JP2010027761A - Light emitting element - Google Patents

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大作 田中
Takeshi Arai
猛 新井
Takeshi Tominaga
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic thin-film light emitting element whose durability lifetime is improved without making a drive voltage worse. <P>SOLUTION: The light emitting element is an organic light emitting device which includes, on a first electrode formed on a substrate, a thin film layer including at least a light emitting layer and an electron transporting layer, and a second electrode formed on the thin film layer, the electron transporting layer containing an organic compound represented by formula (1) and an organometallic complex. Here, A is a group having a substituted or unsubstituted phenanthroline skeleton or substituted or unsubstituted benzoquinoline skeleton. Further, B is a direct bond, a double bond, a triple bond, a substituted or unsubstituted n-valent aromatic hydrocarbon residue, a substituted or unsubstituted n-valent heterocyclic ring residue, or an n-valent residue generated by mixing them, where n is a natural number equal to or greater than 2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子であって、表示素子、フラットパネルディスプレイ、バックライト、照明、インテリア、標識、看板、電子写真機および光信号発生器などの分野に利用可能な発光素子に関するものである。   The present invention is a light emitting element capable of converting electrical energy into light, and can be used in the fields of display elements, flat panel displays, backlights, lighting, interiors, signs, signboards, electrophotographic machines, optical signal generators, and the like. The present invention relates to a light emitting element.

陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔が両極に挟まれた有機蛍光体内で再結合する際に発光するという有機薄膜発光素子の研究が、近年活発に行われている。この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、蛍光材料を選ぶことによる多色発光が特徴であり、注目を集めている。   In recent years, research on organic thin-film light emitting devices that emit light when electrons injected from a cathode and holes injected from an anode are recombined in an organic phosphor sandwiched between both electrodes has been actively conducted. This light emitting element is characterized by thin light emission with high luminance under a low driving voltage and multicolor light emission by selecting a fluorescent material.

この研究は、コダック社のC.W.Tangらが有機薄膜素子が高輝度に発光することを示して以来、多くの研究機関が検討を行っている。コダック社の研究グループが提示した有機薄膜発光素子の代表的な構成は、ITOガラス基板上に正孔輸送性のジアミン化合物、発光層である8−ヒドロキシキノリンアルミニウム、そして陰極としてMg:Agを順次設けたものであり、10V程度の駆動電圧で1,000cd/mの緑色発光が可能であった(非特許文献1参照)。 This study was conducted by C.D. W. Since Tang et al. Have shown that organic thin film devices emit light with high brightness, many research institutions have studied. A typical structure of the organic thin film light emitting device presented by the Kodak research group is a hole transporting diamine compound on an ITO glass substrate, 8-hydroxyquinoline aluminum as a light emitting layer, and Mg: Ag as a cathode sequentially. It was provided, and green light emission of 1,000 cd / m 2 was possible with a driving voltage of about 10 V (see Non-Patent Document 1).

また、有機薄膜発光素子は、発光層に種々の蛍光材料を用いることにより、多様な発光色を得ることが可能であることから、ディスプレイなどへの実用化研究が盛んである。三原色の発光材料の中では緑色発光材料の研究が最も進んでおり、現在は赤色発光材料と青色発光材料において、特性向上を目指して鋭意研究がなされている。   In addition, organic thin-film light-emitting elements can be obtained in various emission colors by using various fluorescent materials for the light-emitting layer, and therefore, researches for practical application to displays and the like are actively conducted. Among the three primary color luminescent materials, research on the green luminescent material is the most advanced, and at present, intensive research is being conducted to improve the characteristics of the red and blue luminescent materials.

有機薄膜発光素子は、発光効率の向上や耐久性の向上を満たす必要がある。発光効率を向上させるために陰極からの反射光との干渉効果を利用する方法があるが、その最適条件では薄膜層が厚膜化するため駆動電圧が上昇してしまう。駆動電圧が上昇すると所望の輝度を出力するための消費電力量が多くなるという問題がある。一方、耐久性向上のためにはガラス転移点が高い化合物を用いるのが好ましいが、一般にガラス転移点の高い化合物は立体的に嵩高い構造になっているものが多く、分子軌道の重なりが小さく、電荷の移動度は小さくなり、結果的に駆動電圧が上昇してしまう。また異物混入によるリークや連続駆動に対する耐久性を高めるために、薄膜層の膜厚を厚くすると、それに伴って駆動電圧が上昇してしまう。   The organic thin film light emitting element needs to satisfy the improvement in luminous efficiency and the improvement in durability. In order to improve the light emission efficiency, there is a method of using the interference effect with the reflected light from the cathode. However, under the optimum conditions, the thin film layer is thickened, so that the driving voltage is increased. When the drive voltage increases, there is a problem that the amount of power consumption for outputting desired luminance increases. On the other hand, in order to improve durability, it is preferable to use a compound having a high glass transition point. However, in general, many compounds having a high glass transition point have a three-dimensionally bulky structure, and molecular orbital overlap is small. As a result, the charge mobility is reduced, and as a result, the drive voltage is increased. Further, when the film thickness of the thin film layer is increased in order to enhance the durability against leakage due to foreign matter contamination and continuous driving, the driving voltage increases accordingly.

このような課題に対し駆動電圧を下げる工夫としては、電子輸送層にアルカリ金属、アルカリ土類金属または遷移金属などの金属や、これらの金属塩または金属酸化物をドープする手法や(特許文献1〜2参照)、電子輸送層にリチウムキノリノール錯体などの有機金属錯体をドープする手法(非特許文献2、特許文献3参照)が提案されている。
“Applied Physics Letters”,(米国),1987年,51巻,12号,p.913−915 “Journal of Physics D:Applied Physics”,(米国)2007年、40巻、p.6535−6540 特開平10−270171号公報 特開平10−270172号公報 特開2004−319424号公報
As a device for reducing the driving voltage for such a problem, a method of doping the electron transport layer with a metal such as an alkali metal, an alkaline earth metal, or a transition metal, or a metal salt or metal oxide thereof (Patent Document 1). 2), and a method of doping an electron transport layer with an organometallic complex such as a lithium quinolinol complex (see Non-Patent Document 2 and Patent Document 3) has been proposed.
“Applied Physics Letters”, (USA), 1987, 51, 12, p. 913-915 “Journal of Physics D: Applied Physics”, (USA) 2007, 40, p. 6535-6540 JP-A-10-270171 JP-A-10-270172 JP 2004-319424 A

しかしながら、特許文献1、特許文献2または非特許文献2のような技術を用いた場合は、駆動電圧を低下させ、発光効率が向上する効果はみられるものの、素子耐久寿命の面で十分な効果が得られていなかった。また特許文献3の技術を用いた場合は、耐久寿命の改善も見られるものの、その効果は十分でなく、さらなる改善の余地が残されていた。   However, when a technique such as Patent Document 1, Patent Document 2 or Non-Patent Document 2 is used, although the effect of reducing the drive voltage and improving the light emission efficiency can be seen, it is sufficient in terms of the element durability life. Was not obtained. Moreover, when the technique of patent document 3 was used, although the durable life improvement was also seen, the effect was not enough and the room for the further improvement was left.

本発明は、かかる従来技術の問題を解決し、駆動電圧を悪化させることなく、耐久寿命が向上する有機薄膜発光素子を提供することを目的とするものである。   The object of the present invention is to provide an organic thin film light emitting device that solves the problems of the prior art and has an improved durability life without deteriorating the driving voltage.

本発明は、上記の目的を達成せんとするものであり、基板上に形成された第一電極上に、少なくとも発光層および電子輸送層を含む薄膜層と、薄膜層上に形成された第二電極とを含む有機電界発光装置であって、前記電子輸送層が下記一般式(1)で表される有機化合物と有機金属錯体とを含むことを特徴とする発光素子である。   The present invention achieves the above object, and includes a thin film layer including at least a light emitting layer and an electron transport layer on a first electrode formed on a substrate, and a second film formed on the thin film layer. An organic electroluminescence device including an electrode, wherein the electron transport layer includes an organic compound represented by the following general formula (1) and an organometallic complex.

Figure 2010027761
Figure 2010027761

(ここでAは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Bは直接結合、あるいは二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のn価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のn価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したn価の残基である。nは2以上の自然数である。) (Here, A is a group having a substituted or unsubstituted phenanthroline skeleton or a substituted or unsubstituted benzoquinoline skeleton. B is a direct bond, or a double bond, triple bond, substituted or unsubstituted n-valent aromatic group. (It is a hydrocarbon residue, a substituted or unsubstituted n-valent aromatic heterocyclic residue, or an n-valent residue obtained by mixing them. N is a natural number of 2 or more.)

本発明により、駆動電圧が悪化せず発光効率に優れ、耐久寿命が向上した有機電界発光素子を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an organic electroluminescence device having excellent luminous efficiency without deterioration in driving voltage and improved durability life.

本発明の発光素子の実施の形態について詳細に説明する。本発明の発光素子は、陽極と陰極、およびそれら陽極と陰極の間に介在する薄膜層とで基本的に構成されている。薄膜層には少なくとも発光層および電子輸送層が含まれる。   Embodiments of the light-emitting element of the present invention will be described in detail. The light emitting device of the present invention is basically composed of an anode and a cathode, and a thin film layer interposed between the anode and the cathode. The thin film layer includes at least a light emitting layer and an electron transport layer.

このような薄膜層の構成例としては、1)正孔輸送層/発光層/電子輸送層、2)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層、3)正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層、または4)正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層などの積層構成が挙げられる。発光層と電子輸送層の間には、さらに正孔阻止層が含まれても良い。また、上記各層は、それぞれ単一層からなってもよいし、複数層からなってもよい。   Examples of the configuration of such a thin film layer are 1) hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer, 2) hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer, and 3) hole transport layer. / Light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer, or 4) a stacked structure such as hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer. A hole blocking layer may be further included between the light emitting layer and the electron transport layer. Moreover, each said layer may consist of a single layer, respectively, and may consist of multiple layers.

本発明における電子輸送層は、下記一般式(1)で表される化合物を含有する。   The electron transport layer in the present invention contains a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2010027761
Figure 2010027761

ここでAは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Bは単結合、あるいは複数のフェナントロリン骨格、またはベンゾキノリン骨格を連結する連結基である。具体的には、二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のn価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のn価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したn価の残基である。nは2以上の自然数である。   Here, A is a group having a substituted or unsubstituted phenanthroline skeleton or a substituted or unsubstituted benzoquinoline skeleton. B is a single bond, or a linking group that connects a plurality of phenanthroline skeletons or benzoquinoline skeletons. Specifically, a double bond, a triple bond, a substituted or unsubstituted n-valent aromatic hydrocarbon residue, a substituted or unsubstituted n-valent aromatic heterocyclic residue, or a mixed n-valent aromatic residue Residue. n is a natural number of 2 or more.

Aは置換基を有していてもいなくてもよいが、置換基を有している場合の置換基の例としては、アルキル基、シクロアルキル基、複素環基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、アリールエーテル基、アリールチオエーテル基、アリール基、ヘテロアリール基、シアノ基、アミノ基、シリル基等がある。   A may or may not have a substituent. Examples of the substituent in the case of having a substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, a heterocyclic group, an alkenyl group, a cycloalkenyl group, Examples include alkynyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, aryl ether groups, aryl thioether groups, aryl groups, heteroaryl groups, cyano groups, amino groups, silyl groups, and the like.

これらの置換基のうち、アルキル基とは、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などの飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。置換されている場合の置換基には特に制限は無く、例えば、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基等を挙げることができ、この点は、以下の記載にも共通する。また、アルキル基の炭素数は特に限定されないが、入手の容易性やコストの点から、通常、1〜20の範囲である。   Among these substituents, the alkyl group represents, for example, a saturated aliphatic hydrocarbon group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group, which may be unsubstituted or substituted. The substituent in the case of being substituted is not particularly limited, and examples thereof include an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and the like, and this point is common to the following description. Further, the number of carbon atoms of the alkyl group is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 20 from the viewpoint of availability and cost.

また、シクロアルキル基とは、例えば、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキル基部分の炭素数は特に限定されないが、通常、3〜20の範囲である。   The cycloalkyl group refers to a saturated alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopropyl group, a cyclohexyl group, a norbornyl group, an adamantyl group, and the like, which may be unsubstituted or substituted. Although carbon number of an alkyl group part is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20.

また、複素環基とは、例えば、ピラン環、ピペリジン環、環状アミドなどの炭素以外の原子を環内に有する脂肪族環からなる基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。複素環基の炭素数は特に限定されないが、通常、2〜20の範囲である。   The heterocyclic group refers to a group consisting of an aliphatic ring having atoms other than carbon, such as a pyran ring, piperidine ring and cyclic amide, in the ring, which may be unsubstituted or substituted. . Although carbon number of a heterocyclic group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

また、アルケニル基とは、例えば、ビニル基、アリル基、ブタジエニル基などの二重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルケニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、2〜20の範囲である。   Moreover, an alkenyl group shows the unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing double bonds, such as a vinyl group, an allyl group, and a butadienyl group, for example, and this may be unsubstituted or substituted. Although carbon number of an alkenyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

また、シクロアルケニル基とは、例えば、シクロペンテニル基、シクロペンタジエニル基、シクロヘキセニル基などの二重結合を含む不飽和脂環式炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。   The cycloalkenyl group refers to an unsaturated alicyclic hydrocarbon group containing a double bond such as a cyclopentenyl group, a cyclopentadienyl group, or a cyclohexenyl group, which is unsubstituted or substituted. It doesn't matter.

また、アルキニル基とは、例えば、エチニル基などの三重結合を含む不飽和脂肪族炭化水素基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。アルキニル基の炭素数は特に限定されないが、通常、2〜20の範囲である。   The alkynyl group refers to an unsaturated aliphatic hydrocarbon group containing a triple bond such as an ethynyl group, which may be unsubstituted or substituted. Although carbon number of an alkynyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-20.

また、アルコキシ基とは、例えば、メトキシ基などのエーテル結合を介した脂肪族炭化水素基を示し、脂肪族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アルコキシ基の炭素数は特に限定されないが、通常、1〜20の範囲である。   The alkoxy group refers to, for example, an aliphatic hydrocarbon group via an ether bond such as a methoxy group, and the aliphatic hydrocarbon group may be unsubstituted or substituted. Although carbon number of an alkoxy group is not specifically limited, Usually, it is the range of 1-20.

また、アルキルチオ基とは、アルコキシ基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。   The alkylthio group is a group in which an oxygen atom of an ether bond of an alkoxy group is substituted with a sulfur atom.

また、アリールエーテル基とは、例えば、フェノキシ基などのエーテル結合を介した芳香族炭化水素基を示し、芳香族炭化水素基は無置換でも置換されていてもかまわない。アリールエーテル基の炭素数は特に限定されないが、通常、6〜40の範囲である。   The aryl ether group refers to, for example, an aromatic hydrocarbon group via an ether bond such as a phenoxy group, and the aromatic hydrocarbon group may be unsubstituted or substituted. Although carbon number of an aryl ether group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.

また、アリールチオエーテル基とは、アリールエーテル基のエーテル結合の酸素原子が硫黄原子に置換されたものである。   The arylthioether group is a group in which the oxygen atom of the ether bond of the arylether group is substituted with a sulfur atom.

また、アリール基とは、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、フェナントリル基、ターフェニル基、ピレニル基などの芳香族炭化水素基を示す。アリール基は、無置換でも置換されていてもかまわない。アリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、6〜40の範囲である。   Moreover, an aryl group shows aromatic hydrocarbon groups, such as a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, a phenanthryl group, a terphenyl group, a pyrenyl group, for example. The aryl group may be unsubstituted or substituted. Although carbon number of an aryl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 6-40.

また、ヘテロアリール基とは、例えば、フラニル基、チオフェニル基、オキサゾリル基、ピリジル基、キノリニル基などの炭素以外の原子を環内に有する芳香族基を示し、これは無置換でも置換されていてもかまわない。ヘテロアリール基の炭素数は特に限定されないが、通常、2〜30の範囲である。   The heteroaryl group refers to an aromatic group having an atom other than carbon, such as a furanyl group, a thiophenyl group, an oxazolyl group, a pyridyl group, or a quinolinyl group, which is unsubstituted or substituted. It doesn't matter. Although carbon number of a heteroaryl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 2-30.

アミノ基とは、無置換でも置換されていてもよく、置換基としては例えばアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基などが挙げられ、これら置換基はさらに置換されていてもかまわない。   The amino group may be unsubstituted or substituted, and examples of the substituent include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, and the like, and these substituents may be further substituted. .

シリル基とは、例えば、トリメチルシリル基などのケイ素原子への結合を有する官能基を示し、これは置換基を有していても有していなくてもよい。シリル基の炭素数は特に限定されないが、通常、3〜20の範囲である。また、ケイ素数は、通常、1〜6の範囲である。これらのうち、熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。   A silyl group refers to, for example, a functional group having a bond to a silicon atom, such as a trimethylsilyl group, which may or may not have a substituent. Although carbon number of a silyl group is not specifically limited, Usually, it is the range of 3-20. The number of silicon is usually in the range of 1-6. Among these, preferred substituents from the viewpoint of thermal stability include aryl groups and heteroaryl groups.

Bのうちのn価の芳香族炭化水素残基とはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ピレン、ビフェニル、ターフェニル、フルオレン、スピロフルオレン等の芳香族炭化水素からn個の水素原子を除いた残りの部分であり、これらは置換基を有していてもいなくてもよい。置換されている場合の置換基の例としては、上記Aの置換基と同様のものがあげられる。これらのうち熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。   The n-valent aromatic hydrocarbon residue in B is the remaining part of the aromatic hydrocarbon such as benzene, naphthalene, anthracene, pyrene, biphenyl, terphenyl, fluorene, spirofluorene, etc., excluding n hydrogen atoms These may or may not have a substituent. Examples of the substituent in the case of being substituted include those similar to the above-mentioned substituent of A. Among these, preferred substituents from the viewpoint of thermal stability include aryl groups and heteroaryl groups.

Bのうちのn価の芳香族複素環残基とは、例えばピリジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、フェナントロリン、フェナジン、フラン、チオフェン、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン等の炭素以外の原子を環内に有する芳香族化合物からn個の水素原子を除いた残りの部分である。これらも置換基を有していても、いなくてもよい。置換されている場合の置換基の例としては、上記Aの置換基と同様のものがあげられる。これらのうち熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。   The n-valent aromatic heterocyclic residue in B is other than carbon such as pyridine, pyrimidine, pyrazine, triazine, quinoline, quinoxaline, phenanthroline, phenazine, furan, thiophene, benzofuran, benzothiophene, dibenzofuran, dibenzothiophene, etc. This is the remaining part obtained by removing n hydrogen atoms from an aromatic compound having the following atoms in the ring. These may or may not have a substituent. Examples of the substituent in the case of being substituted include those similar to the above-mentioned substituent of A. Among these, preferred substituents from the viewpoint of thermal stability include aryl groups and heteroaryl groups.

Bのうち、例えば芳香族炭化水素と、芳香族複素環を混合したn価の残基とは、例えば、2,6−ジフェニルピリジン、2,5−ジフェニルチオフェン、2,4,6−トリフェニルトリアジン等の芳香族炭化水素と芳香族複素環の混合された化合物からn個の水素原子を除いた残りの部分である。これらもそれぞれの環は置換基を有していてもいなくてもよい。置換されている場合の置換基の例としては、上記Aの置換基と同様のものがあげられる。これらのうち熱安定性の観点から好ましい置換基としてはアリール基、ヘテロアリール基があげられる。   Among B, for example, an aromatic hydrocarbon and an n-valent residue mixed with an aromatic heterocycle include, for example, 2,6-diphenylpyridine, 2,5-diphenylthiophene, 2,4,6-triphenyl. This is the remaining part obtained by removing n hydrogen atoms from a compound in which an aromatic hydrocarbon such as triazine and an aromatic heterocycle are mixed. In these rings, each ring may or may not have a substituent. Examples of the substituent in the case of being substituted include those similar to the above-mentioned substituent of A. Among these, preferred substituents from the viewpoint of thermal stability include aryl groups and heteroaryl groups.

Bの例として特に限定されるものではないが、具体的には以下のようなものが挙げられる。   Examples of B are not particularly limited, but specific examples include the following.

Figure 2010027761
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Figure 2010027761
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一般式(1)で表される化合物は、本発明において電子輸送材料として機能する。一般に、電子輸送材料としては、陰極から電子が効率良く注入され、また発光層に効率良く電子を輸送するもの、すなわち電子親和力が大きく、かつ電子移動度が大きいものが望ましい。さらに薄膜安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。低分子量の化合物は結晶化するなどして膜質が劣化しやすいため、安定な膜質を保つ分子量400以上の化合物が好ましい。   The compound represented by the general formula (1) functions as an electron transport material in the present invention. In general, the electron transport material is preferably a material in which electrons are efficiently injected from the cathode and efficiently transports electrons to the light emitting layer, that is, a material having a high electron affinity and a high electron mobility. Furthermore, it is required that the film has excellent thin film stability, and the impurities that become traps are less likely to be generated during manufacture and use. Since a low molecular weight compound is likely to be deteriorated due to crystallization or the like, a compound having a molecular weight of 400 or more that maintains a stable film quality is preferable.

一般式(1)で表される有機化合物は、このような条件を満たす化合物であり、フェナントロリンまたはベンゾキノリン骨格を含有するため大きな電子親和力を持ち、陰極からの電子注入性の優れた材料である。また多量体構造となっており、適度に嵩高い立体構造をとっているため、結晶化が抑制され、すぐれた薄膜安定性を有している。   The organic compound represented by the general formula (1) is a compound satisfying such conditions, and has a high electron affinity because it contains a phenanthroline or benzoquinoline skeleton, and is an excellent material for injecting electrons from the cathode. . Moreover, since it has a multimeric structure and has a moderately bulky three-dimensional structure, crystallization is suppressed and it has excellent thin film stability.

一般式(1)中のAはフェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格のいずれを有していてもよいが、より大きな電子親和力を持つ、あるいはより大きなイオン化ポテンシャルを有する置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格を有していることが好ましい。中でも、金属原子と二座の配位錯体を形成しやすいといった観点より、1,10−フェナントロリン骨格であることが特に好ましい。   A in the general formula (1) may have either a phenanthroline skeleton or a benzoquinoline skeleton, but has a substituted or unsubstituted phenanthroline skeleton having a larger electron affinity or a larger ionization potential. It is preferable. Among these, a 1,10-phenanthroline skeleton is particularly preferable from the viewpoint of easily forming a bidentate coordination complex with a metal atom.

一般式(1)で表される有機化合物として、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。   Although it does not specifically limit as an organic compound represented by General formula (1), Specifically, the following examples are given.

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なお、本発明における電子輸送層には、一般式(1)で表される有機化合物以外にも、電子輸送性を有する有機化合物が含まれていてもよい。このような有機化合物としては、例えばシロール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ホスフィンオキサイド誘導体、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアリールボラン誘導体などが挙げられる。これらは、同一層に含まれていても良いし、電子輸送層を複数層とし、異なる層に別々に含まれていてもよい。   In addition, the electron transport layer in this invention may contain the organic compound which has electron transport property besides the organic compound represented by General formula (1). Examples of such organic compounds include silole derivatives, benzimidazole derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, phosphine oxide derivatives, triazine derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, and triarylborane derivatives. These may be contained in the same layer, or may be contained separately in different layers with a plurality of electron transport layers.

また、本発明における電子輸送層は、一般式(1)で表される有機化合物とともに有機金属錯体を有する。一般式(1)で表される有機化合物と有機金属錯体を含有することで、さらに薄膜安定性が向上する。通常、不純物ドープされた有機薄膜の電荷移動度は、不純物が電荷トラップとなり、有機薄膜本来の電荷移動度が損なわれ、結果的に駆動電圧の上昇をもたらすことになるのが一般的である。しかし本発明に用いられる有機化合物と有機金属錯体の組合せにおいては、ドープされた有機金属錯体に含有される金属原子と、一般式(1)で表される有機化合物が電荷移動錯体を形成し、薄膜の電気伝導度が向上する(n−ドープ効果)。したがって、素子の駆動電圧を損なうことなく発光させることができる。その結果、素子のキャリアバランスも乱れることがなく、発光効率の低下も生じない。   Moreover, the electron carrying layer in this invention has an organometallic complex with the organic compound represented by General formula (1). By containing the organic compound represented by the general formula (1) and the organometallic complex, the thin film stability is further improved. Usually, the impurity mobility of the organic thin film doped with impurities is generally such that the impurity becomes a charge trap, the original charge mobility of the organic thin film is impaired, and as a result, the drive voltage is increased. However, in the combination of the organic compound and organometallic complex used in the present invention, the metal atom contained in the doped organometallic complex and the organic compound represented by the general formula (1) form a charge transfer complex, The electrical conductivity of the thin film is improved (n-doping effect). Therefore, light can be emitted without impairing the driving voltage of the element. As a result, the carrier balance of the element is not disturbed, and the light emission efficiency is not lowered.

また、一般式(1)で表される有機化合物はフェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有しているが、このような骨格を複数有する化合物と有機金属錯体を組み合わせることで、素子をより低電圧で駆動でき、また、素子の耐久寿命も向上させることができる。一方、フェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を1つだけ有する化合物と有機金属錯体を組み合わせた場合には、そのような効果は不十分である。その詳細なメカニズムは不明であるが、フェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を複数有する化合物と有機金属錯体の組み合わせにおいては、フェナントロリン骨格またはベンゾキノリン骨格を1つだけ有する化合物と有機金属錯体を組み合わせた場合に比べ、n−ドープ効果がより強まっているからではないかと考えられる。   The organic compound represented by the general formula (1) has a phenanthroline skeleton or a benzoquinoline skeleton. By combining a compound having a plurality of such skeletons with an organometallic complex, the device can be operated at a lower voltage. It can be driven, and the durability life of the element can be improved. On the other hand, when a compound having only one phenanthroline skeleton or benzoquinoline skeleton and an organometallic complex are combined, such an effect is insufficient. Although the detailed mechanism is unknown, when a compound having a plurality of phenanthroline skeletons or benzoquinoline skeletons and an organometallic complex is combined with a compound having only one phenanthroline skeleton or benzoquinoline skeleton and an organometallic complex In comparison, it is considered that the n-doping effect is stronger.

さらに、有機金属錯体は一般的にイオン化ポテンシャル(AC−2(理研計器(株)製)などの大気下光電子分光装置で測定した値)が一般式(1)で表される有機化合物よりも小さいものが多い。そのような有機金属錯体を用いた場合には、発光層で再結合せずに、電子輸送層へ侵入してくる正孔を優先的にトラップし、一般式(1)で表される有機化合物の劣化を防ぐ効果があると考えられ、結果的に素子耐久寿命が向上する。以上から、本発明に用いる有機金属錯体は一般式(1)で表される有機化合物よりイオン化ポテンシャルが小さいものであることが好ましい。また、その錯体自身が電子輸送性を有するものが好ましい。このような有機金属錯体としてはポルフィリン金属錯体、フタロシアニン金属錯体、ナフタロシアニン金属錯体、有機ユーロピウム錯体のような希土類金属錯体、有機イリジウム錯体、有機白金錯体のような重遷移金属錯体、またテルビウム、ニッケル、マグネシウム、リチウム、カルシウムなどのアセチルアセトナート錯体、さらにそれ自体電子輸送層として機能しトリス(8−キノリノラト)アルミニウムに代表される金属キレート化オキシノイド化合物等があげられる。またこれらの有機金属錯体は複核錯体でもよい。   Further, the organometallic complex generally has an ionization potential (AC-2 (made by Riken Keiki Co., Ltd.) and other atmospheric photoelectron spectrometers) smaller than the organic compound represented by the general formula (1). There are many things. When such an organometallic complex is used, the organic compound represented by the general formula (1) is preferentially trapped in holes entering the electron transport layer without being recombined in the light emitting layer. It is considered that there is an effect of preventing deterioration of the device, and as a result, the device durability life is improved. From the above, it is preferable that the organometallic complex used in the present invention has a smaller ionization potential than the organic compound represented by the general formula (1). In addition, it is preferable that the complex itself has an electron transporting property. Examples of such organometallic complexes include porphyrin metal complexes, phthalocyanine metal complexes, naphthalocyanine metal complexes, rare earth metal complexes such as organic europium complexes, organic iridium complexes, heavy transition metal complexes such as organic platinum complexes, terbium, nickel Acetylacetonate complexes such as magnesium, lithium and calcium, and metal chelated oxinoid compounds represented by tris (8-quinolinolato) aluminum which itself functions as an electron transport layer. These organometallic complexes may be binuclear complexes.

有機金属錯体の中心金属は仕事関数が小さくn−ドープ効果が期待できるアルカリ金属またはアルカリ土類金属であることが好ましい。アルカリ金属単体、アルカリ土類金属単体は大気中の水分と激しく反応してしまうため、取り扱いに難があるが、このような金属でも有機配位子と錯体を形成すれば大気中でも安定であり、取り扱いが容易という利点がある。さらに金属単体がドープされた電子輸送層が発光層に直接接していると発光に関与する励起子が金属原子により失活し、発光効率が低下するという問題がある。しかし、有機金属錯体がドープされた電子輸送層が発光層に直接接していてもそのような問題は起こらない。   The central metal of the organometallic complex is preferably an alkali metal or alkaline earth metal that has a small work function and can be expected to have an n-doping effect. Alkali metal simple substance and alkaline earth metal simple substance reacts violently with moisture in the atmosphere, so it is difficult to handle, but even if such a metal forms a complex with an organic ligand, it is stable in the atmosphere. There is an advantage of easy handling. Furthermore, when the electron transport layer doped with a single metal is in direct contact with the light emitting layer, there is a problem in that the exciton involved in the light emission is deactivated by the metal atom and the light emission efficiency is lowered. However, such a problem does not occur even if the electron transport layer doped with the organometallic complex is in direct contact with the light emitting layer.

さらに原料が安価で合成しやすく、また蒸着時の熱安定性という観点では中心金属はリチウムであることがより好ましい。   Furthermore, it is more preferable that the central metal is lithium from the viewpoint of low cost and easy synthesis and thermal stability during vapor deposition.

上記のような有機金属錯体としては、特に限定されるものではないが、具体的には以下のような例が挙げられる。   The organometallic complex as described above is not particularly limited, but specific examples include the following.

Figure 2010027761
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有機金属錯体の電子輸送層中の含有量は用いる電子輸送材料の種類やその膜厚によっても異なるが、電子輸送層に含まれる化合物の全量に対して通常0.1重量%以上80重量%以下が好ましい。より好ましくは10重量%以上、さらに好ましくは20重量%以上であり、また、より好ましくは50重量%以下である。80重量%より濃くすると駆動電圧の上昇がみられる場合がある。また有機金属錯体は電子輸送層全領域に均一に含有されていてもよいが、濃度勾配をつけて含有されていてもよい。この場合、例えば電子輸送層のうち発光層側には高濃度で、電極側には低濃度で含有される態様が好ましい。さらには、例えば発光層と接する電子輸送層界面に部分的に含有されていても耐久寿命改善が期待できる。この場合、有機金属錯体の含有される領域は、発光層と電子輸送層の界面から、電子輸送層の膜厚の50%までの領域であることが好ましい。この場合にも、発光層側により高濃度で含有されるように濃度勾配がついていてもよい。   The content of the organometallic complex in the electron transport layer varies depending on the type of electron transport material used and its film thickness, but is usually 0.1% by weight or more and 80% by weight or less based on the total amount of the compounds contained in the electron transport layer. Is preferred. More preferably, it is 10 weight% or more, More preferably, it is 20 weight% or more, More preferably, it is 50 weight% or less. When the concentration is higher than 80% by weight, the driving voltage may be increased. The organometallic complex may be uniformly contained in the entire region of the electron transport layer, but may be contained with a concentration gradient. In this case, for example, a mode in which the electron transport layer is contained at a high concentration on the light emitting layer side and at a low concentration on the electrode side is preferable. Furthermore, even if it is partially contained, for example, at the interface of the electron transport layer in contact with the light emitting layer, an improvement in durability life can be expected. In this case, the region containing the organometallic complex is preferably a region from the interface between the light emitting layer and the electron transport layer to 50% of the thickness of the electron transport layer. Also in this case, a concentration gradient may be provided so as to be contained at a higher concentration on the light emitting layer side.

また、有機金属錯体が電子輸送層の発光層と接する界面部分に部分的に含有されている場合には、電子輸送層の残りの部分にさらに他の材料が含まれていても良い。ここで含まれる材料としては、前記有機金属錯体とは異なる種類の有機金属錯体であるほか、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類金属、遷移金属またはこれらの金属塩もしくは金属酸化物等が挙げられる。   In addition, when the organometallic complex is partially contained in the interface portion in contact with the light emitting layer of the electron transport layer, another material may be further contained in the remaining portion of the electron transport layer. Examples of the material contained here include organometallic complexes of a type different from the organometallic complex, and alkali metals, alkaline earth metals, rare earth metals, transition metals, metal salts or metal oxides thereof, and the like. .

さらに、電子輸送層が複数層からなる場合には、有機金属錯体は一般式(1)で表される有機化合物が含まれる層にのみ含まれていても良いし、一般式(1)で表される有機化合物が含まれない層にも含まれていてもよい。   Furthermore, when the electron transport layer is composed of a plurality of layers, the organometallic complex may be contained only in the layer containing the organic compound represented by the general formula (1) or represented by the general formula (1). It may also be contained in a layer that does not contain the organic compound.

また、通常、陰極から電子輸送層に円滑に電子を注入するために、電子輸送層と陰極の間にはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、有機アルカリ金属錯体、有機アルカリ土類金属錯体等の電子注入層を薄く挿入する、または電子輸送材料にアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルカリ金属塩、アルカリ土類金塩等をドープした電子注入層を設けるのが一般的である。しかし、本発明においては、上記のような有機金属錯体が含まれる電子輸送層が陰極に直接接していればこの層が電子注入層としても機能する。そのため、電子輸送層と陰極との間に電子注入層を挿入しなくても十分低電圧駆動させることができる。もちろん、電子注入層をさらに備えていても何ら問題はない。   Usually, in order to smoothly inject electrons from the cathode to the electron transport layer, an alkali metal, alkaline earth metal, alkali metal salt, alkaline earth metal salt, organic alkali metal complex is interposed between the electron transport layer and the cathode. It is possible to insert an electron injection layer such as an organic alkaline earth metal complex thinly, or to provide an electron injection layer doped with an alkali metal, an alkaline earth metal, an alkali metal salt, an alkaline earth gold salt or the like in an electron transport material. It is common. However, in the present invention, if the electron transport layer containing the organometallic complex as described above is in direct contact with the cathode, this layer also functions as an electron injection layer. Therefore, it can be driven at a sufficiently low voltage without inserting an electron injection layer between the electron transport layer and the cathode. Of course, there is no problem even if an electron injection layer is further provided.

第一電極と第二電極は素子の発光のために十分な電流を供給するための役割を有するものであり、光を取り出すために少なくとも一方は透明または半透明であることが望ましい。通常、基板上に形成される第一電極を透明電極とし、これを陽極、第二電極を陰極とする。   The first electrode and the second electrode have a role of supplying a sufficient current for light emission of the element, and at least one of the first electrode and the second electrode is preferably transparent or translucent in order to extract light. Usually, the first electrode formed on the substrate is a transparent electrode, which is an anode, and the second electrode is a cathode.

第一電極に用いる材料は、光を取り出すために透明または半透明であれば、酸化錫、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)酸化亜鉛インジウム(IZO)などの導電性金属酸化物、あるいは、金、銀、クロムなどの金属、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリンなどの導電性ポリマなど特に限定されるものでないが、ITOガラスやネサガラスを用いることが特に望ましい。透明電極の抵抗は素子の発光に十分な電流が供給できればよいので限定されないが、素子の消費電力の観点からは低抵抗であることが望ましい。例えば300Ω/□以下のITO基板であれば素子電極として機能するが、現在では10Ω/□程度の基板の供給も可能になっていることから、20Ω/□以下の低抵抗の基板を使用することが特に望ましい。ITOの厚みは抵抗値に合わせて任意に選ぶ事ができるが、通常100〜300nmの間で用いられることが多い。ITO膜形成方法は、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、化学反応法など特に制限を受けるものではない。   If the material used for the first electrode is transparent or semi-transparent to extract light, a conductive metal oxide such as tin oxide, indium oxide, indium tin oxide (ITO), zinc indium oxide (IZO), or gold Metals such as silver and chromium, inorganic conductive materials such as copper iodide and copper sulfide, conductive polymers such as polythiophene, polypyrrole and polyaniline are not particularly limited, but it is particularly desirable to use ITO glass or Nesa glass. . The resistance of the transparent electrode is not limited as long as a current sufficient for light emission of the element can be supplied. For example, an ITO substrate with a resistance of 300Ω / □ or less will function as a device electrode, but since it is now possible to supply a substrate with a resistance of approximately 10Ω / □, use a substrate with a low resistance of 20Ω / □ or less. Is particularly desirable. The thickness of ITO can be arbitrarily selected according to the resistance value, but is usually used in a range of 100 to 300 nm. The ITO film forming method is not particularly limited, such as an electron beam evaporation method, a sputtering method, or a chemical reaction method.

ガラス基板はソーダライムガラス、無アルカリガラスなどが用いられ、また厚みも機械的強度を保つのに十分な厚みがあればよいので、0.5mm以上あれば十分である。ガラスの材質については、ガラスからの溶出イオンが少ない方がよいので無アルカリガラスの方が好ましいが、SiO2などのバリアコートを施したソーダライムガラスも市販されているのでこれを使用できる。 As the glass substrate, soda lime glass, non-alkali glass, or the like is used, and it is sufficient that the thickness is sufficient to maintain the mechanical strength, so 0.5 mm or more is sufficient. As for the glass material, alkali-free glass is preferred because it is better that ions eluted from the glass are less, but soda-lime glass with a barrier coat such as SiO 2 is also commercially available and can be used.

第二電極に用いる材料は、電子を効率よく発光層に注入できる物質であれば特に限定されない。一般的には白金、金、銀、銅、鉄、錫、アルミニウム、インジウムなどの金属、またはこれらの金属とリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの低仕事関数金属との合金や多層積層などが好ましい。特に主成分としてはアルミニウム、銀、マグネシウムが電気抵抗値や製膜しやすさ、膜の安定性、発光効率などの面から好ましい。   The material used for the second electrode is not particularly limited as long as it can efficiently inject electrons into the light emitting layer. Generally, metals such as platinum, gold, silver, copper, iron, tin, aluminum, and indium, or alloys and multilayer stacks of these metals with low work function metals such as lithium, sodium, potassium, calcium, and magnesium Is preferred. In particular, aluminum, silver, and magnesium are preferable as the main components from the viewpoints of electrical resistance, ease of film formation, film stability, luminous efficiency, and the like.

薄膜層の形成方法は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、分子積層法、コーティング法などが挙げられ、特に限定されるものではないが、通常は、抵抗加熱蒸着、電子ビーム蒸着が特性面で好ましい。   The method for forming the thin film layer includes resistance heating vapor deposition, electron beam vapor deposition, sputtering, molecular lamination method, coating method, etc., and is not particularly limited. Is preferable.

正孔輸送層に用いられる正孔輸送材料としては、電界を与えられた電極間において正極からの正孔を効率良く輸送することが必要で、正孔注入効率が高く、注入された正孔を効率良く輸送することが望ましい。そのためには適切なイオン化ポテンシャルを持ち、しかも正孔移動度が大きく、さらに安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時および使用時に発生しにくい物質であることが要求される。このような条件を満たす物質として、特に限定されるものではないが、TPD、m−MTDATA、α−NPDなどのトリフェニルアミン誘導体、ビスカルバゾリル誘導体、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの既知の正孔輸送材料を使用できる。これらの正孔輸送材料は単独でも用いられるが、異なる正孔輸送材料と積層または混合して使用しても構わない。   As a hole transport material used for the hole transport layer, it is necessary to efficiently transport holes from the positive electrode between electrodes to which an electric field is applied, and the hole injection efficiency is high. It is desirable to transport efficiently. For this purpose, it is required that the material has an appropriate ionization potential, has a high hole mobility, is excellent in stability, and does not easily generate trapping impurities during manufacture and use. Although it does not specifically limit as a substance which satisfy | fills such conditions, Triphenylamine derivatives, such as TPD, m-MTDATA, (alpha) -NPD, biscarbazolyl derivative, a pyrazoline derivative, a stilbene type compound, a hydrazone type compound, and a phthalocyanine derivative A known hole transporting material such as a heterocyclic compound represented by the formula (1), polyvinylcarbazole, or polysilane can be used. These hole transport materials may be used alone, but may be used by being laminated or mixed with different hole transport materials.

発光層に用いられる発光材料はホスト材料のみでも、ホスト材料とゲスト材料の組み合わせでも、いずれであってもよい。また、ゲスト材料はホスト材料の全体に含まれていても、部分的に含まれていても、いずれであってもよい。ゲスト材料は積層されていても、分散されていても、いずれであってもよい。   The light emitting material used for the light emitting layer may be only the host material or a combination of the host material and the guest material. In addition, the guest material may be included in the entire host material, or may be included partially. The guest material may be either laminated or dispersed.

発光材料は、具体的には、以前から発光体として知られていたアントラセンやピレンなどの縮合環誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、ビススチリルアントラセン誘導体やジスチリルベンゼン誘導体などのビススチリル誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ポリマー系では、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、そして、ポリチオフェン誘導体などが使用できるが特に限定されるものではない。   Specifically, the light-emitting material includes fused ring derivatives such as anthracene and pyrene, which have been known as light emitters, metal chelated oxinoid compounds such as tris (8-quinolinolato) aluminum, bisstyrylanthracene derivatives and diesters. Bisstyryl derivatives such as styrylbenzene derivatives, tetraphenylbutadiene derivatives, coumarin derivatives, oxadiazole derivatives, pyrrolopyridine derivatives, perinone derivatives, cyclopentadiene derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazolopyridine derivatives, polyphenylene vinylene derivatives in polymer systems Polyparaphenylene derivatives, polythiophene derivatives, and the like can be used, but are not particularly limited.

ホスト材料とドーパント材料を組み合わせて用いる場合、これらの材料は特に限定されるものではなく、公知の材料を用いることができる。具体的には、ホスト材料としてはフルオレン誘導体、スピロフルオレン誘導体、アントラセン誘導体、ピレン誘導体等の縮合多環芳香族誘導体、スチリルアリーレン誘導体、トリス(8−キノリノラト)アルミニウムを始めとする金属キレート化オキシノイド化合物、カルバゾール誘導体等が使用できる。また、ドーパント材料としてはペリレン、ルブレンなどの縮合環誘導体、アリールアミン誘導体、アゾール誘導体、ベンゾアゾール誘導体、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン660、DCM1、ペリノン、クマリン誘導体、ピロメテン(ジアザインダセン)誘導体、シアニン色素などがそのまま使用できる。また最近活発に検討されているリン光発光を有する有機イリジウム錯体、有機白金錯体等も用いることができる。これらは、例えば特開2000−7604号公報、特開2000−53676号公報、特開2000−191560号公報、特開2001−284050号公報、特開2001−335516号公報、国際公開WO2004/018587号パンフレット、特開平5−17765号公報、国際公開WO2002/020459号パンフレット、国際公開WO2004/083162号パンフレット、国際公開WO2004/044088号パンフレット、特開2007−230960号公報、特開2006−38930号公報、特開2007−77185号公報、特開2007−63501号公報等に開示されている材料であるが、これらに限られず公知のものが使用できる。   When a host material and a dopant material are used in combination, these materials are not particularly limited, and known materials can be used. Specifically, as host materials, metal chelated oxinoid compounds such as condensed polycyclic aromatic derivatives such as fluorene derivatives, spirofluorene derivatives, anthracene derivatives, pyrene derivatives, styrylarylene derivatives, and tris (8-quinolinolato) aluminum. , Carbazole derivatives and the like can be used. As dopant materials, condensed ring derivatives such as perylene and rubrene, arylamine derivatives, azole derivatives, benzoazole derivatives, quinacridone derivatives, phenoxazone 660, DCM1, perinone, coumarin derivatives, pyromethene (diazaindacene) derivatives, cyanine dyes and the like are used as they are. Can be used. Moreover, the organic iridium complex, the organic platinum complex, etc. which have phosphorescence currently examined actively can also be used. These are, for example, JP 2000-7604 A, JP 2000-53676 A, JP 2000-191560 A, JP 2001-284050 A, JP 2001-335516 A, and International Publication WO 2004/018587. Pamphlet, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-17765, International Publication WO 2002/02059, International Publication WO 2004/083162, International Publication WO 2004/044088, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-230960, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-38930, Although it is a material currently disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-77185, Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-63501, etc., it is not restricted to these, A well-known thing can be used.

ホスト材料と、ドーパント材料の組み合わせとしては、ドーパント材料のLUMO(最低空軌道)のエネルギーレベルが、ホスト材料のそれよりも同じかもしくは小さくなる、すなわちドーパントがホスト上を移動している電子をトラップしやすい組み合わせのほうが、耐久寿命向上の効果が大きく現れるため好ましい。   As a combination of a host material and a dopant material, the dopant material has a LUMO (lowest orbital orbital) energy level that is the same or smaller than that of the host material, that is, the dopant traps electrons moving on the host. The combination that is easy to do is preferable because the effect of improving the durability life is greatly exhibited.

本発明の発光素子は、電気エネルギーを光に変換できる発光素子である。ここに電気エネルギーとは主に直流電流を指すが、パルス電流や交流電流を用いることも可能である。電流値および電圧値は特に制限はないが、素子の消費電力や寿命を考慮すると、できるだけ低いエネルギーで最大の輝度が得られるようにするべきである。   The light-emitting element of the present invention is a light-emitting element that can convert electrical energy into light. Here, the electric energy mainly indicates a direct current, but a pulse current or an alternating current can also be used. The current value and voltage value are not particularly limited, but in consideration of the power consumption and life of the element, the maximum luminance should be obtained with as low energy as possible.

本発明の発光素子は、例えば、マトリクスおよび/またはセグメント方式で表示するディスプレイとして好適に用いられる。   The light emitting device of the present invention is suitably used as a display for displaying in a matrix and / or segment system, for example.

本発明におけるマトリクスとは、表示のための画素が格子状やモザイク状など二次元的に配置されたものをいい、画素の集合で文字や画像を表示する。画素の形状やサイズは用途によって決まる。例えば、パソコン、モニター、テレビの画像および文字表示には、通常一辺が300μm以下の四角形の画素が用いられ、また、表示パネルのような大型ディスプレイの場合は、一辺がmmオーダーの画素を用いることになる。モノクロ表示の場合は、同じ色の画素を配列すればよいが、カラー表示の場合には、赤、緑、青の画素を並べて表示させる。この場合、典型的にはデルタタイプとストライプタイプがある。そして、このマトリクスの駆動方法としては、線順次駆動方法やアクティブマトリックスのどちらでもよい。線順次駆動の方が構造が簡単であるという利点があるが、動作特性を考慮した場合、アクティブマトリックスの方が優れる場合があるので、これも用途によって使い分けることが必要である。   The matrix in the present invention refers to a pixel in which pixels for display are two-dimensionally arranged such as a lattice shape or a mosaic shape, and displays a character or an image by a set of pixels. The shape and size of the pixel are determined by the application. For example, a square pixel with a side of 300 μm or less is usually used for displaying images and characters on a personal computer, monitor, TV, and a pixel with a side of mm order for a large display such as a display panel. become. In monochrome display, pixels of the same color may be arranged. However, in color display, red, green, and blue pixels are displayed side by side. In this case, there are typically a delta type and a stripe type. The matrix driving method may be either a line sequential driving method or an active matrix. The line-sequential driving has an advantage that the structure is simple. However, the active matrix may be superior in consideration of the operation characteristics, so that it is necessary to properly use it depending on the application.

本発明におけるセグメント方式(タイプ)とは、予め決められた情報を表示するようにパターンを形成し、決められた領域を発光させることになる。例えば、デジタル時計や温度計における時刻や温度表示、オーディオ機器や電磁調理器などの動作状態表示および自動車のパネル表示などが挙げられる。そして、前記マトリクス表示とセグメント表示は同じパネルの中に共存していてもよい。   In the segment system (type) in the present invention, a pattern is formed so as to display predetermined information, and a predetermined region is caused to emit light. For example, the time and temperature display in a digital clock or a thermometer, the operation state display of an audio device or an electromagnetic cooker, the panel display of an automobile, and the like can be mentioned. The matrix display and the segment display may coexist in the same panel.

本発明の発光素子は、各種機器等のバックライトとしても好ましく用いられる。バックライトは、主に自発光しない表示装置の視認性を向上させる目的に使用され、液晶表示装置、時計、オーディオ装置、自動車パネル、表示板および標識などに使用される。特に、液晶表示装置、中でも薄型化が課題となっているパソコン用途のバックライトとしては、従来方式のものが蛍光灯や導光板からなっているため薄型化が困難であることを考えると、本発明における発光素子を用いたバックライトは薄型で軽量が特徴になる。   The light emitting device of the present invention is also preferably used as a backlight for various devices. The backlight is used mainly for the purpose of improving the visibility of a display device that does not emit light, and is used for a liquid crystal display device, a clock, an audio device, an automobile panel, a display panel, a sign, and the like. In particular, as a backlight for liquid crystal display devices, especially personal computers for which thinning is an issue, considering that conventional methods are made of fluorescent lamps and light guide plates, it is difficult to reduce the thickness. The backlight using the light emitting element in the invention is thin and lightweight.

以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these Examples.

実施例1
ITO透明導電膜を150nm堆積させたガラス基板(ジオマテック(株)製、11Ω/□、スパッタ品)を38×46mmに切断し、エッチングを行った。得られた基板を “セミコクリーン56”(商品名、フルウチ化学(株)製)で15分間超音波洗浄してから、超純水で洗浄した。この基板を素子を作製する直前に1時間UV−オゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が5×10−4Pa以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、まず正孔注入材料として、銅フタロシアニンを10nm、正孔輸送材料として、4,4’−ビス(N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ)ビフェニルを50nm蒸着した。次に、発光材料に、ホスト材料として化合物(H−1)を、ドーパント材料として化合物(D−1)をドープ濃度が2重量%になるようにして40nmの厚さに蒸着した。次に、有機化合物(E−1)とリチウムキノリノール錯体(LiQ)を重量比4:1で混合した層を、電子輸送層として20nmの厚さに積層した。次に電子注入層としてLiQを0.5nm積層した。
Example 1
A glass substrate (manufactured by Geomat Co., Ltd., 11Ω / □, sputtered product) having an ITO transparent conductive film deposited to 150 nm was cut into 38 × 46 mm and etched. The obtained substrate was ultrasonically cleaned with “Semico Clean 56” (trade name, manufactured by Furuuchi Chemical Co., Ltd.) for 15 minutes and then with ultrapure water. This substrate was subjected to UV-ozone treatment for 1 hour immediately before producing the device, placed in a vacuum deposition apparatus, and evacuated until the degree of vacuum in the apparatus became 5 × 10 −4 Pa or less. By the resistance heating method, first, copper phthalocyanine was deposited as a hole injecting material at 10 nm, and 4,4′-bis (N- (1-naphthyl) -N-phenylamino) biphenyl was deposited as a hole transporting material at 50 nm. Next, a compound (H-1) as a host material and a compound (D-1) as a dopant material were vapor-deposited on the light-emitting material to a thickness of 40 nm so that the doping concentration was 2% by weight. Next, a layer in which the organic compound (E-1) and the lithium quinolinol complex (LiQ) were mixed at a weight ratio of 4: 1 was laminated to a thickness of 20 nm as an electron transport layer. Next, 0.5 nm of LiQ was laminated as an electron injection layer.

次に、マグネシウムと銀を重量比9:1で100nm共蒸着して陰極とし、5×5mm角の素子を作製した。ここで言う膜厚は、水晶発振式膜厚モニター表示値である。この発光素子を10mA/cmで直流駆動したところ、駆動電圧4.0V、外部量子効率(E.Q.E.)4.3%、発光ピーク波長453nmの高効率青色発光が得られた。この素子を初期輝度1000cd/mに設定し、直流電流で連続駆動したところ、輝度が20%減衰する時間は30時間であった。 Next, magnesium and silver were co-deposited at a weight ratio of 9: 1 to 100 nm to form a cathode, thereby producing a 5 × 5 mm square device. The film thickness referred to here is a crystal oscillation type film thickness monitor display value. When this light-emitting element was DC-driven at 10 mA / cm 2 , high-efficiency blue light emission with a driving voltage of 4.0 V, an external quantum efficiency (EQE) of 4.3%, and an emission peak wavelength of 453 nm was obtained. When this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and continuously driven with a direct current, the time for the luminance to attenuate by 20% was 30 hours.

実施例2〜7
電子輸送層として表1に記載した条件を用いた以外は、実施例1と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表1に示した。
Examples 2-7
A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Table 1 were used as the electron transport layer. The results of each example are shown in Table 1.

比較例1
電子輸送層に化合物(E−5)を用い、(E−5)とLiQの重量比を2:1になるように共蒸着した電子輸送層を用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製した。この発光素子を10mA/cmで直流駆動したところ、駆動電圧6.0V、外部量子効率3.1%の青色発光が得られた。この素子を初期輝度1000cd/mに設定し、直流電流で連続駆動したところ、輝度が20%減衰する時間は12時間であった。
Comparative Example 1
Emission was carried out in the same manner as in Example 1 except that the compound (E-5) was used for the electron transport layer, and an electron transport layer co-deposited so that the weight ratio of (E-5) and LiQ was 2: 1 was used. An element was produced. When this light emitting element was DC-driven at 10 mA / cm 2 , blue light emission with a driving voltage of 6.0 V and an external quantum efficiency of 3.1% was obtained. When this element was set to an initial luminance of 1000 cd / m 2 and continuously driven with a direct current, the time for the luminance to attenuate by 20% was 12 hours.

比較例2〜6
電子輸送層として表1に記載した条件を用いた以外は、実施例1と同様にして発光素子を作製した。各比較例の結果は表1に示した。
Comparative Examples 2-6
A light emitting device was produced in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Table 1 were used as the electron transport layer. The results of each comparative example are shown in Table 1.

実施例8〜14
電子輸送層として表2に記載した条件を用い、電子注入層であるLiQ層を積層しなかったこと以外は、実施例1と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表2に示した。
Examples 8-14
A light-emitting element was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Table 2 were used as the electron transport layer and the LiQ layer as the electron injection layer was not stacked. The results of each example are shown in Table 2.

比較例7〜12
電子輸送層として表2に記載した条件を用い、電子注入層であるLiQ層を積層しなかったこと以外は実施例1と同様にして発光素子を作製した。各比較例の結果は表2に示した。
Comparative Examples 7-12
A light emitting device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Table 2 were used as the electron transport layer and the LiQ layer as the electron injection layer was not laminated. The results of each comparative example are shown in Table 2.

実施例15〜22
電子輸送層に表3に記載した条件を用い、発光層にホスト材料として化合物(H−2)、ドーパント材料として化合物(D−2)を用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表3に示した。なお実施例15〜22の耐久寿命測定においては、全て初期輝度2000cd/mに設定した。
Examples 15-22
The light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Table 3 were used for the electron transport layer, and the compound (H-2) was used as the host material and the compound (D-2) was used as the dopant material. Produced. The results of each example are shown in Table 3. In the endurance life measurement of Examples 15 to 22, the initial luminance was set to 2000 cd / m 2 .

比較例13〜18
電子輸送層に表3に記載した条件を用い、発光層にホスト材料として化合物(H−2)、ドーパント材料として化合物(D−2)を用いた以外は実施例1と同様にして発光素子を作製した。各実施例の結果は表3に示した。なお比較例13〜18の耐久寿命測定においては、全て初期輝度2000cd/mに設定した。
Comparative Examples 13-18
The light emitting device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the conditions described in Table 3 were used for the electron transport layer, and the compound (H-2) was used as the host material and the compound (D-2) was used as the dopant material. Produced. The results of each example are shown in Table 3. In the endurance life measurement of Comparative Examples 13 to 18, all were set to an initial luminance of 2000 cd / m 2 .

Figure 2010027761
Figure 2010027761

Figure 2010027761
Figure 2010027761

Figure 2010027761
Figure 2010027761

各実施例および比較例で用いた化合物を以下に示す。   The compounds used in each example and comparative example are shown below.

Figure 2010027761
Figure 2010027761

Claims (4)

基板上に形成された第一電極上に、少なくとも発光層および電子輸送層を含む薄膜層と、薄膜層上に形成された第二電極とを含む有機電界発光装置であって、前記電子輸送層が下記一般式(1)で表される有機化合物と有機金属錯体とを含むことを特徴とする発光素子。
Figure 2010027761
(ここでAは置換もしくは無置換のフェナントロリン骨格または置換もしくは無置換のベンゾキノリン骨格を有する基である。Bは直接結合、あるいは二重結合、三重結合、置換もしくは無置換のn価の芳香族炭化水素残基、置換もしくは無置換のn価の芳香族複素環残基、またはこれらを混合したn価の残基である。nは2以上の自然数である。)
An organic electroluminescent device comprising a thin film layer including at least a light emitting layer and an electron transport layer on a first electrode formed on a substrate, and a second electrode formed on the thin film layer, wherein the electron transport layer Contains an organic compound represented by the following general formula (1) and an organometallic complex.
Figure 2010027761
(Here, A is a group having a substituted or unsubstituted phenanthroline skeleton or a substituted or unsubstituted benzoquinoline skeleton. B is a direct bond, or a double bond, triple bond, substituted or unsubstituted n-valent aromatic group. (It is a hydrocarbon residue, a substituted or unsubstituted n-valent aromatic heterocyclic residue, or an n-valent residue obtained by mixing them. N is a natural number of 2 or more.)
上記一般式(1)中のAが置換もしくは無置換の1,10−フェナントロリン骨格を有する基であることを特徴とする請求項1記載の発光素子。 The light emitting device according to claim 1, wherein A in the general formula (1) is a group having a substituted or unsubstituted 1,10-phenanthroline skeleton. 有機金属錯体がアルカリ金属またはアルカリ土類金属を含有する化合物であることを特徴とする請求項1または2記載の発光素子。 3. The light emitting device according to claim 1, wherein the organometallic complex is a compound containing an alkali metal or an alkaline earth metal. 有機金属錯体がリチウムを含有する化合物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の発光素子。 The light-emitting element according to claim 1, wherein the organometallic complex is a lithium-containing compound.
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