula (2).

Figure 2009231798
(式(2)において記号「λo」は、取出される光のピーク波長を表す。)
また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置である。
Figure 2009231798
(In formula (2), the symbol “λo” represents the peak wavelength of the extracted light.)
Moreover, this invention is an illuminating device provided with the said organic electroluminescent element.

また本発明は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子を複数備える表示装置である。   Moreover, this invention is a display apparatus provided with two or more said organic electroluminescent elements.

本発明によれば、高い発光効率と高い色純度との両方を兼ね備える有機EL素子を実現することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the organic EL element which has both high luminous efficiency and high color purity is realizable.

図1は、本発明の実施の一形態の有機EL素子1を示す正面図である。本発明の有機EL素子1は、透明電極層2と、前記透明電極層2に対向して配置される反射電極層3と、前記透明電極層2および前記反射電極層3の間に位置する発光層4とを含んで構成される。また前記発光層4の前記透明電極層2側の表面4aと、前記反射電極層3の発光層4側の表面(以下、反射面という場合がある)3aとの間の距離Laは、次式(1)を満たす。   FIG. 1 is a front view showing an organic EL element 1 according to an embodiment of the present invention. The organic EL device 1 of the present invention includes a transparent electrode layer 2, a reflective electrode layer 3 disposed opposite to the transparent electrode layer 2, and light emission positioned between the transparent electrode layer 2 and the reflective electrode layer 3. Layer 4. The distance La between the surface 4a of the light emitting layer 4 on the transparent electrode layer 2 side and the surface of the reflective electrode layer 3 on the light emitting layer 4 side (hereinafter sometimes referred to as a reflective surface) 3a is given by Satisfy (1).

Figure 2009231798
式(1)において記号「λo」は、取出される光のピーク波長を表す。
Figure 2009231798
In formula (1), the symbol “λo” represents the peak wavelength of the extracted light.

有機EL素子は、透明電極層2と反射電極層3との間に、発光層4とは異なる層を備えていてもよく、また複数の発光層を備えていてもよい。本実施の形態の有機EL素子1は、発光層4と透明電極層2との間に正孔注入層6を備え、基板5の表面上に、透明電極層2、正孔注入層6、発光層4および反射電極層3がこの順に積層されて構成される。   The organic EL element may include a layer different from the light emitting layer 4 between the transparent electrode layer 2 and the reflective electrode layer 3, or may include a plurality of light emitting layers. The organic EL element 1 of the present embodiment includes a hole injection layer 6 between the light emitting layer 4 and the transparent electrode layer 2, and the transparent electrode layer 2, the hole injection layer 6, and the light emission on the surface of the substrate 5. The layer 4 and the reflective electrode layer 3 are laminated in this order.

基板5および透明電極層2は、本実施の形態では可視光を透過する。反射電極層3は、可視光を反射する。有機EL素子1に電圧を印加すると、発光層4において発光が生じる発光部位から四方八方に光が放出される。通常の有機EL素子では、透明電極層2を陽極とし、反射電極層3を陰極とした場合、有機EL素子に電圧を印加すると、発光層4の透明電極層2側の表面部(本実施の形態では正孔注入層6に接する部分)で主に発光する。このような部位で発光が生じるので、以下では、理解の容易のために発光層4と正孔注入層6との界面で発光が生じると近似して説明し、前述した発光層4の透明電極層2側の表面4aを発光面4aと記載する場合がある。発光面4aから基板5側に放出される光(図1において矢符A1で示す)は、正孔注入層6、透明電極層2、基板5を順次通って外に取出される。また発光面4aから反射電極層3側に放出される光(図1において矢符A2で示す)は、発光層4を通って、反射面3bで反射され、再度発光層4を通り、正孔注入層6、透明電極層2、基板5を順次通って外に取出される。すなわち、本実施の形態の有機EL素子1は、基板5側から光が取出されるいわゆるボトムエミッション型の素子である。   The substrate 5 and the transparent electrode layer 2 transmit visible light in the present embodiment. The reflective electrode layer 3 reflects visible light. When a voltage is applied to the organic EL element 1, light is emitted in all directions from the light emitting portion where light emission occurs in the light emitting layer 4. In a normal organic EL element, when the transparent electrode layer 2 is an anode and the reflective electrode layer 3 is a cathode, when a voltage is applied to the organic EL element, the surface portion of the light emitting layer 4 on the transparent electrode layer 2 side (this embodiment) In the form, light is emitted mainly at a portion in contact with the hole injection layer 6). Since light emission occurs at such a site, the following description will be made in an approximate manner that light emission occurs at the interface between the light emitting layer 4 and the hole injection layer 6 for easy understanding. The surface 4a on the layer 2 side may be referred to as a light emitting surface 4a. Light emitted from the light emitting surface 4a to the substrate 5 side (indicated by an arrow A1 in FIG. 1) is taken out through the hole injection layer 6, the transparent electrode layer 2, and the substrate 5 in this order. Further, light emitted from the light emitting surface 4a to the reflective electrode layer 3 side (indicated by an arrow A2 in FIG. 1) passes through the light emitting layer 4, is reflected by the reflective surface 3b, passes through the light emitting layer 4 again, and becomes a hole. It is taken out through the injection layer 6, the transparent electrode layer 2, and the substrate 5 in this order. That is, the organic EL element 1 of the present embodiment is a so-called bottom emission type element in which light is extracted from the substrate 5 side.

反射面3bで反射され、発光面4aと反射面3bとの間を1往復した光(以下、反射光という場合がある)と、発光面4aから透明電極層2側に放出される光とは重ね合わされる。発光面4aから透明電極層2側に放出される光と、反射光との位相差(以下、特に明記しない限り光の位相の単位をラジアンとする)が約2πの整数倍に近いほど、重ね合わされた光が強め合い、位相差がπの奇数倍に近いほど、重ね合わされた光が弱め合う。したがって、発光面4aと反射面3bとの間を1往復したときの光の位相変化が約2πの整数倍であれば、発光面4aから透明電極層2側に放出される光と、反射光とが強め合うので、有機EL素子の発光効率が高くなる。   The light reflected by the reflecting surface 3b and reciprocating once between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b (hereinafter sometimes referred to as reflected light) and the light emitted from the light emitting surface 4a to the transparent electrode layer 2 side are: Superimposed. The closer the phase difference between the light emitted from the light emitting surface 4a to the transparent electrode layer 2 side and the reflected light (hereinafter, the unit of the light phase is radians unless otherwise specified) is closer to an integral multiple of about 2π. The more the combined light is intensified, and the closer the phase difference is to an odd multiple of π, the weaker the superimposed light is. Therefore, if the phase change of the light when it makes one round trip between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b is an integral multiple of about 2π, the light emitted from the light emitting surface 4a to the transparent electrode layer 2 side and the reflected light And the light emission efficiency of the organic EL element is increased.

波長λoの光が発光面4aと反射面3bとを1往復したときの位相変化θは、具体的には次式(3)で表される。   Specifically, the phase change θ when the light of wavelength λo reciprocates once between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b is expressed by the following equation (3).

Figure 2009231798
式(3)において、記号「Lo」は、発光面4aと反射面3bとの間の光学的距離を表し、記号「Φ1」は、反射面3bで光が反射される際の位相変化を表す。光学的距離は、屈折率の実部と長さとの積であり、本実施の形態では発光面4aと反射面3bとの間には発光層4のみが配置されるので、本実施の形態における光学的距離Loは、発光層4の層厚に、発光層4の屈折率の実部を乗じた値である。なお発光面4aと反射面3bとの間に複数の層が設けられる場合には、光学的距離Loは、各層の表面間の光学的距離を積算した値である。したがって、距離Laと光学的距離Loとは、1対1に対応する。また一般的に、屈折率n1の物質を伝播する光が、屈折率n1の物質と屈折率n2の物質との界面に垂直入射して反射されると、該界面において反射される光の位相は、次式(4)で表される角度(ラジアン)だけ変化する。
Figure 2009231798
In Expression (3), the symbol “Lo” represents an optical distance between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b, and the symbol “Φ1” represents a phase change when light is reflected by the reflecting surface 3b. . The optical distance is the product of the real part and the length of the refractive index, and in the present embodiment, only the light emitting layer 4 is disposed between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b. The optical distance Lo is a value obtained by multiplying the thickness of the light emitting layer 4 by the real part of the refractive index of the light emitting layer 4. When a plurality of layers are provided between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b, the optical distance Lo is a value obtained by integrating the optical distances between the surfaces of the layers. Therefore, the distance La and the optical distance Lo correspond one-to-one. In general, when light propagating through a material having a refractive index n1 is reflected by being perpendicularly incident on an interface between a material having a refractive index n1 and a material having a refractive index n2, the phase of the light reflected at the interface is The angle changes by the angle (radian) expressed by the following equation (4).

Figure 2009231798
式(4)において、記号「arg」は、偏角を表す。式(4)のn1,n2にそれぞれ発光層4の屈折率および反射電極層3の屈折率をそれぞれ代入すると、反射面3bでの位相変化Φ1が求められる。
Figure 2009231798
In the formula (4), the symbol “arg” represents an argument. By substituting the refractive index of the light emitting layer 4 and the refractive index of the reflective electrode layer 3 respectively into n1 and n2 in Expression (4), the phase change Φ1 on the reflective surface 3b is obtained.

位相変化θが2πの整数倍となる条件(θ=2×m×π)は、式(3)を変形すると、次式(5)で表される。   The condition (θ = 2 × m × π) for which the phase change θ is an integral multiple of 2π is expressed by the following equation (5) when equation (3) is modified.

Figure 2009231798
式(5)において記号「m」は、{Φ1/(2π)}よりも大きい整数を表す。以下、説明の便宜のために、mのうちで、最も小さい値をm1と記載し、m1に(s−1)(記号「s」は自然数を表す)を加算した値を、msと記載する。
Figure 2009231798
In the formula (5), the symbol “m” represents an integer larger than {Φ1 / (2π)}. Hereinafter, for convenience of explanation, the smallest value among m is described as m1, and a value obtained by adding (s-1) (symbol “s” represents a natural number) to m1 is described as ms. .

式(5)に示すように、mは離散的な値(整数)をとるので、位相変化θが2πの整数倍となる条件を満たす光学的距離Loも同様に離散的に存在する。この光学的距離Loは、mが大きいほど長くなる。すなわち光学的距離Loを長くしていくと、m=m1、m=m2、m=m3・・・と式(5)を満たす光学的距離Loが順次表れる。式(5)を満たす光学的距離Loに対応する距離Laでは、位相変化θが2πの整数倍となるので、発光面4aから透明電極層2側に放出される光と、反射光とが強め合う。したがって距離Laを長くしていくと、光が強め距離が順次表れ、発光強度が振動的に変化する。   As shown in the equation (5), m takes a discrete value (integer), and therefore the optical distance Lo that satisfies the condition that the phase change θ is an integral multiple of 2π also exists discretely. This optical distance Lo becomes longer as m is larger. That is, as the optical distance Lo is increased, m = m1, m = m2, m = m3,... At the distance La corresponding to the optical distance Lo satisfying the equation (5), the phase change θ is an integral multiple of 2π, so that the light emitted from the light emitting surface 4a to the transparent electrode layer 2 side and the reflected light are strengthened. Fit. Therefore, as the distance La is increased, the light is strengthened, the distances appear sequentially, and the emission intensity changes in a vibrational manner.

式(1)で示す範囲は、距離Laを長くしたときに、振動的に変化する発光強度の極大点となる距離のうち、2番目に短い距離Laのみを含む範囲である。すなわち、本実施の形態の距離Laは、m=m2を満たす距離、またはその近傍である。したがって、反射光と、発光面4aから透明電極層2側に放出される光とが強め合うので、発光強度の高い有機EL素子を実現することができる。   The range represented by Expression (1) is a range including only the second shortest distance La among the distances that become the maximum point of the emission intensity that changes in vibration when the distance La is increased. That is, the distance La in the present embodiment is a distance that satisfies m = m2, or the vicinity thereof. Therefore, since the reflected light and the light emitted from the light emitting surface 4a to the transparent electrode layer 2 side are intensified, an organic EL element with high emission intensity can be realized.

距離Laは短い方が素子の電気抵抗が低くなり、発光効率が高くなるので、従来の技術では、式(5)を満たす光学的距離Loのうち、m=m1の条件を満たす有機EL素子を構成してきた。しかしながら本実施の形態では、光学的距離Loを距離の長いm=m2にあえて設定することで、後述するようにスペクトル幅を狭くし、高い色純度を実現している。   The shorter the distance La, the lower the electrical resistance of the device and the higher the light emission efficiency. Therefore, in the conventional technique, an organic EL device that satisfies the condition of m = m1 among the optical distance Lo that satisfies the equation (5) is used. I have composed. However, in the present embodiment, by setting the optical distance Lo to m = m2 having a long distance, the spectral width is narrowed and high color purity is realized as will be described later.

発光層4は、ある程度のスペクトル幅をもった光を放出する。したがって発光層4から放出される光には、波長λoとは波長の異なる波長の光を含んでいる。例えば式(5)を満たす有機EL素子を構成した場合、前述したように波長λoの光が発光面4aと反射面3bとの間を1往復すると、位相が約2πの整数倍だけ変化するが、波長λoとは異なる波長λ1の光が1往復すると、位相の変化が約2πの整数倍からずれる。このずれは、波長λoからずれが大きくなるほど大きくなるので、発光層4から放出される光のスペクトル分布で、波長λoからのずれが大きいほど光の強め合う効果が小さくなる。したがって、式(5)を満たす有機EL素子を構成することで、波長λoを中心にして、取出される光を狭帯化することができる。   The light emitting layer 4 emits light having a certain spectral width. Therefore, the light emitted from the light emitting layer 4 includes light having a wavelength different from the wavelength λo. For example, when an organic EL element satisfying the formula (5) is configured, the phase changes by an integral multiple of about 2π when light having the wavelength λo makes one round trip between the light emitting surface 4a and the reflecting surface 3b as described above. When light having a wavelength λ1 different from the wavelength λo makes one round trip, the phase change deviates from an integer multiple of about 2π. Since this deviation increases as the deviation from the wavelength λo increases, the effect of strengthening the light decreases as the deviation from the wavelength λo increases in the spectral distribution of the light emitted from the light emitting layer 4. Therefore, by configuring the organic EL element that satisfies the formula (5), it is possible to narrow the extracted light around the wavelength λo.

式(5)に示すように、mが1異なると、光学的距離Loがλo/2だけ異なる。反射光は距離Laを1往復するので、mが1異なると、1往復したときの光学的距離がλoだけ異なる。これはmが1異なると、波長λoの位相変化θが2π異なることに対応する。すなわち、波長λoの光の場合には、mを大きくしても、式(5)を満たす限りにおいて、位相変化θは2πの整数倍からずれない。しかしながら、波長λoとは波長が異なるλ1の光では、mが大きくなるほど、光学的距離Loを1往復したときの位相変化と、2πの整数倍とのずれが大きくなる。例えば波長λ1の光がm=m1を満たす光学的距離Loを1往復したときの位相変化と、2πの整数倍とのずれをΔψとすると、m=m2のときのずれは、2Δψであり、m=m3のときのずれは、3Δψであり、mが大きくなるほどずれが大きくなる。光学的距離Loを1往復したときの位相変化と、2πの整数倍とのずれが大きいほど、光が強め合う効果が小さくなるので、mが大きいほど、狭帯化する効果が大きくなる。しかしながら、前述したようにmを大きくして距離Laを長くすると、発光効率が低下するので、本実施の形態では、m=m2に対応する長さ、またはその近傍に距離Laを設定することで、高い発光効率と高い色純度との両方を兼ね備える有機EL素子1を実現している。   As shown in Expression (5), when m is different by 1, the optical distance Lo is different by λo / 2. Since the reflected light makes one round trip of the distance La, the optical distance at the time of one round trip differs by λo when m is different by one. This corresponds to the fact that when m is different by 1, the phase change θ of the wavelength λo is different by 2π. That is, in the case of light of wavelength λo, even if m is increased, the phase change θ does not deviate from an integer multiple of 2π as long as Expression (5) is satisfied. However, in the light of λ1 having a wavelength different from the wavelength λo, the difference between the phase change when the optical distance Lo is reciprocated once and the integer multiple of 2π increases as m increases. For example, if the shift between the phase change when the light of wavelength λ1 reciprocates one optical distance Lo satisfying m = m1 and an integer multiple of 2π is Δψ, the shift when m = m2 is 2Δψ, The deviation when m = m3 is 3Δψ, and the deviation increases as m increases. The greater the difference between the phase change when the optical distance Lo is reciprocated once and the integer multiple of 2π, the smaller the effect of strengthening the light. The greater the m, the greater the effect of narrowing the band. However, as described above, if m is increased and the distance La is increased, the light emission efficiency is lowered. Therefore, in this embodiment, the distance La is set to a length corresponding to m = m2 or the vicinity thereof. The organic EL element 1 having both high luminous efficiency and high color purity is realized.

ここで、m=m2を満たす光学的距離Loを、通常の有機EL素子の構成に基づいて具体的に算出する。反射面3bでの位相変化Φ1は、反射電極層3と、この反射電極層3に接する層(本実施の形態では発光層4)を構成する部材によって異なるが、これを−120°とすると、式(5)を参照すると、m1=0、m2=1なので、m=m2に対応する光学的距離Loは、2λo/3となる。またこの光学的距離Loに対応する距離は、反射面3bと発光面4aとの間に設けられる部材の屈折率によって異なるが、この部材の屈折率を通常の有機物の屈折率程度(1.6)として見積もると、λo/2.4となる。式(1)は、このλo/2.4を含む範囲を特定している。なお距離Laは、好ましくは0.389λo以上0.5以下である。   Here, the optical distance Lo satisfying m = m2 is specifically calculated based on the configuration of a normal organic EL element. The phase change Φ1 on the reflective surface 3b differs depending on the reflective electrode layer 3 and the members constituting the layer in contact with the reflective electrode layer 3 (the light emitting layer 4 in the present embodiment). Referring to Equation (5), since m1 = 0 and m2 = 1, the optical distance Lo corresponding to m = m2 is 2λo / 3. The distance corresponding to the optical distance Lo differs depending on the refractive index of the member provided between the reflecting surface 3b and the light emitting surface 4a, but the refractive index of this member is approximately the same as the refractive index of organic matter (1.6). ) Is estimated to be λo / 2.4. Expression (1) specifies a range including this λo / 2.4. The distance La is preferably 0.389λo or more and 0.5 or less.

本発明は、発光色に関わらずに適用することができが、青色の光を発する有機EL素子に好適に用いられる。青色の場合、CIE色座標においてy値の小さい青色の光を発する素子が求められており、青色ではスペクトル幅が小さいほどy値が小さくなるので、本発明を適用することで、y値の小さく、色純度の高い青色の光を発する有機EL素子を実現できる。   The present invention can be applied regardless of the emission color, but is preferably used for an organic EL element that emits blue light. In the case of blue, an element that emits blue light having a small y value in the CIE color coordinates is required. In blue, the y value decreases as the spectrum width decreases. By applying the present invention, the y value decreases. An organic EL element that emits blue light with high color purity can be realized.

従来の技術では、透明電極層と反射電極層との間隔を所定の幅にすることで、発光効率の高い有機EL素子を実現しているが、本実施の形態の有機EL素子1では、距離Laの幅を規定するのみで、透明電極層2の発光層4側の表面と、発光面4aとの間隔は自由に設定できるので、従来の技術に比べて設計の自由度が増す。   In the conventional technology, an organic EL element with high light emission efficiency is realized by setting the distance between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer to a predetermined width. However, in the organic EL element 1 of the present embodiment, the distance is By simply defining the width of La, the distance between the surface of the transparent electrode layer 2 on the light emitting layer 4 side and the light emitting surface 4a can be set freely, so that the degree of design freedom is increased as compared with the prior art.

以下、有機EL素子1の構成および製法についてより具体的に説明する。有機EL素子1の層構成は、前述したように距離Laが式(1)を満たす限りにおいて、図1に示す層構成とは異なる層構成をとることができ、さらに以下に示す製法に特に限定されない。   Hereinafter, the configuration and manufacturing method of the organic EL element 1 will be described more specifically. The layer configuration of the organic EL element 1 can take a layer configuration different from the layer configuration shown in FIG. 1 as long as the distance La satisfies the formula (1) as described above, and is particularly limited to the manufacturing method shown below. Not.

有機EL素子は、前述したように反射電極層と発光層との間、及び/又は発光層と透明電極層との間に、発光層とは異なる他の層を有していてもよい。また反射電極層と透明電極層との間には、一層の発光層に限らずに、複数の発光層が配置されてもよい。具体的には、反射電極層と透明電極層との間には、電子注入層、電子輸送層、正孔ブロック層、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、バッファー層などを適宜設けることができる。
<基板>
基板は、フレキシブル基板でも、リジッド基板でもよく、有機EL素子を製造する工程において変化しないものが好適に用いられ、例えばガラス、プラスチック、高分子フィルム、およびシリコン基板、並びにこれらを積層したものなどが用いられる。前記基板としては、市販のものが使用可能であり、また公知の方法により製造することができる。前述したようにボトムエミッション型の有機EL素子では、透明の基板が用いられる。なお、後述するトップエミッション型の有機EL素子では、透明の基板でも、不透明の基板でもよい。
<透明電極層>
透明電極層には、電気伝導度の高い金属酸化物、金属硫化物および金属などの薄膜を用いることができ、光透過率の高いものが好適に用いられる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、ITO、インジウム亜鉛酸化物(Indium Zinc Oxide:略称IZO)、金、白金、銀、および銅などから成る薄膜が用いられ、これらの中でもITO、IZO、または酸化スズから成る薄膜が好適に用いられる。透明電極層の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法などを挙げることができる。また、該透明電極として、ポリアニリンもしくはその誘導体、ポリチオフェンもしくはその誘導体などの有機の透明導電膜を用いてもよい。
<反射電極>
反射電極層には、光の反射率が高く、仕事関数の小さく、発光層への電子注入が容易で、電気伝導度の高い材料から成る薄膜が好ましい。反射電極には、例えばアルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属およびIII−B族金属などを用いることができる。反射電極層の材料としては、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、スカンジウム、バナジウム、亜鉛、イットリウム、インジウム、セリウム、サマリウム、ユーロピウム、テルビウム、イッテルビウムなどの金属、前記金属のうちの2種以上の合金、前記金属のうちの1種以上と、金、銀、白金、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1種以上との合金、またはグラファイト若しくはグラファイト層間化合物などが用いられる。反射電極の膜厚は、電気伝導度や耐久性を考慮して適宜設定され、例えば10nm〜10μmであり、好ましくは20nm〜1μmであり、さらに好ましくは50nm〜500nmである。
As described above, the organic EL element may have another layer different from the light emitting layer between the reflective electrode layer and the light emitting layer and / or between the light emitting layer and the transparent electrode layer. In addition, a plurality of light emitting layers may be arranged between the reflective electrode layer and the transparent electrode layer without being limited to a single light emitting layer. Specifically, an electron injection layer, an electron transport layer, a hole block layer, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron block layer, a buffer layer, and the like are appropriately provided between the reflective electrode layer and the transparent electrode layer. Can be provided.
<Board>
The substrate may be a flexible substrate or a rigid substrate, and those that do not change in the process of manufacturing the organic EL element are suitably used. For example, glass, plastic, polymer film, silicon substrate, and a laminate of these are used. Used. A commercially available substrate can be used as the substrate, and it can be produced by a known method. As described above, in the bottom emission type organic EL element, a transparent substrate is used. Note that a top emission type organic EL element described later may be a transparent substrate or an opaque substrate.
<Transparent electrode layer>
For the transparent electrode layer, a thin film of metal oxide, metal sulfide, metal or the like having high electrical conductivity can be used, and a material having a high light transmittance is preferably used. Specifically, a thin film made of indium oxide, zinc oxide, tin oxide, ITO, indium zinc oxide (abbreviated as IZO), gold, platinum, silver, copper, or the like is used. Among these, ITO, A thin film made of IZO or tin oxide is preferably used. Examples of the method for producing the transparent electrode layer include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a plating method, and the like. Further, an organic transparent conductive film such as polyaniline or a derivative thereof, polythiophene or a derivative thereof may be used as the transparent electrode.
<Reflective electrode>
The reflective electrode layer is preferably a thin film made of a material having high light reflectivity, a low work function, easy electron injection into the light emitting layer, and high electrical conductivity. For the reflective electrode, for example, an alkali metal, an alkaline earth metal, a transition metal, a group III-B metal, or the like can be used. Examples of the material of the reflective electrode layer include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, aluminum, scandium, vanadium, zinc, yttrium, indium, cerium, samarium, europium, terbium, ytterbium. A metal such as two or more alloys of the metals, one or more of the metals, and one or more of gold, silver, platinum, copper, manganese, titanium, cobalt, nickel, tungsten, tin Or an alloy thereof, graphite, or a graphite intercalation compound. The thickness of the reflective electrode is appropriately set in consideration of electric conductivity and durability, and is, for example, 10 nm to 10 μm, preferably 20 nm to 1 μm, and more preferably 50 nm to 500 nm.

反射電極の作製方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、また金属薄膜を熱圧着するラミネート法などを挙げることができる。
<正孔注入層>
正孔注入層を構成する正孔注入材料としては、酸化バナジウム、酸化モリブデン、酸化ルテニウム、および酸化アルミニウムなどの酸化物や、フェニルアミン系、スターバースト型アミン系、フタロシアニン系、アモルファスカーボン、ポリアニリン、およびポリチオフェン誘導体などを挙げることができる。
Examples of the method for producing the reflective electrode include a vacuum deposition method, a sputtering method, and a laminating method in which a metal thin film is thermocompression bonded.
<Hole injection layer>
As the hole injection material constituting the hole injection layer, oxides such as vanadium oxide, molybdenum oxide, ruthenium oxide, and aluminum oxide, phenylamine type, starburst type amine type, phthalocyanine type, amorphous carbon, polyaniline, And polythiophene derivatives.

正孔注入層の成膜方法としては、例えば正孔注入材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔注入材料を溶解させるものであれば特に制限はなく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒、および水を挙げることができる。   Examples of the method for forming the hole injection layer include film formation from a solution containing a hole injection material. The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it dissolves the hole injection material. Chlorine solvents such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, ether solvents such as tetrahydrofuran, toluene, xylene And aromatic hydrocarbon solvents such as acetone, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate and ethyl cellosolve acetate, and water.

溶液からの成膜方法としては、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイアーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェットプリント法などの塗布法を挙げることができる。   As a film forming method from a solution, a spin coating method, a casting method, a micro gravure coating method, a gravure coating method, a bar coating method, a roll coating method, a wire bar coating method, a dip coating method, a spray coating method, a screen printing method, Examples of the application method include a flexographic printing method, an offset printing method, and an ink jet printing method.

正孔注入層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように適宜設定され、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなるので好ましくない。従って正孔注入層の膜厚は、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<発光層>
発光層を構成する高分子発光体組成物は、特に限定されないが、例えばポリスチレン換算の数平均分子量が通常103〜108である。高分子発光体組成物に含有される高分子発光体は、一種単独であっても二種以上であってもよい。高分子発光体は、単独重合体でも、共重合体でもよく、また共役系高分子でも非共役系高分子でもよく、好ましくは共役系高分子である。
The film thickness of the hole injection layer varies depending on the material used, and is set as appropriate so that the drive voltage and light emission efficiency are appropriate. If it is thick, the driving voltage of the element increases, which is not preferable. Therefore, the film thickness of the hole injection layer is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm.
<Light emitting layer>
Although the polymer light emitter composition constituting the light emitting layer is not particularly limited, for example, the number average molecular weight in terms of polystyrene is usually from 10 3 to 10 8 . The polymer light emitters contained in the polymer light emitter composition may be one kind alone or two or more kinds. The polymer light emitter may be a homopolymer or a copolymer, and may be a conjugated polymer or a nonconjugated polymer, preferably a conjugated polymer.

前記共役系高分子は、(1)二重結合と単結合とが交互に並んだ構造から実質的になる高分子、(2)二重結合と単結合とが窒素原子を介して並んだ構造から実質的になる高分子、(3)二重結合と単結合とが交互に並んだ構造及び二重結合と単結合とが窒素原子を介して並んだ構造から実質的になる高分子等を意味し、本明細書において、具体的には、非置換又は置換のフルオレンジイル基、非置換又は置換のベンゾフルオレンジイル基、ジベンゾフランジイル基、非置換又は置換のジベンゾチオフェンジイル基、非置換又は置換のカルバゾールジイル基、非置換又は置換のチオフェンジイル基、非置換又は置換のフランジイル基、非置換又は置換のピロールジイル基、非置換又は置換のベンゾチアジアゾールジイル基、非置換又は置換のフェニレンビニレンジイル基、非置換又は置換のチエニレンビニレンジイル基、及び非置換又は置換のトリフェニルアミンジイル基からなる群から選ばれる一種又は二種以上を繰り返し単位とし、該繰り返し単位同士が直接又は連結基を介して結合した高分子等である。   The conjugated polymer includes (1) a polymer consisting essentially of a structure in which double bonds and single bonds are arranged alternately, and (2) a structure in which double bonds and single bonds are arranged via nitrogen atoms. (3) a polymer consisting essentially of a structure in which double bonds and single bonds are arranged alternately, a polymer consisting essentially of a structure in which double bonds and single bonds are arranged via nitrogen atoms, etc. In the present specification, specifically, an unsubstituted or substituted fluorenediyl group, an unsubstituted or substituted benzofluorenediyl group, a dibenzofurandiyl group, an unsubstituted or substituted dibenzothiophenediyl group, an unsubstituted Or a substituted carbazolediyl group, an unsubstituted or substituted thiophenediyl group, an unsubstituted or substituted furandyl group, an unsubstituted or substituted pyrroldiyl group, an unsubstituted or substituted benzothiadiazolediyl group, an unsubstituted or substituted One or two or more types selected from the group consisting of an enylene vinylene diyl group, an unsubstituted or substituted thienylene vinylene diyl group, and an unsubstituted or substituted triphenylamine diyl group are used as repeating units, and the repeating units are directly Alternatively, it is a polymer or the like bonded through a linking group.

前記共役系高分子において、前記繰り返し単位同士が連結基を介して結合している場合、該連結基としては、例えば、フェニレン、ビフェニレン、ナフタレンジイル、アントラセンジイル等が挙げられる。   In the conjugated polymer, when the repeating units are bonded via a linking group, examples of the linking group include phenylene, biphenylene, naphthalenediyl, anthracenediyl, and the like.

前記共役系高分子は、膜形成能、溶剤への溶解性の観点から、数平均分子量がポリスチレン換算で103〜108程度であることが好ましく、中でも、数平均分子量がポリスチレン換算で103〜106程度である場合、更に好ましい。また、ポリスチレン換算の重量平均分子量が103〜1×108であることが好ましく、1×103〜1×106であることがより好ましい。 The conjugated polymer, film forming ability, from the viewpoint of solubility in solvents, it is preferred that the number average molecular weight of 10 3 to 10 approximately 8 in terms of polystyrene, among others, 10 3 number-average molecular weight in terms of polystyrene More preferably, it is about -10 < 6 >. It is preferable that the weight average molecular weight in terms of polystyrene is 10 3 ~1 × 10 8, more preferably 1 × 10 3 ~1 × 10 6 .

前記共役系高分子は、用いる重合反応に適した官能基を有する単量体を合成した後に、当該単量体を必要に応じて有機溶媒に溶解し、例えばアルカリや適当な触媒、配位子を用いた公知のアリールカップリング等の重合方法を用いて重合することにより合成できる。   The conjugated polymer is prepared by synthesizing a monomer having a functional group suitable for the polymerization reaction to be used, and then dissolving the monomer in an organic solvent as necessary. For example, alkali, an appropriate catalyst, a ligand It can synthesize | combine by superposing | polymerizing using well-known polymerization methods, such as aryl coupling.

アリールカップリングによる重合方法は、以下に例示する方法に特に限定されない。例えばホウ酸基又はホウ酸エステル基を有するモノマーと、官能基として臭素原子、ヨウ素原子、塩素原子等のハロゲン原子、又はトリフルオロメタンスルホネート基、p-トルエンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマーとを、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リン酸三カリウム、フッ化カリウム等の無機塩基、フッ化テトラブチルアンモニウム、塩化テトラブチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム等の有機塩基の存在下において、パラジウム[テトラキス(トリフェニルホスフィン)]、[トリス(ジベンジリデンアセトン)]ジパラジウム、パラジウムアセテート、ビス(トリフェニルホスフィン)パラジウムジクロライド、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル等のPd若しくはNi錯体と、必要に応じ、さらにトリフェニルホスフィン、トリ(2−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(2-メトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子とからなる触媒を用いたSuzukiカップリング反応により重合する方法、ハロゲン原子又はトリフルオロメタンスルホネート基等のスルホネート基を有するモノマー同士を、ビス(シクロオクタジエン)ニッケル等のニッケルゼロ価錯体とビピリジル等の配位子からなる触媒を用い、若しくは[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のNi錯体と、必要に応じ、さらにトリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィノプロパン、トリ(シクロヘキシル)ホスフィン、トリ(tert−ブチル)ホスフィン等の配位子とからなる触媒と亜鉛、マグネシウム等の還元剤を用い、必要に応じて脱水条件で反応させる、Yamamotoカップリング反応により重合する方法、ハロゲン化マグネシウム基を有する化合物とハロゲン原子を有する化合物とを、[ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン]ニッケルジクロライド、[ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン]ニッケルジクロライド等のNi触媒を用い、脱水条件で反応させる、アリールカップリング反応により重合するKumada−Tamaoカップリング反応により重合する方法、水素原子を官能基として、FeCl3等の酸化剤により重合する方法、電気化学的に酸化重合する方法等が挙げられる。 The polymerization method by aryl coupling is not particularly limited to the method exemplified below. For example, a monomer having a boric acid group or a boric acid ester group and a monomer having a halogen atom such as a bromine atom, an iodine atom or a chlorine atom as a functional group, or a sulfonate group such as a trifluoromethanesulfonate group or a p-toluenesulfonate group. Presence of inorganic bases such as sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, tripotassium phosphate and potassium fluoride, and organic bases such as tetrabutylammonium fluoride, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide and tetraethylammonium hydroxide Below, palladium [tetrakis (triphenylphosphine)], [tris (dibenzylideneacetone)] dipalladium, palladium acetate, bis (triphenylphosphine) palladium dichloride, bis (cyclooctadiene) nickele Pd or Ni complex such as triphenylphosphine, tri (2-methylphenyl) phosphine, tri (2-methoxyphenyl) phosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert- A method of polymerizing by a Suzuki coupling reaction using a catalyst comprising a ligand such as butyl) phosphine, a monomer having a sulfonate group such as a halogen atom or a trifluoromethanesulfonate group, and the like, and bis (cyclooctadiene) nickel Using a catalyst consisting of a nickel zero-valent complex and a ligand such as bipyridyl, or a Ni complex such as [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride or [bis (diphenylphosphino) propane] nickel dichloride, if necessary In addition, a catalyst comprising a ligand such as triphenylphosphine, diphenylphosphinopropane, tri (cyclohexyl) phosphine, tri (tert-butyl) phosphine and a reducing agent such as zinc or magnesium, and dehydrating conditions as necessary A method of polymerizing by a Yamamoto coupling reaction, a compound having a magnesium halide group and a compound having a halogen atom, [bis (diphenylphosphino) ethane] nickel dichloride, [bis (diphenylphosphino) propane] Using Ni catalyst such as nickel dichloride, reacting under dehydrating conditions, polymerizing by aryl coupling reaction, polymerizing by Kumada-Tamao coupling reaction, polymerizing by oxidizing agent such as FeCl 3 with hydrogen atom as functional group And electrochemical oxidation polymerization methods.

反応溶媒は、用いる重合反応、モノマー及びポリマーの溶解性等を考慮して選択され、具体的にはテトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、それらの2種以上の混合溶媒等の有機溶媒、又はそれらと水との二相系が例示される。   The reaction solvent is selected in consideration of the polymerization reaction to be used, the solubility of the monomer and polymer, and specifically, tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N- Examples include dimethylformamide, organic solvents such as a mixed solvent of two or more thereof, or a two-phase system of these and water.

Suzukiカップリング反応においては、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、それらの2種以上の混合溶媒等の有機溶媒、又はそれらと水との二相系が好ましい。反応溶媒は一般に副反応を抑制するために、脱酸素処理を行うことが好ましい。   In the Suzuki coupling reaction, an organic solvent such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, a mixed solvent of two or more thereof, or with them A two-phase system with water is preferred. In general, the reaction solvent is preferably subjected to deoxygenation treatment in order to suppress side reactions.

Yamamotoカップリング反応においては、テトラヒドロフラン、トルエン、1,4−ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、それらの2種以上の混合溶媒等の有機溶媒が好ましい。反応溶媒は一般に副反応を抑制するために、脱酸素処理を行うことが好ましい。   In the Yamamoto coupling reaction, organic solvents such as tetrahydrofuran, toluene, 1,4-dioxane, dimethoxyethane, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, and a mixed solvent of two or more thereof are preferable. In general, the reaction solvent is preferably subjected to deoxygenation treatment in order to suppress side reactions.

前記アリールカップリング反応の中でも、反応性の観点から、Suzukiカップリング反応、Yamamotoカップリング反応が好ましく、Suzukiカップリング反応とニッケルゼロ価錯体を用いたYamamotoカップリング反応がより好ましい。より詳細には、Suzukiカップリングによる重合に関しては、例えば、Journal of Polymer Science:Part A:Polymer Chemistry,Vol.39,1533−1556(2001)に記載されている公知の方法を参考にできる。Yamamotoカップリングによる重合に関しては、例えば、Macromolecules 1992,25,1214−1223に記載されている公知の方法を参考にできる。   Among the aryl coupling reactions, the Suzuki coupling reaction and the Yamamoto coupling reaction are preferable from the viewpoint of reactivity, and the Suzuki coupling reaction and the Yamamoto coupling reaction using a nickel zero-valent complex are more preferable. More specifically, with respect to polymerization by Suzuki coupling, see, for example, Journal of Polymer Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol. 39, 1533-1556 (2001) can be referred to. With respect to polymerization by Yamamoto coupling, for example, known methods described in Macromolecules 1992, 25, 1214-1223 can be referred to.

これらの反応における反応温度は、反応溶液が液状を保つ温度範囲であれば、特に限定されるものではないが、その下限は、反応性の観点から、好ましくは−100℃、より好ましくは−20℃、特に好ましくは0℃であり、その上限は、化合物の安定性の観点から、好ましくは200℃、より好ましくは150℃、特に好ましくは120℃である。   The reaction temperature in these reactions is not particularly limited as long as the reaction solution is kept in a liquid state, but the lower limit is preferably −100 ° C., more preferably −20 from the viewpoint of reactivity. The upper limit is preferably 200 ° C., more preferably 150 ° C., and particularly preferably 120 ° C. from the viewpoint of the stability of the compound.

前記共役系高分子の取出しは公知の方法に準じて行うことができる。例えば、メタノール等の低級アルコールに反応溶液を加えて析出させた沈殿物をろ過、乾燥することにより、前記共役系高分子を取出すことができる。得られた共役系高分子の純度が低い場合は、再結晶、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製し、純度を高めることができる。   The conjugated polymer can be taken out according to a known method. For example, the conjugated polymer can be taken out by filtering and drying a precipitate deposited by adding a reaction solution to a lower alcohol such as methanol. When the purity of the obtained conjugated polymer is low, the purity can be increased by purification by ordinary methods such as recrystallization, continuous extraction with a Soxhlet extractor, column chromatography and the like.

発光層に用いる高分子発光体組成物には、前記高分子発光体に加えて、電荷輸送性、電荷注入性を損なわない範囲でその他の成分を含有させてもよい。   In addition to the polymer light emitter, the polymer light emitter composition used for the light emitting layer may contain other components as long as the charge transport property and the charge injection property are not impaired.

発光層は、塗布法によって形成されることが好ましい。塗布法は、製造プロセスを簡略化できる点、生産性が優れている点で好ましく、キャスティング法、スピンコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、グラビア印刷、スクリーン印刷、インクジェット法等が挙げられる。前記塗布法では、例えば前記高分子発光体と金属アルコキシドと塗布溶媒とを含有する液状の組成物を塗布液として調製し、該塗布液を所望の層又は電極上に塗布し、乾燥させることで所定の膜厚の発光層を形成することができる。   The light emitting layer is preferably formed by a coating method. The coating method is preferable in that the manufacturing process can be simplified and the productivity is excellent, and the casting method, spin coating method, bar coating method, blade coating method, roll coating method, gravure printing, screen printing, ink jet method, etc. Is mentioned. In the coating method, for example, a liquid composition containing the polymer light emitter, a metal alkoxide, and a coating solvent is prepared as a coating solution, and the coating solution is applied onto a desired layer or electrode and dried. A light emitting layer having a predetermined thickness can be formed.

塗布溶媒は、前記高分子発光体を均一に溶解乃至分散できる安定なものを公知の溶媒から適宜選択して使用できる。このような溶媒としては、アルコール類(メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン等)、有機塩素類(クロロホルム、1,2−ジクロロエタン等)、芳香族炭化水素類(ベンゼン、トルエン、キシレン等)、脂肪族炭化水素類(ノルマルヘキサン、シクロヘキサン等)、アミド類(ジメチルホルムアミド等)、スルホキシド類(ジメチルスルホキシド等)等が挙げられる。これらの溶媒は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。   As the coating solvent, a stable solvent capable of uniformly dissolving or dispersing the polymer light emitter can be appropriately selected from known solvents and used. Examples of such solvents include alcohols (methanol, ethanol, isopropyl alcohol, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), organic chlorines (chloroform, 1,2-dichloroethane, etc.), and aromatic hydrocarbons (benzene, Toluene, xylene, etc.), aliphatic hydrocarbons (normal hexane, cyclohexane, etc.), amides (dimethylformamide, etc.), sulfoxides (dimethyl sulfoxide, etc.) and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.

なお、例えば光架橋又は熱架橋する架橋剤を前記塗布液に添加しておき、該塗布液を塗布した後に架橋剤を架橋させることで、所期の膜厚の発光層を形成するようにしてもよい。
<正孔輸送層>
正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体、ピラゾリン誘導体、アリールアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリフェニルジアミン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリピロール若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などを挙げることができる。
In addition, for example, a crosslinking agent that is photocrosslinked or thermally crosslinked is added to the coating solution, and after the coating solution is applied, the crosslinking agent is crosslinked to form a light-emitting layer with a desired thickness. Also good.
<Hole transport layer>
As the hole transport material constituting the hole transport layer, polyvinylcarbazole or a derivative thereof, polysilane or a derivative thereof, a polysiloxane derivative having an aromatic amine in a side chain or a main chain, a pyrazoline derivative, an arylamine derivative, a stilbene derivative, Triphenyldiamine derivative, polyaniline or derivative thereof, polythiophene or derivative thereof, polyarylamine or derivative thereof, polypyrrole or derivative thereof, poly (p-phenylene vinylene) or derivative thereof, or poly (2,5-thienylene vinylene) or Examples thereof include derivatives thereof.

これらの中で正孔輸送材料としては、ポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミン化合物基を有するポリシロキサン誘導体、ポリアニリン若しくはその誘導体、ポリチオフェン若しくはその誘導体、ポリアリールアミン若しくはその誘導体、ポリ(p−フェニレンビニレン)若しくはその誘導体、又はポリ(2,5−チエニレンビニレン)若しくはその誘導体などの高分子正孔輸送材料が好ましく、さらに好ましくはポリビニルカルバゾール若しくはその誘導体、ポリシラン若しくはその誘導体、側鎖若しくは主鎖に芳香族アミンを有するポリシロキサン誘導体である。低分子の正孔輸送材料の場合には、高分子バインダーに分散させて用いることが好ましい。   Among these, hole transport materials include polyvinyl carbazole or derivatives thereof, polysilane or derivatives thereof, polysiloxane derivatives having aromatic amine compound groups in the side chain or main chain, polyaniline or derivatives thereof, polythiophene or derivatives thereof, poly Polymeric hole transport materials such as arylamine or derivatives thereof, poly (p-phenylene vinylene) or derivatives thereof, or poly (2,5-thienylene vinylene) or derivatives thereof are preferred, and polyvinylcarbazole or derivatives thereof are more preferred. , Polysilane or a derivative thereof, and a polysiloxane derivative having an aromatic amine in the side chain or main chain. In the case of a low-molecular hole transport material, it is preferably used by being dispersed in a polymer binder.

正孔輸送層の成膜方法としては、特に制限はないが、低分子の正孔輸送材料では、高分子バインダーと正孔輸送材料とを含む混合液からの成膜を挙げることができ、高分子の正孔輸送材料では、正孔輸送材料を含む溶液からの成膜を挙げることができる。   The method for forming the hole transport layer is not particularly limited, but in the case of a low molecular hole transport material, film formation from a mixed solution containing a polymer binder and a hole transport material can be exemplified. Examples of molecular hole transport materials include film formation from a solution containing a hole transport material.

溶液からの成膜に用いられる溶媒としては、正孔輸送材料を溶解させるものであれば特に制限はなく、クロロホルム、塩化メチレン、ジクロロエタンなどの塩素系溶媒、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテートなどのエステル系溶媒などを挙げることができる。   The solvent used for film formation from a solution is not particularly limited as long as it can dissolve a hole transport material. Chlorine solvents such as chloroform, methylene chloride, dichloroethane, ether solvents such as tetrahydrofuran, toluene, xylene And aromatic hydrocarbon solvents such as acetone, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, and ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and ethyl cellosolve acetate.

溶液からの成膜方法としては、前述した正孔中注入層の成膜法と同様の塗布法を挙げることができる。   Examples of the film forming method from a solution include the same coating method as the above-described film forming method of the in-hole injection layer.

混合する高分子バインダーとしては、電荷輸送を極度に阻害しないものが好ましく、また可視光に対する吸収の弱いものが好適に用いられ、例えばポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリシロキサンなどを挙げることができる。   As the polymer binder to be mixed, those that do not extremely inhibit charge transport are preferable, and those that weakly absorb visible light are preferably used. For example, polycarbonate, polyacrylate, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polystyrene, poly Examples thereof include vinyl chloride and polysiloxane.

正孔輸送層の膜厚としては、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように適宜設定され、少なくともピンホールが発生しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って、該正孔輸送層の膜厚は、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<電子輸送層>
電子輸送層を構成する電子輸送材料としては、公知のものを使用でき、オキサジアゾール誘導体、アントラキノジメタン若しくはその誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、ナフトキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、テトラシアノアンスラキノジメタン若しくはその誘導体、フルオレノン誘導体、ジフェニルジシアノエチレン若しくはその誘導体、ジフェノキノン誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体などを挙げることができる。
As the film thickness of the hole transport layer, the optimum value varies depending on the material to be used, the drive voltage and the light emission efficiency are appropriately set so as to have an appropriate value, and at least a thickness that does not cause pinholes is required. If the thickness is too thick, the drive voltage of the element becomes high, which is not preferable. Therefore, the film thickness of the hole transport layer is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm.
<Electron transport layer>
As the electron transport material constituting the electron transport layer, known materials can be used, such as oxadiazole derivatives, anthraquinodimethane or derivatives thereof, benzoquinone or derivatives thereof, naphthoquinone or derivatives thereof, anthraquinones or derivatives thereof, tetracyanoanthra Quinodimethane or derivatives thereof, fluorenone derivatives, diphenyldicyanoethylene or derivatives thereof, diphenoquinone derivatives, or metal complexes of 8-hydroxyquinoline or derivatives thereof, polyquinoline or derivatives thereof, polyquinoxaline or derivatives thereof, polyfluorene or derivatives thereof, etc. Can be mentioned.

これらのうち、電子輸送材料としては、オキサジアゾール誘導体、ベンゾキノン若しくはその誘導体、アントラキノン若しくはその誘導体、又は8−ヒドロキシキノリン若しくはその誘導体の金属錯体、ポリキノリン若しくはその誘導体、ポリキノキサリン若しくはその誘導体、ポリフルオレン若しくはその誘導体が好ましく、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、ベンゾキノン、アントラキノン、トリス(8−キノリノール)アルミニウム、ポリキノリンがさらに好ましい。   Among these, as an electron transport material, an oxadiazole derivative, benzoquinone or a derivative thereof, anthraquinone or a derivative thereof, a metal complex of 8-hydroxyquinoline or a derivative thereof, a polyquinoline or a derivative thereof, a polyquinoxaline or a derivative thereof, a polyfluorene Or a derivative thereof is preferable, and 2- (4-biphenylyl) -5- (4-t-butylphenyl) -1,3,4-oxadiazole, benzoquinone, anthraquinone, tris (8-quinolinol) aluminum, and polyquinoline are further included. preferable.

電子輸送層の成膜法としては特に制限はないが、低分子の電子輸送材料では、粉末からの真空蒸着法、または溶液若しくは溶融状態からの成膜を挙げることができ、高分子の電子輸送材料では溶液または溶融状態からの成膜を挙げることができる。なお溶液または溶融状態からの成膜する場合には、高分子バインダーを併用してもよい。溶液から電子輸送層を成膜する方法としては、前述の溶液から正孔輸送層を成膜する方法と同様の成膜法を挙げることができる。   There are no particular restrictions on the method for forming the electron transport layer, but for low molecular weight electron transport materials, vacuum deposition from powder or film formation from a solution or a molten state can be used. Examples of the material include film formation from a solution or a molten state. In the case of forming a film from a solution or a molten state, a polymer binder may be used in combination. Examples of the method for forming an electron transport layer from a solution include the same film formation method as the method for forming a hole transport layer from a solution described above.

電子輸送層の膜厚は、用いる材料によって最適値が異なり、駆動電圧と発光効率が適度な値となるように適宜設定され、少なくともピンホールが発しないような厚さが必要であり、あまり厚いと、素子の駆動電圧が高くなり好ましくない。従って該電子輸送層の膜厚としては、例えば1nm〜1μmであり、好ましくは2nm〜500nmであり、さらに好ましくは5nm〜200nmである。
<電子注入層>
電子注入層を構成する材料としては、発光層の種類に応じて最適な材料が適宜選択され、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属およびアルカリ土類金属のうちの1種類以上含む合金、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物、またはこれらの物質の混合物などを挙げることができる。アルカリ金属、アルカリ金属の酸化物、ハロゲン化物、および炭酸化物の例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、酸化リチウム、フッ化リチウム、酸化ナトリウム、フッ化ナトリウム、酸化カリウム、フッ化カリウム、酸化ルビジウム、フッ化ルビジウム、酸化セシウム、フッ化セシウム、炭酸リチウムなどを挙げることができる。また、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、炭酸化物の例としては、マグネシウム、カルシウム、バリウム、ストロンチウム、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、酸化カルシウム、フッ化カルシウム、酸化バリウム、フッ化バリウム、酸化ストロンチウム、フッ化ストロンチウム、炭酸マグネシウムなどを挙げることができる。電子注入層は、2層以上を積層した積層体で構成されてもよく、例えばLiF/Caなどを挙げることができる。電子注入層は、蒸着法、スパッタリング法、印刷法などにより形成される。電子注入層の膜厚としては、1nm〜1μm程度が好ましい。
The film thickness of the electron transport layer varies depending on the material used, and is set appropriately so that the drive voltage and the light emission efficiency are appropriate, and at least a thickness that does not cause pinholes is required, and is too thick. In such a case, the driving voltage of the element increases, which is not preferable. Therefore, the film thickness of the electron transport layer is, for example, 1 nm to 1 μm, preferably 2 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 200 nm.
<Electron injection layer>
As the material constituting the electron injecting layer, an optimum material is appropriately selected according to the type of the light emitting layer, and an alloy containing at least one of alkali metal, alkaline earth metal, alkali metal and alkaline earth metal, alkali A metal or alkaline earth metal oxide, halide, carbonate, or a mixture of these substances can be given. Examples of alkali metals, alkali metal oxides, halides, and carbonates include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, lithium oxide, lithium fluoride, sodium oxide, sodium fluoride, potassium oxide, potassium fluoride , Rubidium oxide, rubidium fluoride, cesium oxide, cesium fluoride, lithium carbonate, and the like. Examples of alkaline earth metals, alkaline earth metal oxides, halides and carbonates include magnesium, calcium, barium, strontium, magnesium oxide, magnesium fluoride, calcium oxide, calcium fluoride, barium oxide, Examples thereof include barium fluoride, strontium oxide, strontium fluoride, and magnesium carbonate. The electron injection layer may be composed of a laminate in which two or more layers are laminated, and examples thereof include LiF / Ca. The electron injection layer is formed by vapor deposition, sputtering, printing, or the like. The thickness of the electron injection layer is preferably about 1 nm to 1 μm.

図2は、本発明の他の実施の形態の有機EL素子11を示す正面図である。図1に示す前述の実施の形態の有機EL素子1がボトムエミッション型の素子であるのに対して、図2に示す本実施の形態の有機EL素子11は、基板とは反対側から光を取出すいわゆるトップエミッション型の素子である。   FIG. 2 is a front view showing an organic EL element 11 according to another embodiment of the present invention. The organic EL element 1 of the above-described embodiment shown in FIG. 1 is a bottom emission type element, whereas the organic EL element 11 of this embodiment shown in FIG. 2 emits light from the side opposite to the substrate. This is a so-called top emission type element to be taken out.

本実施の形態の有機EL素子11は、透明電極層12と、前記透明電極層12に対向して配置される反射電極層13と、前記透明電極層12および前記反射電極層13の間に位置する発光層14とを含んで構成される。また前記発光層14の前記反射電極層13側の表面(発光面)14aと、前記反射電極層13の発光層14側の表面(反射面)13bとの間の距離Lbは、次式(2)を満たす。   The organic EL element 11 of the present embodiment is positioned between the transparent electrode layer 12, the reflective electrode layer 13 disposed to face the transparent electrode layer 12, and the transparent electrode layer 12 and the reflective electrode layer 13. And the light emitting layer 14 to be configured. The distance Lb between the surface (light emitting surface) 14a on the reflective electrode layer 13 side of the light emitting layer 14 and the surface (reflective surface) 13b on the light emitting layer 14 side of the reflective electrode layer 13 is expressed by the following equation (2). Is satisfied.

Figure 2009231798
式(2)において記号「λo」は、取出される光のピーク波長を表す。また距離Lbは、好ましくは0.367λo以上0.440以下である。有機EL素子11は、透明電極層12と反射電極層13との間に、発光層14とは異なる層を備えていてもよく、また複数の発光層を備えていてもよい。本実施の形態の有機EL素子11は、発光層14と透明電極層12との間に正孔注入層16を備え、基板15の表面上に、反射電極層13、正孔注入層16、発光層14および透明電極層12がこの順に積層されて構成される。すなわち本実施の形態の有機EL素子11は、前述の図1に示す実施の形態の有機EL素子1における反射電極層と透明電極層との配置を入れ替えた構成である。
Figure 2009231798
In the formula (2), the symbol “λo” represents the peak wavelength of the extracted light. The distance Lb is preferably 0.367λo or more and 0.440 or less. The organic EL element 11 may include a layer different from the light emitting layer 14 between the transparent electrode layer 12 and the reflective electrode layer 13, or may include a plurality of light emitting layers. The organic EL element 11 of the present embodiment includes a hole injection layer 16 between the light emitting layer 14 and the transparent electrode layer 12, and a reflective electrode layer 13, a hole injection layer 16, light emission on the surface of the substrate 15. The layer 14 and the transparent electrode layer 12 are laminated in this order. That is, the organic EL element 11 of the present embodiment has a configuration in which the arrangement of the reflective electrode layer and the transparent electrode layer in the organic EL element 1 of the embodiment shown in FIG.

本実施の形態の有機EL素子11は、前述の実施の形態と同様に、発光層14の反射電極層13側の表面部で発光するので、理解の容易のために発光層14と正孔注入層16との界面(発光面14a)で発光が生じると近似して説明する。   Since the organic EL element 11 of the present embodiment emits light on the surface portion of the light emitting layer 14 on the reflective electrode layer 13 side as in the above-described embodiment, the light emitting layer 14 and the hole injection for easy understanding. An explanation will be made by approximating that light emission occurs at the interface (light emitting surface 14a) with the layer 16.

透明電極層12は、前述した部材などによって構成され、例えば光を透過する程度に薄い金属薄膜などによって構成され、より具体的な一例として、発光層14側に配置されるCaから成る薄膜と、この薄膜に積層されるAlから成る薄膜との積層体を挙げることができる。また、反射電極層13は、前述した部材によって構成され、例えば基板15側に配置されるAlから成る薄膜と、発光層14側に配置されるMoO3から成る薄膜との積層体によって構成される。また本実施の形態の有機EL素子11は、基板15から光を取出さないので、基板15は透明でも不透明でもよい。 The transparent electrode layer 12 is composed of the above-described members, for example, a thin metal film that is thin enough to transmit light, and as a more specific example, a thin film made of Ca disposed on the light emitting layer 14 side, A laminate with a thin film made of Al laminated on this thin film can be mentioned. The reflective electrode layer 13 is composed of the above-described member, and is composed of, for example, a laminate of a thin film made of Al arranged on the substrate 15 side and a thin film made of MoO 3 arranged on the light emitting layer 14 side. . Moreover, since the organic EL element 11 of the present embodiment does not extract light from the substrate 15, the substrate 15 may be transparent or opaque.

発光面14aから透明電極層12側に放出される光(図2において矢符B1で示す)は、発光層14、透明電極層12を順次通って外に取出される。また発光面4aから基板15側に放出される光(図2において矢符B2で示す)は、正孔注入層16を通って、反射面13bで反射され、再度正孔注入層16を通り、発光層14、透明電極層12を順次通って外に取出される。   Light emitted from the light emitting surface 14a to the transparent electrode layer 12 side (indicated by an arrow B1 in FIG. 2) is sequentially taken out through the light emitting layer 14 and the transparent electrode layer 12. Light emitted from the light emitting surface 4a to the substrate 15 side (indicated by an arrow B2 in FIG. 2) is reflected by the reflecting surface 13b through the hole injection layer 16, and again passes through the hole injection layer 16. The light emitting layer 14 and the transparent electrode layer 12 are sequentially taken out.

発光面14aと反射面13bとの間を1往復した反射光と、発光面14aから透明電極層12側に放出される光とは重ね合わされるので、前述した理由と同様の理由で、距離Lbを長くしていくと、発光強度が振動的に変化する。本実施の形態における距離Lbは、式(2)を満たす。この式(2)で示す範囲は、距離Lbを長くしたときに、振動的に変化する発光強度の極大点となる距離のうち、2番目に短い距離Lbのみを含む範囲である。したがって、発光面4aから透明電極層2側に放出される光と、反射光とが強め合うとともに、スペクトル幅の狭帯化が生じる。これによって、高い光強度と高い色純度との両方を兼ね備える有機EL素子11を実現している。   Since the reflected light that makes one round trip between the light emitting surface 14a and the reflecting surface 13b and the light emitted from the light emitting surface 14a to the transparent electrode layer 12 are overlapped, the distance Lb for the same reason as described above. As the length is increased, the emission intensity changes in a vibrational manner. The distance Lb in the present embodiment satisfies the formula (2). The range represented by the expression (2) is a range including only the second shortest distance Lb among the distances that become the maximum point of the emission intensity that changes in vibration when the distance Lb is increased. Therefore, the light emitted from the light emitting surface 4a to the transparent electrode layer 2 side and the reflected light are intensified, and the spectral width is narrowed. Thereby, the organic EL element 11 having both high light intensity and high color purity is realized.

また前述の実施の形態の有機EL素子1と同様に、本実施の形態の有機EL素子11では、距離Lbの幅を規定するのみで、透明電極層12の発光層14側の表面と、発光面14aとの間隔(本実施の形態では発光層14の幅)を自由に設定できるので、従来の技術に比べて設計の自由度が増す。   Similarly to the organic EL element 1 of the above-described embodiment, the organic EL element 11 of the present embodiment only defines the width of the distance Lb, and the surface of the transparent electrode layer 12 on the light-emitting layer 14 side and the light emission. Since the distance from the surface 14a (in this embodiment, the width of the light emitting layer 14) can be set freely, the degree of freedom in design is increased compared to the conventional technique.

なお反射電極層13と発光層14との間、及び/又は発光層14と透明電極層12との間には、前述したように電子注入層および電子輸送層などを設けてもよく、また例えば反射電極層13と発光層14との間に、ITO、IZOおよび酸化スズなどの透明導電性膜薄を設けてもよく、この透明導電性薄膜のみを反射電極層13と発光層14との間に設ける構成が好ましい。また以上説明してきた前述の実施の形態の各有機EL素子1、11は、反射電極層を陽極とし、透明電極層を陰極としたけれども、反射電極層を陰極とし、透明電極層を陽極としても、光が発光層の透明電極層側で発光する場合には、式(1)を満たす有機EL素子を構成し、光が発光層の反射電極層側で発光する場合には、式(2)を満たす有機EL素子を構成すればよい。   As described above, an electron injection layer, an electron transport layer, or the like may be provided between the reflective electrode layer 13 and the light emitting layer 14 and / or between the light emitting layer 14 and the transparent electrode layer 12. A transparent conductive thin film such as ITO, IZO and tin oxide may be provided between the reflective electrode layer 13 and the light emitting layer 14, and only this transparent conductive thin film is provided between the reflective electrode layer 13 and the light emitting layer 14. The structure provided in is preferable. The organic EL elements 1 and 11 of the above-described embodiments described above have the reflective electrode layer as an anode and the transparent electrode layer as a cathode, but the reflective electrode layer as a cathode and the transparent electrode layer as an anode. When the light is emitted on the transparent electrode layer side of the light emitting layer, an organic EL element satisfying the formula (1) is configured, and when the light is emitted on the reflective electrode layer side of the light emitting layer, the formula (2) What is necessary is just to comprise the organic EL element which satisfy | fills.

また前述の各実施の形態の有機EL素子を用いることによって、有機EL素子を備える照明装置、または有機EL素子を複数備える表示装置を実現することができる。   Further, by using the organic EL element of each of the above-described embodiments, a lighting device including the organic EL element or a display device including a plurality of organic EL elements can be realized.

前述の各実施の形態の有機EL素子は、面状光源、セグメント表示装置およびドットマトリックス表示装置の光源、並びに液晶表示装置のバックライトとして用いることができる。   The organic EL elements of the above-described embodiments can be used as a planar light source, a light source of a segment display device and a dot matrix display device, and a backlight of a liquid crystal display device.

本実施の形態の有機EL素子を面状光源として用いる場合には、例えば面状の陽極と陰極とを積層方向の一方から見て重なり合うように配置すればよい。またセグメント表示装置の光源としてパターン状に発光する有機EL素子を構成するには、光を通す窓がパターン状に形成されたマスクを前記面状光源の表面に設置する方法、消光すべき部位の有機物層を極端に厚く形成して実質的に非発光とする方法、陽極および陰極のうちの少なくともいずれか一方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらの方法でパターン状に発光する有機EL素子を形成するとともに、いくつかの電極に対して選択的に電圧を印加できるように配線を施すことによって、数字や文字、簡単な記号などを表示可能なセグメントタイプ表示装置を実現することができる。ドットマトリックス表示装置の光源とするためには、陽極と陰極とをそれぞれストライプ状に形成して、積層方向の一方からみて互いに直交するように配置すればよい。部分カラー表示、マルチカラー表示が可能なドットマトリックス表示装置を実現するためには、発光色の異なる複数の種類の発光材料を塗り分ける方法、並びにカラーフィルターおよび蛍光変換フィルターなどを用いる方法を用いればよい。ドットマトリックス表示装置は、パッシブ駆動してもよく、TFTなどと組み合わせてアクティブ駆動してもよい。これらの表示装置は、コンピュータ、テレビ、携帯端末、携帯電話、カーナビゲーション、ビデオカメラのビューファインダーなどの表示装置として用いることができる。   When the organic EL element of the present embodiment is used as a planar light source, for example, a planar anode and a cathode may be arranged so as to overlap each other when viewed from one side in the stacking direction. In order to construct an organic EL element that emits light in a pattern as a light source of a segment display device, a method of installing a mask having a light-transmitting window formed in a pattern on the surface of the planar light source, There are a method in which the organic layer is formed extremely thick to make it substantially non-light-emitting, and a method in which at least one of the anode and the cathode is formed in a pattern. By forming organic EL elements that emit light in a pattern using these methods and wiring to selectively apply voltage to several electrodes, numbers, letters, simple symbols, etc. can be displayed. A segment type display device can be realized. In order to use the light source of the dot matrix display device, the anode and the cathode may be formed in stripes and arranged so as to be orthogonal to each other when viewed from one side in the stacking direction. In order to realize a dot matrix display device capable of partial color display and multi-color display, a method of separately coating a plurality of types of light emitting materials having different emission colors and a method using a color filter, a fluorescence conversion filter, and the like are used. Good. The dot matrix display device may be passively driven or may be actively driven in combination with a TFT or the like. These display devices can be used as display devices for computers, televisions, mobile terminals, mobile phones, car navigation systems, video camera viewfinders, and the like.

さらに、前記面状光源は、自発光薄型であり、液晶表示装置のバックライト、あるいは面状の照明装置として好適に用いることができる。また、フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源や表示装置としても使用できる。   Further, the planar light source is self-luminous and thin, and can be suitably used as a backlight of a liquid crystal display device or a planar illumination device. If a flexible substrate is used, it can be used as a curved light source or display device.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited thereto.

作製した有機EL素子は、ボトムエミッション型の発光素子であり、ガラス基板/ITO薄膜(150nm)/正孔注入層(50nm)/発光層/LiF層(4nm)/Ca層(5nm)/Al層(100nm)である。ITO薄膜は、透明電極層に相当し、LiF層は、陰極バッファー層に相当し、Ca層とAl層との積層体が反射電極層に相当する。 まず正孔注入層および発光層を構成する材料を合成した合成例を示す。以下において、ポリスチレン換算の数平均分子量は、SEC(Size Exclusion Chromatography)により求めた。使用したカラムは、TOSOH TSKgel SuperHM-H(2本)+TSKgel SuperH2000(4.6mm I.d.×15cm)であり、検出器は、RI(SHIMADZU RID-10A)である。移動相には、テトラヒドロフラン(THF)を用いた。   The produced organic EL element is a bottom emission type light emitting element, and is glass substrate / ITO thin film (150 nm) / hole injection layer (50 nm) / light emitting layer / LiF layer (4 nm) / Ca layer (5 nm) / Al layer. (100 nm). The ITO thin film corresponds to a transparent electrode layer, the LiF layer corresponds to a cathode buffer layer, and a laminate of a Ca layer and an Al layer corresponds to a reflective electrode layer. First, a synthesis example in which materials constituting the hole injection layer and the light emitting layer are synthesized will be described. In the following, the number average molecular weight in terms of polystyrene was determined by SEC (Size Exclusion Chromatography). The column used was TOSOH TSKgel SuperHM-H (2) + TSKgel SuperH2000 (4.6 mm I.d. × 15 cm), and the detector was RI (SHIMADZU RID-10A). Tetrahydrofuran (THF) was used as the mobile phase.

(合成例1)
<高分子化合物1の合成>
N,N’−ビス(4−ブロモフェニル)−N,N’−ビス(4−n−ブチルフェニル)−1,4−フェニレンジアミン(3.3g、4.8mmol)及び2,2’−ビピリジル(1.9g、12mmol)を脱水したテトラヒドロフラン132mLに溶解した後、窒素でバブリングして系内を窒素置換した。窒素雰囲気下において、この溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0){Ni(COD)2}(3.3g、12mmol)加え、60℃まで昇温し、攪拌しながら3.5時間反応させた。反応後、この反応液を室温(約25℃)まで冷却し、25%アンモニア水30mL/メタノール480mL/イオン交換水160mL混合溶液中に滴下して1時間攪拌した後、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥し、トルエン150mLに溶解させた。その後、1N塩酸120gを加えて3時間攪拌し、水層を除去し、有機層に25%アンモニア水140mLを加え、3時間攪拌した後に水層を除去した。有機層を水600mlで2回洗浄した。有機層を二分割して、それぞれメタノール600mLに滴下し、1時間攪拌し、析出した沈殿をろ過して2時間減圧乾燥した。得られた重合体(以後、高分子化合物1と呼ぶ)の収量は3.26gであった。ポリスチレン換算の平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれMn=1.6×104、Mw=1.2×105であった。
(Synthesis Example 1)
<Synthesis of Polymer Compound 1>
N, N′-bis (4-bromophenyl) -N, N′-bis (4-n-butylphenyl) -1,4-phenylenediamine (3.3 g, 4.8 mmol) and 2,2′-bipyridyl (1.9 g, 12 mmol) was dissolved in 132 mL of dehydrated tetrahydrofuran, and the system was purged with nitrogen by bubbling with nitrogen. Under a nitrogen atmosphere, bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) {Ni (COD) 2 } (3.3 g, 12 mmol) was added to this solution, and the temperature was raised to 60 ° C. The reaction was allowed for 5 hours. After the reaction, this reaction solution was cooled to room temperature (about 25 ° C.), dropped into a mixed solution of 25% ammonia water 30 mL / methanol 480 mL / ion exchanged water 160 mL and stirred for 1 hour, and then the deposited precipitate was filtered. It was dried under reduced pressure for 2 hours and dissolved in 150 mL of toluene. Thereafter, 120 g of 1N hydrochloric acid was added and stirred for 3 hours, the aqueous layer was removed, 140 mL of 25% aqueous ammonia was added to the organic layer, and the aqueous layer was removed after stirring for 3 hours. The organic layer was washed twice with 600 ml of water. The organic layer was divided into two parts, each was added dropwise to 600 mL of methanol, stirred for 1 hour, the deposited precipitate was filtered and dried under reduced pressure for 2 hours. The yield of the obtained polymer (hereinafter referred to as polymer compound 1) was 3.26 g. The average molecular weight and weight average molecular weight in terms of polystyrene were Mn = 1.6 × 10 4 and Mw = 1.2 × 10 5 , respectively.

合成例2
(化合物Aの合成)

Figure 2009231798
不活性雰囲気下、300ml三つ口フラスコに1‐ナフタレンボロン酸5.00g(29mmol)、2−ブロモベンズアルデヒド6.46g(35mmol)、炭酸カリウム10.0g(73mmol)、トルエン36ml、イオン交換水36mlを入れ、室温で撹拌しつつ20分間アルゴンバブリングした。続いてテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム16.8mg(0.15mmol)を入れ、さらに室温で撹拌しつつ10分間アルゴンバブリングした。100℃に昇温し、25時間反応させた。室温まで冷却後、トルエンで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を留去した。トルエン:シクロヘキサン=1:2混合溶媒を展開溶媒としたシリカゲルカラムで精製することにより、化合物A5.18g(収率86%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ7.39〜7.62(m、5H)、7.70(m、2H)、7.94(d、2H)、8.12(dd、2H)、9.63(s、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 233 Synthesis example 2
(Synthesis of Compound A)
Figure 2009231798
Under an inert atmosphere, in a 300 ml three-necked flask, 5.00 g (29 mmol) of 1-naphthaleneboronic acid, 6.46 g (35 mmol) of 2-bromobenzaldehyde, 10.0 g (73 mmol) of potassium carbonate, 36 ml of toluene, 36 ml of ion-exchanged water And argon bubbling was performed for 20 minutes with stirring at room temperature. Subsequently, 16.8 mg (0.15 mmol) of tetrakis (triphenylphosphine) palladium was added, and argon was bubbled for 10 minutes while stirring at room temperature. The temperature was raised to 100 ° C. and reacted for 25 hours. After cooling to room temperature, the organic layer was extracted with toluene, dried over sodium sulfate, and the solvent was distilled off. Purification by a silica gel column using a toluene: cyclohexane = 1: 2 mixed solvent as a developing solvent gave 5.18 g (yield 86%) of Compound A as white crystals.
1 H-NMR (300 MHz / CDCl 3 ):
δ 7.39-7.62 (m, 5H), 7.70 (m, 2H), 7.94 (d, 2H), 8.12 (dd, 2H), 9.63 (s, 1H)
MS (APCI (+)): (M + H) <+> 233

合成例3
(化合物Bの合成)

Figure 2009231798
不活性雰囲気下で300mlの三つ口フラスコに化合物A8.00g(34.4mmol)と脱水したテトラヒドロフラン(THF)46mlを入れ、−78℃まで冷却した。
続いてn−オクチルマグネシウムブロミド(1.0mol/lTHF溶液)52mlを30分かけて滴下した。滴下終了後0℃まで昇温し、1時間撹拌後、室温まで昇温して45分間撹拌した。氷浴して1N塩酸20mlを加えて反応を終了させ、酢酸エチルで有機層を抽出、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を留去した後トルエン:ヘキサン=10:1混合溶媒を展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物B7.64g(収率64%)を淡黄色のオイルとして得た。HPLC測定では2本のピークが見られたが、LC−MS測定では同一の質量数であることから、異性体の混合物であると判断した。 Synthesis example 3
(Synthesis of Compound B)
Figure 2009231798
Under an inert atmosphere, 8.00 g (34.4 mmol) of Compound A and 46 ml of dehydrated tetrahydrofuran (THF) were placed in a 300 ml three-necked flask and cooled to -78 ° C.
Subsequently, 52 ml of n-octylmagnesium bromide (1.0 mol / l THF solution) was added dropwise over 30 minutes. After completion of dropping, the temperature was raised to 0 ° C., stirred for 1 hour, then warmed to room temperature and stirred for 45 minutes. The reaction was terminated by adding 20 ml of 1N hydrochloric acid in an ice bath, and the organic layer was extracted with ethyl acetate and dried over sodium sulfate. After distilling off the solvent, the residue was purified by a silica gel column using a mixed solvent of toluene: hexane = 10: 1 as a developing solvent to obtain 7.64 g (yield: 64%) of Compound B as a pale yellow oil. Although two peaks were observed in the HPLC measurement, they were judged to be a mixture of isomers because they were the same mass number in the LC-MS measurement.

合成例4
(化合物Cの合成)

Figure 2009231798
不活性雰囲気下、500ml三つ口フラスコに化合物B(異性体の混合物)5.00g(14.4mmol)と脱水ジクロロメタン74mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。
続いて、三フッ化ホウ素のエーテラート錯体を室温で1時間かけて滴下し、滴下終了後室温で4時間撹拌した。撹拌しながらエタノール125mlをゆっくりと加え、発熱がおさまったらクロロホルムで有機層を抽出、2回水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を留去後、ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物Cの3.22g(収率68%)を無色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.90(t、3H)、1.03〜1.26(m、14H)、2.13(m、2H)、4.05(t、1H)、7.35(dd、1H)、7.46〜7.50(m、2H)、7.59〜7.65(m、3H)、7.82(d、1H)、7.94(d、1H)、8.35(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 329 Synthesis example 4
(Synthesis of Compound C)
Figure 2009231798
Under an inert atmosphere, 5.00 g (14.4 mmol) of Compound B (mixture of isomers) and 74 ml of dehydrated dichloromethane were placed in a 500 ml three-necked flask and stirred and dissolved at room temperature.
Subsequently, an etherate complex of boron trifluoride was added dropwise at room temperature over 1 hour, and after completion of the addition, the mixture was stirred at room temperature for 4 hours. While stirring, 125 ml of ethanol was slowly added. When the exotherm subsided, the organic layer was extracted with chloroform, washed twice with water, and dried over magnesium sulfate. After distilling off the solvent, the residue was purified by a silica gel column using hexane as a developing solvent to obtain 3.22 g (yield 68%) of Compound C as a colorless oil.
1 H-NMR (300 MHz / CDCl 3 ):
δ 0.90 (t, 3H), 1.03-1.26 (m, 14H), 2.13 (m, 2H), 4.05 (t, 1H), 7.35 (dd, 1H), 7 .46-7.50 (m, 2H), 7.59-7.65 (m, 3H), 7.82 (d, 1H), 7.94 (d, 1H), 8.35 (d, 1H) ), 8.75 (d, 1H)
MS (APCI (+)): (M + H) <+> 329

合成例5
(化合物Dの合成)

Figure 2009231798
不活性雰囲気下200ml三つ口フラスコにイオン交換水20mlをいれ、撹拌しながら水酸化ナトリウム18.9g(0.47mol)を少量ずつ加え、溶解させた。水溶液が室温まで冷却した後、トルエン20ml、化合物C5.17g(15.7mmol)、臭化トリブチルアンモニウム1.52g(4.72mmol)を加え、50℃に昇温した。
臭化n−オクチルを滴下し、滴下終了後50℃で9時間反応させた。反応終了後トルエンで有機層を抽出し、2回水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするシリカゲルカラムで精製することにより、化合物Dの5.13g(収率74%)を黄色のオイルとして得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.52(m、2H)、0.79(t、6H)、1.00〜1.20(m、22H)、2.05(t、4H)、7.34(d、1H)、7.40〜7.53(m、2H)、7.63(m、3H)、7.83(d、1H)、7.94(d、1H)、8.31(d、1H)、8.75(d、1H)
MS(APCI(+)):(M+H)+ 441 Synthesis example 5
(Synthesis of Compound D)
Figure 2009231798
Under an inert atmosphere, 20 ml of ion-exchanged water was placed in a 200 ml three-necked flask, and 18.9 g (0.47 mol) of sodium hydroxide was added little by little with stirring to dissolve. After the aqueous solution was cooled to room temperature, 20 ml of toluene, 5.17 g (15.7 mmol) of Compound C and 1.52 g (4.72 mmol) of tributylammonium bromide were added, and the temperature was raised to 50 ° C.
N-Octyl bromide was added dropwise, and after completion of the addition, the mixture was reacted at 50 ° C. for 9 hours. After completion of the reaction, the organic layer was extracted with toluene, washed twice with water, and dried over sodium sulfate. By purifying with a silica gel column using hexane as a developing solvent, 5.13 g (yield 74%) of Compound D was obtained as a yellow oil.
1 H-NMR (300 MHz / CDCl 3 ):
δ 0.52 (m, 2H), 0.79 (t, 6H), 1.00-1.20 (m, 22H), 2.05 (t, 4H), 7.34 (d, 1H), 7 40 to 7.53 (m, 2H), 7.63 (m, 3H), 7.83 (d, 1H), 7.94 (d, 1H), 8.31 (d, 1H), 8. 75 (d, 1H)
MS (APCI (+)): (M + H) <+> 441

合成例6
(化合物Eの合成)

Figure 2009231798
空気雰囲気下、50mlの三つ口フラスコに化合物D4.00g(9.08mmol)と酢酸:ジクロロメタン=1:1混合溶媒57mlを入れ、室温で撹拌、溶解させた。続いて三臭化ベンジルトリメチルアンモニウム7.79g(20.0mmol)を加えて撹拌しつつ、塩化亜鉛を三臭化ベンジルトリメチルアンモニウムが完溶するまで加えた。室温で20時間撹拌後、5%亜硫酸水素ナトリウム水溶液10mlを加えて反応を停止し、クロロホルムで有機層を抽出、炭酸カリウム水溶液で2回洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ヘキサンを展開溶媒とするフラッシュカラムで2回精製した後、エタノール:ヘキサン=1:1、続いて10:1混合溶媒で再結晶することにより、化合物Eの4.13g(収率76%)を白色結晶として得た。
1H−NMR(300MHz/CDCl3):
δ0.60(m、2H)、0.91(t、6H)、1.01〜1.38(m、22H)、2.09(t、4H)、7.62〜7.75(m、3H)、7.89(s、1H)、8.20(d、1H)、8.47(d、1H)、8.72(d、1H)
MS(APPI(+)):(M+H)+ 598
合成例7
<高分子化合物2の合成>
化合物E22.5gと2,2’−ビピリジル17.6gとを反応容器に仕込んだ後、反応系内を窒素ガスで置換した。これに、あらかじめアルゴンガスでバブリングして、脱気したテトラヒドロフラン(脱水溶媒)1500gを加えた。次に、この混合溶液に、ビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)を31g加え、室温で10分間攪拌した後、60℃で3時間反応した。なお、反応は、窒素ガス雰囲気中で行った。 Synthesis Example 6
(Synthesis of Compound E)
Figure 2009231798
Under an air atmosphere, 4.00 g (9.08 mmol) of Compound D and 57 ml of a mixed solvent of acetic acid: dichloromethane = 1: 1 were placed in a 50 ml three-necked flask, and the mixture was stirred and dissolved at room temperature. Subsequently, 7.79 g (20.0 mmol) of benzyltrimethylammonium tribromide was added and stirred, and zinc chloride was added until benzyltribromide tribromide was completely dissolved. After stirring at room temperature for 20 hours, the reaction was stopped by adding 10 ml of 5% aqueous sodium bisulfite solution, and the organic layer was extracted with chloroform, washed twice with aqueous potassium carbonate solution, and dried over sodium sulfate. After purification twice with a flash column using hexane as a developing solvent, 4.13 g (76% yield) of Compound E was obtained by recrystallization with ethanol: hexane = 1: 1, followed by a 10: 1 mixed solvent. Obtained as white crystals.
1 H-NMR (300 MHz / CDCl 3 ):
δ 0.60 (m, 2H), 0.91 (t, 6H), 1.01-1.38 (m, 22H), 2.09 (t, 4H), 7.62-7.75 (m, 3H), 7.89 (s, 1H), 8.20 (d, 1H), 8.47 (d, 1H), 8.72 (d, 1H)
MS (APPI (+)): (M + H) <+> 598
Synthesis example 7
<Synthesis of Polymer Compound 2>
After charging 22.5 g of compound E and 17.6 g of 2,2′-bipyridyl in a reaction vessel, the inside of the reaction system was replaced with nitrogen gas. To this, 1500 g of tetrahydrofuran (dehydrated solvent) deaerated previously by bubbling with argon gas was added. Next, 31 g of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) was added to this mixed solution, and the mixture was stirred at room temperature for 10 minutes and then reacted at 60 ° C. for 3 hours. The reaction was performed in a nitrogen gas atmosphere.

反応後、この反応溶液を冷却した後、この溶液に、25%アンモニア水200ml/メタノール900ml/イオン交換水900ml混合溶液をそそぎ込み、約1時間攪拌した。次に、生成した沈殿を濾過し、回収した。この沈殿を減圧乾燥した後、トルエンに溶解した。このトルエン溶液を濾過し、不溶物を除去した後、このトルエン溶液を、アルミナを充填したカラムを通過させることにより精製した。次に、このトルエン溶液を、1規定塩酸水溶液で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、約3%アンモニア水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液をイオン交換水で洗浄し、静置、分液した後、トルエン溶液を回収した。次に、このトルエン溶液を、メタノール中にそそぎ込み、再沈生成した。   After the reaction, this reaction solution was cooled, and then a mixed solution of 25% aqueous ammonia 200 ml / methanol 900 ml / ion exchanged water 900 ml was poured into this solution and stirred for about 1 hour. Next, the produced precipitate was filtered and collected. This precipitate was dried under reduced pressure and then dissolved in toluene. The toluene solution was filtered to remove insoluble matters, and the toluene solution was purified by passing through a column packed with alumina. Next, this toluene solution was washed with a 1N aqueous hydrochloric acid solution, allowed to stand and separated, and then the toluene solution was recovered. Next, this toluene solution was washed with about 3% aqueous ammonia, allowed to stand and separated, and then the toluene solution was recovered. Next, this toluene solution was washed with ion-exchanged water, allowed to stand and separated, and then the toluene solution was recovered. Next, this toluene solution was poured into methanol and re-precipitated.

次に、生成した沈殿を回収し、メタノールで洗浄した後、この沈殿を減圧乾燥して、重合体6.0gを得た。この重合体を高分子化合物2と呼ぶ。得られた高分子化合物2のポリスチレン換算重量平均分子量は、8.2x105であり、数平均分子量は、1.0x105であった。 Next, the produced precipitate was recovered, washed with methanol, and then dried under reduced pressure to obtain 6.0 g of a polymer. This polymer is referred to as polymer compound 2. The obtained polymer compound 2 had a polystyrene-reduced weight average molecular weight of 8.2 × 10 5 and a number average molecular weight of 1.0 × 10 5 .

<正孔注入層の作成>
高分子化合物1と架橋剤DPHA(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、日本化薬製、商品名:KAYARAD DPHA)とを80/20(重量比)の割合でトルエンに混合し溶解させた。その後、0.2ミクロン径のテフロン(登録商標)フィルターでろ過して塗布溶液を調製した。スパッタ法により150nmの厚みでITO膜を付けたガラス基板に、上記溶液をスピンコートにより製膜し、窒素雰囲気下において300℃で20分間ベーク処理して正孔注入層を作製した。ベーク処理後の正孔注入層の膜厚を触針式膜厚計(ビーコ社製、商品名:DEKTAK)で測定したところ、約50nmであった。
<発光層用溶液組成物の調製>
高分子化合物2をクロロベンゼンに0.5wt%、さらに添加物としてDCBP:下式4,4’−ビス(9−カルバゾイル)−ビフェニル((株)同仁化学研究所製)を、高分子化合物2に対して160重量%の割合で混合し溶解させた。その後0.2ミクロン径のテフロン(登録商標)フィルターでろ過して塗布溶液を調製した。
<Creation of hole injection layer>
Polymer compound 1 and crosslinking agent DPHA (dipentaerythritol hexaacrylate, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: KAYARAD DPHA) were mixed and dissolved in toluene at a ratio of 80/20 (weight ratio). Then, it filtered with the 0.2 micron diameter Teflon (trademark) filter, and prepared the coating solution. The above solution was formed by spin coating on a glass substrate with an ITO film having a thickness of 150 nm formed by sputtering, and baked at 300 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere to produce a hole injection layer. The film thickness of the hole injection layer after the baking treatment was measured with a stylus type film thickness meter (manufactured by Beco, trade name: DEKTAK), and was about 50 nm.
<Preparation of solution composition for light emitting layer>
Polymer compound 2 was added to chlorobenzene at 0.5 wt%, and DCBP: 4,4′-bis (9-carbazoyl) -biphenyl (manufactured by Dojindo Laboratories Co., Ltd.) as an additive was added to polymer compound 2. The mixture was mixed and dissolved at a ratio of 160% by weight. Thereafter, the solution was filtered through a 0.2 micron diameter Teflon (registered trademark) filter to prepare a coating solution.

Figure 2009231798
<素子の作成及び評価>
正孔注入層の上に前記発光層用溶液を用いてスピンコートにより発光層を成膜した。さらに、これを減圧下90℃で1時間乾燥した後、陰極バッファー層としてフッ化リチウムを4nm、陰極としてカルシウムを5nm、次いでアルミニウムを100nm蒸着して、高分子発光素子を作製した。蒸着のときの真空度は、すべて1×10-4Pa〜9×10-4Paであった。
Figure 2009231798
<Creation and evaluation of element>
A light emitting layer was formed on the hole injection layer by spin coating using the solution for light emitting layer. Further, this was dried at 90 ° C. under reduced pressure for 1 hour, and then lithium fluoride was deposited at 4 nm as a cathode buffer layer, calcium was deposited at 5 nm as a cathode, and then aluminum was deposited at 100 nm to produce a polymer light emitting device. The degree of vacuum in vapor deposition were all 1 × 10 -4 Pa~9 × 10 -4 Pa.

発光層の膜厚みのみが異なる8個の有機EL素子を以上のようにして作成した。各有機EL素子の発光部は、2mm×2mm(面積4mm2)であった。各有機EL素子に電圧を段階的に変化させて印加し、各有機EL素子から放射されるEL発光の正面輝度を測定した。発光分布としてランバシアンを仮定し、測定値から外部量子効率の値を求めた。なお取出される光のピーク波長λoが、450nmであったので、式(1)に示す距離Laの最小値は、約177nmであり、最大値は、約245nmである。したがって、作製した有機EL素子のうちで発光層の厚みが、195nm、205nm、232nmの3つの有機EL素子が式(1)を満たす。 Eight organic EL elements differing only in the thickness of the light emitting layer were prepared as described above. The light emitting part of each organic EL element was 2 mm × 2 mm (area 4 mm 2 ). A voltage was applied to each organic EL element while changing the voltage stepwise, and the front luminance of EL light emitted from each organic EL element was measured. The value of external quantum efficiency was obtained from the measured value assuming Lambasian as the emission distribution. Since the peak wavelength λo of the extracted light is 450 nm, the minimum value of the distance La shown in Equation (1) is about 177 nm, and the maximum value is about 245 nm. Accordingly, among the produced organic EL elements, three organic EL elements having a light emitting layer thickness of 195 nm, 205 nm, and 232 nm satisfy Expression (1).

得られた素子の最大外部量子効率、EL発光の半値全幅、及び色度座標を表1に示す。また図3に、発光層の層厚に対する最大外部量子効率および半値全幅をグラフに示す。図3では、最大外部量子効率を実線で示すとともに、左の縦軸でその値を示し、スペクトルの半値全幅を破線で示すとともに、右の縦軸でその値を示す。   Table 1 shows the maximum external quantum efficiency, full width at half maximum of EL emission, and chromaticity coordinates of the obtained device. FIG. 3 is a graph showing the maximum external quantum efficiency and full width at half maximum with respect to the thickness of the light emitting layer. In FIG. 3, the maximum external quantum efficiency is indicated by a solid line, the value is indicated by the left vertical axis, the full width at half maximum of the spectrum is indicated by a broken line, and the value is indicated by the right vertical axis.

Figure 2009231798
Figure 2009231798

表1および図3に示すように、発光層の膜厚が195nm、205nm、232nmの場合に、スペクトルの半値全幅が狭く、色純度の高い青色発光が得られ、かつ発光効率が高かった。   As shown in Table 1 and FIG. 3, when the thickness of the light emitting layer was 195 nm, 205 nm, and 232 nm, the full width at half maximum of the spectrum was narrow, blue light emission with high color purity was obtained, and the light emission efficiency was high.

次に、トップエミッション型の有機EL素子について、距離Lbを変化させたときの発光強度およびスペクトルの半値全幅の変化について時間領域差分法(FDTD)を用いて解析した。ここで、発光強度としては、計算で得られたスペクトルのピーク強度をとった。   Next, with respect to the top emission type organic EL element, the change in the emission intensity and the full width at half maximum of the spectrum when the distance Lb was changed was analyzed using a time domain difference method (FDTD). Here, the peak intensity of the spectrum obtained by calculation was taken as the emission intensity.

まず、青色を発光するトップエミッション型の有機EL素子について解析した。正孔輸送層(HT12)、青色発光層(BP371)の材料はサメイションより入手した。解析のモデルとした素子構造は、基板/Al層(100nm)/PEDOT層/HT12層(20nm)/BP371層(60nm)/Al層(5nm)である。解析では、PEDOT層以外の層の層厚を固定し、PEDOT層の膜厚のみを変化させることで、距離Lbを変化させたときの取出される光の特性を調べた。また、発光層に相当するBP371層とHT12層との界面で発光するものとした。該界面で生じる光のスペクトルは、発光層膜のPL(フォトルミネッセンス)のスペクトルと同じとした。取出される光のピーク波長λoが、460nmであったので、式(2)に示す距離Lbの最小値は、144nmであり、最大値は、210nmである。したがって、PEDOT層の厚みが122nm以上、190nm以下の範囲の有機EL素子が式(2)を満たす。解析結果を図4に示す。図4では、ピーク強度を実線で示すとともに、右の縦軸でその値を表し、発光層膜のPLスペクトルを基準にして、この基準の幅からの半値全幅の差を破線で示すとともに、左の縦軸でその値を表す。   First, a top emission type organic EL element emitting blue light was analyzed. Materials for the hole transport layer (HT12) and the blue light emitting layer (BP371) were obtained from Summation. The element structure used as an analysis model is substrate / Al layer (100 nm) / PEDOT layer / HT12 layer (20 nm) / BP371 layer (60 nm) / Al layer (5 nm). In the analysis, the layer thickness of the layers other than the PEDOT layer was fixed, and only the film thickness of the PEDOT layer was changed to examine the characteristics of the extracted light when the distance Lb was changed. In addition, light is emitted at the interface between the BP371 layer corresponding to the light emitting layer and the HT12 layer. The spectrum of light generated at the interface was the same as the PL (photoluminescence) spectrum of the light emitting layer film. Since the peak wavelength λo of the extracted light is 460 nm, the minimum value of the distance Lb shown in Expression (2) is 144 nm, and the maximum value is 210 nm. Therefore, an organic EL element having a thickness of the PEDOT layer in the range of 122 nm or more and 190 nm or less satisfies the formula (2). The analysis results are shown in FIG. In FIG. 4, the peak intensity is indicated by a solid line, the value is indicated by the right vertical axis, and the difference in full width at half maximum from the reference width is indicated by a broken line with reference to the PL spectrum of the light emitting layer film. The vertical axis represents the value.

図4に示すように、式(2)を満たすことで、高い光強度と高い色純度との両方を兼ね備える有機EL素子を実現できることが確認された。   As shown in FIG. 4, it was confirmed that an organic EL device having both high light intensity and high color purity can be realized by satisfying the formula (2).

次に、緑色を発光するトップエミッション型の有機EL素子について解析した。緑色発光層(GP1300)の材料はサメイションより入手した。解析のモデルとした素子構造は、基板Al(100nm)/PEDOT層/HT12層(20nm)/GP1300層(80nm)/Al層(5nm)である。解析では、PEDOT層以外の層の層厚を固定して、PEDOT層の膜厚のみを変化させることで、距離Lbを変化させたときの取出される光の特性を調べた。また、発光層に相当するGP1300層と、HT12層との界面で発光するものとした。該界面で生じる光のスペクトルは、発光層膜のPLスペクトルと同じとした。取出される光のピーク波長λoが、545nmであったので、式(2)に示す距離Lbの最小値は、171nmであり、最大値は、249nmである。したがって、PEDOT層の厚みが151nm以上、229nm以下の範囲の有機EL素子が式(2)を満たす。解析結果を図5に示す。図5では、ピーク強度を実線で示すとともに、右の縦軸でその値を示し、発光層膜のPLスペクトルを基準にして、この基準の幅からの半値全幅の差を破線で示すとともに、左の縦軸でその値を示す。   Next, a top emission type organic EL element that emits green light was analyzed. The material of the green light emitting layer (GP1300) was obtained from Summation. The element structure used as an analysis model is substrate Al (100 nm) / PEDOT layer / HT12 layer (20 nm) / GP1300 layer (80 nm) / Al layer (5 nm). In the analysis, the thickness of the layers other than the PEDOT layer was fixed, and only the film thickness of the PEDOT layer was changed to examine the characteristics of the light extracted when the distance Lb was changed. Further, light is emitted at the interface between the GP1300 layer corresponding to the light emitting layer and the HT12 layer. The spectrum of light generated at the interface was the same as the PL spectrum of the light emitting layer film. Since the peak wavelength λo of the extracted light is 545 nm, the minimum value of the distance Lb shown in Expression (2) is 171 nm, and the maximum value is 249 nm. Therefore, an organic EL element having a thickness of the PEDOT layer in the range of 151 nm or more and 229 nm or less satisfies the formula (2). The analysis results are shown in FIG. In FIG. 5, the peak intensity is indicated by a solid line, the value is indicated by the right vertical axis, the difference of the full width at half maximum from the reference width is indicated by a broken line with reference to the PL spectrum of the light emitting layer film, and the left The vertical axis indicates the value.

図5に示すように、式(2)を満たすことで、高い光強度と高い色純度との両方を兼ね備える有機EL素子を実現できることが確認された。   As shown in FIG. 5, it was confirmed that an organic EL device having both high light intensity and high color purity can be realized by satisfying the formula (2).

本発明の実施の一形態の有機EL素子1を示す正面図である。It is a front view which shows the organic EL element 1 of one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態の有機EL素子11を示す正面図である。It is a front view which shows the organic EL element 11 of other embodiment of this invention. 発光層の層厚に対する最大外部量子効率および半値全幅を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum external quantum efficiency with respect to the layer thickness of a light emitting layer, and a half value full width. PEDOT層の層厚に対する最大外部量子効率および半値全幅を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum external quantum efficiency with respect to the layer thickness of a PEDOT layer, and a full width at half maximum. PEDOT層の層厚に対する最大外部量子効率および半値全幅を示すグラフである。It is a graph which shows the maximum external quantum efficiency with respect to the layer thickness of a PEDOT layer, and a full width at half maximum.

符号の説明Explanation of symbols

1、11 有機EL素子
2、12 透明電極層
3、13 反射電極層
3b、13b 反射面
4、14 発光層
4a、4b 発光面
5、15 基板
6、16 正孔注入層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,11 Organic EL element 2,12 Transparent electrode layer 3,13 Reflective electrode layer 3b, 13b Reflective surface 4,14 Light emitting layer 4a, 4b Light emitting surface 5,15 Substrate 6,16 Hole injection layer

Claims (4)

透明電極層と、
前記透明電極層に対向して配置される反射電極層と、
前記透明電極層および前記反射電極層の間に位置する発光層とを含み、
前記発光層の前記透明電極層側の表面と、前記反射電極層の発光層側の表面との間の距離Laが、次式(1)を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure 2009231798
(式(1)において記号「λo」は、取出される光のピーク波長を表す。)
A transparent electrode layer;
A reflective electrode layer disposed to face the transparent electrode layer;
A light emitting layer located between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer,
A distance La between the surface of the light emitting layer on the transparent electrode layer side and the surface of the reflective electrode layer on the light emitting layer side satisfies the following formula (1).
Figure 2009231798
(In formula (1), the symbol “λo” represents the peak wavelength of the extracted light.)
透明電極層と、
前記透明電極層に対向して配置される反射電極層と、
前記透明電極層および前記反射電極層の間に位置する発光層とを含み、
前記発光層の前記反射電極層側の表面と、前記反射電極層の発光層側の表面との間の距離Lbが、次式(2)を満たすことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure 2009231798
(式(2)において記号「λo」は、取出される光のピーク波長を表す。)
A transparent electrode layer;
A reflective electrode layer disposed to face the transparent electrode layer;
A light emitting layer located between the transparent electrode layer and the reflective electrode layer,
A distance Lb between a surface of the light emitting layer on the reflective electrode layer side and a surface of the reflective electrode layer on the light emitting layer side satisfies the following formula (2).
Figure 2009231798
(In formula (2), the symbol “λo” represents the peak wavelength of the extracted light.)
請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える照明装置。   A lighting device comprising the organic electroluminescence element according to claim 1. 請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を複数備える表示装置。   A display device comprising a plurality of the organic electroluminescence elements according to claim 1.
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