JP2011009517A - Organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element.
発光型の電子デバイスとして、エレクトロルミネッセンス素子(以下、適宜「ELD」と略記する。)がある。ELDの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「無機EL素子」とも言う。)や有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」とも言う。)が挙げられる。無機EL素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。 As a light-emitting electronic device, there is an electroluminescence element (hereinafter abbreviated as “ELD” as appropriate). As a component of ELD, an inorganic electroluminescence element (hereinafter also referred to as “inorganic EL element”) and an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as “organic EL element”) can be given. Inorganic EL elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・リン光)を利用して発光する素子であり、数V〜数十V程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。 On the other hand, an organic electroluminescence device has a structure in which a light emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons (excitons) by injecting electrons and holes into the light emitting layer and recombining them. Is a device that emits light by using light emission (fluorescence / phosphorescence) when this exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of several V to several tens of V, and further self-emission. Since it is a type, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type completely solid element, it has attracted attention from the viewpoints of space saving, portability, and the like.
しかしながら、今後の実用化に向けた有機EL素子においては、更に低駆動電圧で発光輝度の高い有機EL素子の開発が望まれている。 However, in organic EL elements for practical use in the future, development of organic EL elements with higher driving luminance at a lower driving voltage is desired.
また、有機エレクトロルミネッセンス素子は、従来実用に供されてきた主要な光源、例えば、発光ダイオードや冷陰極管と異なり、面光源であることも大きな特徴である。この特性を有効に活用できる用途として、照明用光源や様々なディスプレイのバックライトがある。特に近年、需要の増加が著しい液晶フルカラーディスプレイのバックライトとして用いることも好適である。 Another major feature of the organic electroluminescence element is that it is a surface light source, unlike main light sources that have been put to practical use, such as light-emitting diodes and cold-cathode tubes. Applications that can effectively utilize this characteristic include illumination light sources and various display backlights. In particular, it is also suitable to be used as a backlight of a liquid crystal full color display whose demand has been increasing in recent years.
有機エレクトロルミネッセンス素子をこのような照明用光源、あるいはディスプレイのバックライトとして実用するための課題として更なる発光輝度の向上が挙げられる。そのためには、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する有機機能層の一部において、それぞれ別個の機能を有する材料を複数混合して構成する、所謂発光ホスト及び発光ドーパントを組み入れることが一般的となりつつある。 A further improvement in light emission luminance can be cited as a problem for putting the organic electroluminescence element into practical use as such an illumination light source or a display backlight. For that purpose, it is becoming common to incorporate a so-called light-emitting host and light-emitting dopant, which are formed by mixing a plurality of materials each having a different function, in a part of the organic functional layer constituting the organic electroluminescence element.
更なる性能向上の手段として、発光層のドーパント材料の分布に工夫をした発光層の作製方法が開発されている。発光層内において正孔輸送層側のドーパント濃度を高くし、連続駆動時の輝度劣化を少なくする発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 As a means for further improving the performance, a method for producing a light emitting layer in which the distribution of the dopant material in the light emitting layer is devised has been developed. An invention has been disclosed in which the dopant concentration on the hole transport layer side in the light emitting layer is increased to reduce luminance deterioration during continuous driving (see, for example, Patent Document 1).
しかし、発光ドーパントの濃度を連続的に変化させる手段として明示しているのは、真空蒸着法における蒸着レートの制御のみであり、生産性に適した手段の提案とは言えない。 However, what is clearly stated as means for continuously changing the concentration of the luminescent dopant is only the control of the deposition rate in the vacuum deposition method, and cannot be said to be a proposal of means suitable for productivity.
有機エレクトロルミネッセンス素子の作製方法としては、真空蒸着法、ウェットプロセス(塗布法)等があるが、真空プロセスを必要とせず、連続生産が簡便であり、生産速度を速くできるという理由で近年はウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等)における製造方法が注目されており、発光ホスト及び発光ドーパントを有する発光層をウェットプロセスでの作製という工夫がなされている(例えば、特許文献2参照)、しかしながら、ウェットプロセスで作製した有機EL素子は、蒸着型素子に比べて、性能安定性、特に発光輝度に関して十分な性能が出ないことが一般的に知られている。 As a method for producing an organic electroluminescence element, there are a vacuum deposition method, a wet process (coating method) and the like. However, a vacuum process is not required, continuous production is simple, and the production rate can be increased in recent years. The manufacturing method in the process (spin coating method, casting method, ink jet method, spray method, printing method, slot type coater method, etc.) is attracting attention, and a device for producing a light emitting layer having a light emitting host and a light emitting dopant by a wet process. However, an organic EL element produced by a wet process generally does not exhibit sufficient performance stability, particularly in terms of light emission luminance, as compared with a vapor deposition type element. Known to.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストのウェットプロセスで作製可能であり、発光輝度、駆動電圧、電圧上昇率に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element that can be manufactured by a low-cost wet process and has excellent emission luminance, driving voltage, and voltage increase rate. is there.
本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。 The above-mentioned problem according to the present invention is solved by the following means.
1.陽極及び陰極の間に、構成層として発光ホスト及び発光ドーパントを含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、該発光層はウェットプロセスで形成され、且つ該発光層の該発光層と隣接する少なくとも1つの隣接層との界面から0〜5nmの範囲の発光ドーパントの平均濃度は、発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 1. An organic electroluminescent device having a light emitting layer containing a light emitting host and a light emitting dopant as a constituent layer between an anode and a cathode, wherein the light emitting layer is formed by a wet process and adjacent to the light emitting layer of the light emitting layer The average concentration of the light emitting dopant in the range of 0 to 5 nm from the interface with at least one adjacent layer is 50% or more with respect to the average concentration of all the light emitting dopants contained in the light emitting layer. Luminescence element.
2.前記発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲が0〜10nmであることを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 2. 2. The organic electroluminescence device according to 1 above, wherein a range having an average concentration of 50% or more with respect to an average concentration of all light-emitting dopants contained in the light-emitting layer is 0 to 10 nm.
3.前記発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲が、発光層内の陽極に近い側に存在することを特徴とする前記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。 3. 3. The range according to 1 or 2 above, wherein a range having an average concentration of 50% or more with respect to an average concentration of all light-emitting dopants contained in the light emitting layer is present on a side close to the anode in the light emitting layer. Organic electroluminescence device.
4.前記発光ホストの分子量が1500以下であることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 4). 4. The organic electroluminescent element according to any one of 1 to 3, wherein the light emitting host has a molecular weight of 1500 or less.
5.前記発光ホストが分子中に下記一般式(a)で表される部分構造を少なくとも3個以上有することを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 5. 5. The organic electroluminescent element according to any one of 1 to 4, wherein the light-emitting host has at least three or more partial structures represented by the following general formula (a) in a molecule.
(式中、XはNR′、O、S、CR′R″またはSiR′R″を表す。R′、R″は各々水素原子または置換基を表す。Arは芳香環を形成するのに必要な原子群を表す。nは0〜8の整数を表す。)
6.前記隣接層の1つが電子輸送層であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(In the formula, X represents NR ′, O, S, CR′R ″ or SiR′R ″. R ′ and R ″ each represents a hydrogen atom or a substituent. Ar is necessary for forming an aromatic ring. N represents an integer of 0 to 8.)
6). One of the said adjacent layers is an electron carrying layer, The organic electroluminescent element of any one of said 1-5 characterized by the above-mentioned.
7.前記隣接層の1つが正孔輸送層であることを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 7. One of the said adjacent layers is a positive hole transport layer, The organic electroluminescent element of any one of said 1-5 characterized by the above-mentioned.
8.前記発光ドーパントがリン光発光を呈することを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 8). 8. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 7, wherein the light emitting dopant exhibits phosphorescence.
9.前記発光ドーパントが下記一般式(1)で表される有機金属錯体であることを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 9. 9. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 8, wherein the light-emitting dopant is an organometallic complex represented by the following general formula (1).
(式中、Zは炭化水素環基、芳香族複素環基または複素環基を表す。R81〜R86は水素原子または置換基を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8〜10族の金属元素を表す。)
10.前記一般式(1)のM1がイリジウムであることを特徴とする前記9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(In the formula, Z represents a hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group or a heterocyclic group. R 81 to R 86 represent a hydrogen atom or a substituent. P 1 -L 1 -P 2 is a bidentate coordination. P 1 and P 2 each independently represents a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom, L 1 represents an atomic group which forms a bidentate ligand together with P 1 and P 2 , j 1 is 1 to 1 represents the integer 3, j2 is an integer of 0 to 2, j1 + j2 is 2 or 3 .M 1 represents a metal element of group 8 to
10. 10. The organic electroluminescence device as described in 9 above, wherein M 1 in the general formula (1) is iridium.
本発明により、低コストのウェットプロセスで作製可能であり、発光輝度、駆動電圧、電圧上昇率に優れた有機エレクトロルミネッセンス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 element that can be manufactured by a low-cost wet process and has excellent emission luminance, driving voltage, and voltage increase rate.
上記のような本発明の効果については、発光層内の発光ドーパントの濃度が関係している。発光層と隣接する層との界面付近において、発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%未満である範囲が存在すると、隣接層からのキャリアの注入が阻害され、有機EL素子の発光輝度が低下することがわれわれの鋭意検討の結果明らかとなった。発光層界面付近にこのような発光ドーパント濃度の低い範囲ができる理由としては定かではないが、ウェットプロセスで発光層を成膜する場合、ウェットプロセスで用いる溶媒の溶解性や揮発性及び発光層の成膜方法が関係していると考えられる。 The above-described effects of the present invention are related to the concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer. In the vicinity of the interface between the light emitting layer and the adjacent layer, if there is a range of less than 50% with respect to the average concentration of all the light emitting dopants contained in the light emitting layer, carrier injection from the adjacent layer is hindered, and organic EL As a result of our intensive studies, it became clear that the light emission luminance of the device decreases. Although it is not clear why such a low emission dopant concentration range can be formed in the vicinity of the light emitting layer interface, when forming a light emitting layer by a wet process, the solubility and volatility of the solvent used in the wet process and the light emitting layer It is thought that the film forming method is related.
本発明者らは、本発明に記載されているように、隣接層との界面付近の発光ドーパントの平均濃度を発光層内に含まれる全発光ドーパントの濃度の平均に対して50%以上にすることに成功し、キャリアの注入を阻害する要因を除き、発光輝度の低下を抑制した有機EL素子が得られることを見出した。 As described in the present invention, the inventors set the average concentration of the luminescent dopant in the vicinity of the interface with the adjacent layer to 50% or more with respect to the average concentration of all the luminescent dopants contained in the luminescent layer. In particular, the present inventors have found that an organic EL element in which a decrease in emission luminance is suppressed can be obtained except for factors that hinder carrier injection.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、請求項1〜10のいずれか1項に記載の構成を有することにより、低コストのウェットプロセスで作製可能であり、発光輝度が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができた。 In the organic electroluminescent element of this invention, by having the structure of any one of Claims 1-10, it can produce with a low-cost wet process and obtains an organic electroluminescent element with high light-emitting luminance. I was able to.
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。 Hereinafter, details of each component according to the present invention will be sequentially described.
本発明は、ウェットプロセスでの成膜プロセスで発光層を成膜し、当該発光層の少なくとも1つの隣接層との界面から0〜5nmの範囲の発光ドーパントの平均濃度は、発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上である有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができた。 In the present invention, a light emitting layer is formed by a film forming process using a wet process, and the average concentration of the light emitting dopant in the range of 0 to 5 nm from the interface with at least one adjacent layer of the light emitting layer is included in the light emitting layer. It was possible to provide an organic electroluminescence device having a concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants.
本発明において、「発光ホスト及び発光ドーパントを含有する発光層」とは、発光に寄与する化合物として、発光ホストと発光ドーパントを含有する発光層を言う。 In the present invention, the “light-emitting layer containing a light-emitting host and a light-emitting dopant” refers to a light-emitting layer containing a light-emitting host and a light-emitting dopant as a compound that contributes to light emission.
本発明の実施態様としては、本発明の効果の観点から、隣接層との界面から0〜10nmの範囲の発光ドーパントの平均濃度が全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上であることが好ましく、発光層内の陽極に近い側に全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲が存在することが好ましい。また、当該発光層の発光ホストの分子量が1500以下であることが好ましく、当該発光層の発光ドーパントがリン光ドーパントであると更に好ましい。 As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of the effect of the present invention, the average concentration of the luminescent dopant in the range of 0 to 10 nm from the interface with the adjacent layer is 50% or more with respect to the average concentration of all the luminescent dopants. Preferably, a range having an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all light-emitting dopants is present on the side close to the anode in the light emitting layer. Moreover, it is preferable that the molecular weight of the light emission host of the said light emitting layer is 1500 or less, and it is still more preferable that the light emission dopant of the said light emitting layer is a phosphorescence dopant.
本発明においては、前記隣接層が正孔輸送層であること、また当該隣接層が電子輸送層であることが好ましい。 In the present invention, the adjacent layer is preferably a hole transport layer, and the adjacent layer is preferably an electron transport layer.
以下、本発明とその構成要素、及び発明を実施するための形態等について詳細な説明をする。 Hereinafter, the present invention, its components, and modes for carrying out the invention will be described in detail.
本発明における全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲について説明する。 The range which is an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants in the present invention will be described.
本発明における全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲とは、当該発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の発光ドーパントの平均濃度である範囲を指し、全て発光ドーパントであることも含まれる。本発明では、当該範囲が隣接層との界面から0〜5nmであることを特徴としているが、好ましくは0〜10nmである。当該発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲は、当該発光層内の陽極に近い側及び陰極に近い側の両側に存在しても、片側のみに存在してもよい。片側にのみ存在する場合は、陽極に近い側に存在することが好ましい。 The range having an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants in the present invention is the average concentration of luminescent dopants of 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants contained in the light emitting layer. It refers to a certain range and includes that all are luminescent dopants. In this invention, although the said range is 0-5 nm from the interface with an adjacent layer, It is preferably 0-10 nm. Even if the range which is an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants contained in the light emitting layer exists on both sides of the light emitting layer near the anode and near the cathode, May be present only. When it exists only on one side, it is preferable to exist on the side close to the anode.
本発明における全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲の形成方法について説明する。 The formation method of the range which is an average density | concentration of 50% or more with respect to the average density | concentration of all the luminescent dopants in this invention is demonstrated.
隣接層との界面付近に全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲の形成方法としては、例えば、発光層の塗布成膜時において、溶媒を高速に乾燥する方法がある。溶媒を高速に乾燥する手段としては、蒸気圧の高い溶媒を用いる、溶媒を送風により乾燥させる等がある。蒸気圧の高い溶媒とは20℃での蒸気圧が1.0kPa以上の溶媒であり、このような溶媒としては、例えば、トルエン(20℃蒸気圧:2.9kPa)、酢酸エチル(20℃蒸気圧:2.9kPa)、酢酸イソプロピル(20℃蒸気圧:5.3kPa)、酢酸ノルマルプロピル(20℃蒸気圧:3.3kPa)、メチルエチルケトン(20℃蒸気圧:10.5kPa)が挙げられる。溶媒を送風により乾燥させるとは、発光層塗布直後に送風を当て乾燥させることであり、用いる発光ホストあるいは発光ドーパントの特性や材料純度、または用いる溶媒の特性等に依存するため、その送風条件を一般的に規定することはできない。しかし、送風の温度及び風速は、本発明に係る発光層の形成に影響が出ない限り、大きいほど乾燥速度は速くなり、より速い乾燥が可能である。 As a method for forming a range having an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all the light-emitting dopants in the vicinity of the interface with the adjacent layer, for example, a method of drying the solvent at a high speed during coating film formation of the light-emitting layer. is there. Examples of means for drying the solvent at high speed include using a solvent having a high vapor pressure and drying the solvent by blowing air. The solvent having a high vapor pressure is a solvent having a vapor pressure of 1.0 kPa or more at 20 ° C. Examples of such a solvent include toluene (20 ° C. vapor pressure: 2.9 kPa), ethyl acetate (20 ° C. vapor). Pressure: 2.9 kPa), isopropyl acetate (20 ° C. vapor pressure: 5.3 kPa), normal propyl acetate (20 ° C. vapor pressure: 3.3 kPa), and methyl ethyl ketone (20 ° C. vapor pressure: 10.5 kPa). Drying the solvent by blowing is to blow and blow immediately after applying the light emitting layer, and depends on the characteristics and material purity of the light emitting host or dopant used, or the characteristics of the solvent used. In general, it cannot be specified. However, as long as the air temperature and the air speed do not affect the formation of the light emitting layer according to the present invention, the larger the air temperature and the air speed, the faster the drying speed and the faster drying.
本発明における発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲の測定方法について説明する。 A measurement method in the range of an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all light-emitting dopants contained in the light emitting layer in the present invention will be described.
発光層内に含まれる全発光ドーパントの濃度の平均に対して、50%以上の平均濃度である範囲の測定方法としてはいくつか方法があるが、膜内の元素の量を高感度で分析可能で且つ深さ方向の元素の濃度変化を追えることから二次イオン質量分析法(SIMS)を用いることが好ましい。二次イオン質量分析法については、例えば、日本表面科学会「二次イオン質量分析法(表面科学技術選書)」(丸善)等を参考にすることができる。 There are several methods for measuring the concentration range of 50% or more of the average concentration of all light-emitting dopants contained in the light-emitting layer, but the amount of elements in the film can be analyzed with high sensitivity. In addition, it is preferable to use secondary ion mass spectrometry (SIMS) because the concentration change of the element in the depth direction can be followed. As for secondary ion mass spectrometry, for example, Japanese Society for Surface Science “Secondary ion mass spectrometry (Surface Science and Technology Selection)” (Maruzen) can be referred to.
二次イオン質量分析法は、10−8Pa程度の高真空下で一次イオンと呼ばれるイオンビームを試料表面に照射しスパッタリングを行う。それにより放出された構成粒子の中で、二次イオンを質量分析することにより表面に存在する元素を分析する方法である。表面をスパッタし、削り取っていくので破壊分析ではあるが、表面からμm以上の深さまでの元素の濃度変化を分析することが可能である。 In the secondary ion mass spectrometry, a sample surface is irradiated with an ion beam called primary ions under a high vacuum of about 10 −8 Pa to perform sputtering. This is a method of analyzing elements present on the surface by mass spectrometry of secondary ions in the constituent particles released thereby. Although the surface is sputtered and scraped off, it is possible to analyze the change in element concentration from the surface to a depth of μm or more, although it is a destructive analysis.
一次イオンとしては、例えば、Cs+、In+、Ga+等の金属イオン種が好ましいが、どのイオン種を用いるのが好ましいかは測定対象元素によって使い分けられる。 As the primary ions, for example, metal ion species such as Cs + , In + , and Ga + are preferable. Which ion species is preferably used depends on the element to be measured.
本発明では、具体的にはPhysical Electronics製のADEPT1010を使用して、一次イオン種は、Cs+、一次イオンの加速電圧は2kVの条件で有機EL素子内の深さ方向における各種元素の分布量を測定した。 In the present invention, specifically, ADEPT 1010 manufactured by Physical Electronics is used, the primary ion species is Cs + , and the acceleration voltage of the primary ions is 2 kV. The distribution amounts of various elements in the depth direction in the organic EL element Was measured.
本発明における隣接層について説明する。 The adjacent layer in this invention is demonstrated.
本発明における隣接層とは、発光ホスト及び発光ドーパントを含有する発光層に隣接する、発光層とは異なる機能を有する層であり、当該隣接層は陽極と発光層の間でも陰極と発光層の間でもよい。隣接層に特に制限はないが、例えば、陽極バッファー層、陰極バッファー層、正孔阻止層、電子阻止層、正孔輸送層、電子輸送層、中間層であり、キャリアの発光層への移動を容易にするために、隣接層は電子輸送層あるいは正孔輸送層が好ましい。 In the present invention, the adjacent layer is a layer having a function different from that of the light emitting layer adjacent to the light emitting layer containing the light emitting host and the light emitting dopant, and the adjacent layer is formed between the anode and the light emitting layer. It may be between. There is no particular limitation on the adjacent layer, for example, an anode buffer layer, a cathode buffer layer, a hole blocking layer, an electron blocking layer, a hole transporting layer, an electron transporting layer, and an intermediate layer, which can move carriers to the light emitting layer. In order to facilitate, the adjacent layer is preferably an electron transport layer or a hole transport layer.
《有機EL素子の層構成》
本発明の有機EL素子の層構成について説明する。
<< Layer structure of organic EL element >>
The layer structure of the organic EL element of the present invention will be described.
本発明の有機EL素子の構成層としては、例えば、陽極バッファー層、陰極バッファー層、正孔阻止層、電子阻止層、正孔輸送層、電子輸送層、中間層、発光層がある。これらの層を用い好ましい層構成の具体例を以下に示すが、本発明はこれに限定されない。 The constituent layers of the organic EL device of the present invention include, for example, an anode buffer layer, a cathode buffer layer, a hole blocking layer, an electron blocking layer, a hole transport layer, an electron transport layer, an intermediate layer, and a light emitting layer. Specific examples of preferred layer structures using these layers are shown below, but the present invention is not limited thereto.
(i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(vi)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(vii)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極。
(I) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (iv) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport Layer / cathode buffer layer / cathode (vi) anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (vii) anode / anode buffer layer / hole transport Layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode.
《発光層》
本発明における発光層について説明する。
<Light emitting layer>
The light emitting layer in the present invention will be described.
発光層とは、注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよいが、層間での励起子の失活等が考えられることから発光層の層内であることが好ましい。 The light emitting layer is a layer that emits light by recombination of injected electrons and holes, and the light emitting part may be in the layer of the light emitting layer or at the interface between the light emitting layer and the adjacent layer. However, since the deactivation of excitons between layers can be considered, it is preferably within the light emitting layer.
本発明に係る発光層は本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成に特に制限はない。 The configuration of the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the requirements defined in the present invention.
発光層の膜厚は特に制限はないが、形成する膜の均質性や発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2〜200nmの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは5〜100nmの範囲に調整される。 The thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the uniformity of the film to be formed and applying an unnecessary high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the driving current. It is preferable to adjust to a range of 200 nm, and more preferably to a range of 5 to 100 nm.
本発明の有機EL素子の発光層には、発光ホストと発光ドーパントの少なくとも一種とを含有することが特徴となっており、また当該発光層と隣接層の界面から0〜5nmの範囲は、発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度であることが特徴となっている。 The light-emitting layer of the organic EL device of the present invention is characterized by containing a light-emitting host and at least one light-emitting dopant, and the range of 0 to 5 nm from the interface between the light-emitting layer and the adjacent layer is light emission. It is characterized by an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants contained in the layer.
本発明に係る発光層を形成した場合、発光輝度の低下及び駆動電圧の上昇を抑えることができた。その理由としては定かではないが、隣接層との界面付近を発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度とすることで、キャリアの注入を阻害する要因が除かれ、発光輝度の低下及び駆動電圧の上昇が抑制され、低電圧での駆動が可能になったと推定している。 When the light emitting layer according to the present invention was formed, it was possible to suppress a decrease in light emission luminance and an increase in driving voltage. Although the reason is not clear, there is a factor that hinders carrier injection by setting the vicinity of the interface with the adjacent layer to an average concentration of 50% or more with respect to the average concentration of all light-emitting dopants contained in the light-emitting layer. It is estimated that the decrease in the light emission luminance and the increase in the drive voltage are suppressed, and the drive at the low voltage is possible.
本発明において、発光層は発光ホスト及び発光ドーパントを有している。これにより、発光輝度、及び外部取り出し量子効率等を向上させることができ、性能を高めることができる。 In the present invention, the light emitting layer has a light emitting host and a light emitting dopant. Thereby, the light emission luminance, the external extraction quantum efficiency, and the like can be improved, and the performance can be improved.
以下、発光層に含まれる発光ホストと発光ドーパントについて説明する。 Hereinafter, the light emitting host and the light emitting dopant contained in the light emitting layer will be described.
(発光ホスト)
発光ホストとは、発光層に含有される化合物の内で室温(25℃)において、リン光発光のリン光量子収率が0.1未満の化合物とされる。好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。
(Light emitting host)
The light emitting host is a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission of less than 0.1 at room temperature (25 ° C.) among compounds contained in the light emitting layer. The phosphorescence quantum yield is preferably less than 0.01. Moreover, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
発光ホストとしては、公知の発光ホストを単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。発光ホストを複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。 As the light emitting host, a known light emitting host may be used alone or in combination of two or more kinds. By using a plurality of types of light-emitting hosts, the movement of charges can be adjusted, and the organic EL element can be made highly efficient. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of light emission dopants mentioned later, and, thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.
併用してもよい公知の発光ホストとしては、従来有機EL素子で用いられる化合物を用いることができるが、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。また、本発明に用いられる発光ホストとしては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位を持つ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(重合性発光ホスト)でもよいが、好ましくは分子量が1500以下の発光ホストである。 As a known light-emitting host that may be used in combination, a compound conventionally used in an organic EL device can be used, but it has a hole-transporting ability and an electron-transporting ability, and prevents emission of longer wavelengths. A compound having a high Tg (glass transition temperature) is preferred. The light emitting host used in the present invention may be a conventionally known low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, and a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (polymerizable light emission). Host), but preferably a light emitting host having a molecular weight of 1500 or less.
以下に、本発明に好ましく用いられる発光ホストの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the light emitting host preferably used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
上記以外の公知発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。 Specific examples of known luminescent hosts other than those described above include compounds described in the following documents.
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。 JP-A-2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579, 2002-105445 gazette, 2002-343568 gazette, 2002-141173 gazette, 2002-352957 gazette, 2002-203683 gazette, 2002-363227 gazette, 2002-231453 gazette, No. 003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060, No. 2002. -302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
中でも、本発明に係る発光ホストとしては、上記一般式(a)で表される部分構造を少なくとも3個以上有する発光ホストが好ましい。3個以上の連結はXの部分で連結してもよく、その他の部分で連結してもよい。 Among them, the light emitting host according to the present invention is preferably a light emitting host having at least three partial structures represented by the general formula (a). Three or more connections may be connected at the X portion or at other portions.
中でも、本発明に係る発光ホストとしては、前記一般式(a)で表される部分構造を少なくとも3個以上有する発光ホストが好ましい。3個以上の連結はXの部分で連結してもよく、その他の部分で連結してもよい。 Among these, as the luminescent host according to the present invention, a luminescent host having at least three partial structures represented by the general formula (a) is preferable. Three or more connections may be connected at the X portion or at other portions.
〈一般式(a)で表される部分構造〉
本発明の一般式(a)で表される部分構造について説明する。
<Partial structure represented by general formula (a)>
The partial structure represented by the general formula (a) of the present invention will be described.
一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基)、芳香族炭化水素環基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基)、芳香族複素環基(例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基)、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基)が挙げられる。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。 In the partial structure X represented by the general formula (a), the substituents represented by R ′ and R ″ may be alkyl groups (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group). Group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group), alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group), alkynyl Group (for example, ethynyl group, propargyl group), aromatic hydrocarbon ring group (also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc., for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group) Group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyreth Group, biphenylyl group), aromatic heterocyclic group (for example, pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4- Triazol-1-yl group, 1,2,3-triazol-1-yl group), oxazolyl group, benzoxazolyl group, thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group Dibenzofuryl group, benzothienyl group, dibenzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, carbolinyl group, diazacarbazolyl group (one in which one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom) Quinoxalinyl group, pyridazinyl group, Azinyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group), heterocyclic group (for example, pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group) Group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group), aryloxy group (for example, phenoxy group, naphthyloxy group), alkylthio group (for example, methylthio group, ethylthio group) Group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group), cycloalkylthio group (for example, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group), arylthio group (for example, phenylthio group, naphthyl) Thio group), alkoxycarbonyl group (for example, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group), aryloxycarbonyl group (for example, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxy) Carbonyl group), sulfamoyl group (for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylamino) Sulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propyl group) Bonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group) Group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonyl) Amino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group Phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, Octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group), sulfinyl group (for example, Methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group) , Ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group), arylsulfonyl group or heteroarylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group), Amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group) , Dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group), halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom), fluorinated hydrocarbon group (for example, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, Pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group). These substituents may be further substituted with the above substituents. A plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
中でも、XとしてはNR′またはOが好ましく、またR′としては、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基)または、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)が特に好ましい。 Among these, X is preferably NR ′ or O, and R ′ is an aromatic hydrocarbon group (also called an aromatic carbocyclic group or aryl group, such as phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group). Group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group) or aromatic heterocyclic group (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group) , Pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group and the like are particularly preferable.
上記の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、各々一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。 The above aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group each may have a substituent represented by R ′ or R ″ in X of the partial structure represented by the general formula (a).
一般式(a)で表される部分構造において、Arにより表される芳香環としては、芳香族炭化水素環または芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。 In the partial structure represented by the general formula (a), examples of the aromatic ring represented by Ar include an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocyclic ring. The aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and may be unsubstituted, or may have a substituent represented by each of R ′ and R ″ in X of the partial structure represented by the general formula (a). May be.
一般式(a)で表される部分構造において、Arにより表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。これらの環は更に、一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。 In the partial structure represented by the general formula (a), the aromatic hydrocarbon ring represented by Ar includes a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, a chrysene ring, Naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, Examples include a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, and an anthraanthrene ring. These rings may further have substituents each represented by R ′ and R ″ in X of the partial structure represented by the general formula (a).
一般式(a)で表される部分構造において、Arにより表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。 In the partial structure represented by the general formula (a), examples of the aromatic heterocycle represented by Ar include a furan ring, a dibenzofuran ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, and a pyrimidine ring. , Pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, indazole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline Ring, cinnoline ring, quinoline ring, isoquinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, carbazole ring, carboline ring, diazacarbazole ring (one of the carbon atoms of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring is further substituted with a nitrogen atom) Etc.) It is below.
これらの環は、更に一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。 These rings may further have substituents represented by R ′ and R ″ in X of the partial structure represented by the general formula (a).
上記の中でも、一般式(a)において、Arにより表される芳香環として、好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、更に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環であり、より好ましくは置換基を有するベンゼン環であり、特に好ましくはカルバゾリル基を有するベンゼン環が挙げられる。 Among the above, in the general formula (a), the aromatic ring represented by Ar is preferably a carbazole ring, a carboline ring, a dibenzofuran ring, or a benzene ring, and more preferably a carbazole ring, A carboline ring and a benzene ring, more preferably a benzene ring having a substituent, and particularly preferably a benzene ring having a carbazolyl group.
また、一般式(a)において、Arにより表される芳香環としては、各々3環以上の縮合環が好ましい一態様であり、3環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。 In the general formula (a), the aromatic ring represented by Ar is preferably a condensed ring having 3 or more rings, and the aromatic hydrocarbon condensed ring in which 3 or more rings are condensed is a specific example. Naphthacene ring, anthracene ring, tetracene ring, pentacene ring, hexacene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, benzopyrene ring, benzoazulene ring, chrysene ring, benzochrysene ring, acenaphthene ring, acenaphthylene ring, triphenylene ring, coronene ring, benzocoronene Ring, hexabenzocoronene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, fluoranthene ring, perylene ring, naphthperylene ring, pentabenzoperylene ring, benzoperylene ring, pentaphen ring, picene ring, pyrantolen ring, coronene ring, naphthocoronene ring, ovalen ring, Anthracanthrene ring, etc. And the like.
なお、これらの環は、更に上記の置換基を有していてもよい。 In addition, these rings may further have the above substituent.
また、3環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等が挙げられる。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。 Specific examples of the aromatic heterocycle condensed with three or more rings include an acridine ring, a benzoquinoline ring, a carbazole ring, a carboline ring, a phenazine ring, a phenanthridine ring, a phenanthroline ring, a carboline ring, a cyclazine ring, Kindin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithiazine ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (any one of the carbon atoms constituting the carboline ring is a nitrogen atom Phenanthroline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring, benzodifuran ring, benzodithiophene ring, naphthodifuran ring, naphthodithiophene ring, anthrafuran ring, anthradifuran ring, A Tiger thiophene ring, anthradithiophene ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, such as thio fan Tren ring (naphthaldehyde thiophene ring), and the like. In addition, these rings may further have a substituent.
また、一般式(a)において、nは0〜8の整数を表すが、0〜2であることが好ましく、特にXがO、Sである場合には1〜2であることが好ましい。 In the general formula (a), n represents an integer of 0 to 8, preferably 0 to 2, particularly preferably 1 to 2 when X is O or S.
〈一般式(a−1)、(a−2)または(a−3)で表される発光ホスト〉
本発明に係る発光ホストは、上記一般式(a)で表される部分構造を少なくとも3個有するが、好ましい態様としては、下記の一般式(a−1)、(a−2)または(a−3)で表される化合物が好ましい。
<Light emitting host represented by general formula (a-1), (a-2) or (a-3)>
The light-emitting host according to the present invention has at least three partial structures represented by the above general formula (a). Preferred embodiments include the following general formula (a-1), (a-2) or (a The compound represented by -3) is preferable.
式中、Ar′、Ar″は芳香環を表し、該芳香環は、一般式(a)においてArにより表される芳香環と同義である。nは1以上の整数を表し、mは0以上の整数を表す。 In the formula, Ar ′ and Ar ″ represent an aromatic ring, and the aromatic ring has the same meaning as the aromatic ring represented by Ar in the general formula (a). N represents an integer of 1 or more, and m represents 0 or more. Represents an integer.
(発光ドーパント)
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント、リン光ドーパントを用いることができるが、より発光輝度の高い有機EL素子を得る観点からは、有機EL素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパントとしては、上記の発光ホストを含有すると同時にリン光ドーパントを含有することが好ましい。
(Luminescent dopant)
As the light-emitting dopant according to the present invention, a fluorescent dopant or a phosphorescent dopant can be used. From the viewpoint of obtaining an organic EL element having higher emission luminance, light emission used in the light-emitting layer or light-emitting unit of the organic EL element. As a dopant, it is preferable to contain a phosphorescence dopant simultaneously with containing said light emission host.
蛍光ドーパントの代表例としては、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物や、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。 Representative examples of fluorescent dopants include compounds with high fluorescence quantum yields such as laser dyes, coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, and fluorescein. And dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and the like.
リン光ドーパントとしては、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。 The phosphorescent dopant is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, specifically, a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and a phosphorescence quantum yield of 0.01 at 25 ° C. Although it is the above compound, a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。 The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.
リン光ドーパントは、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。 The phosphorescent dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
本発明に係るリン光ドーパントは、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、ユーロピウム錯体、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent dopant according to the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, a europium complex, or a platinum compound (platinum complex system). Compound) and rare earth complexes, and most preferred is an iridium compound.
本発明に係るリン光ドーパントとして、更に好ましくは前記一般式(1)で表される有機金属錯体が挙げられる。その他、具体的には以下の特許公報に記載されている化合物などが挙げられる。 The phosphorescent dopant according to the present invention is more preferably an organometallic complex represented by the general formula (1). In addition, specific examples include compounds described in the following patent publications.
国際公開第00/70655号パンフレット、特開2002−280178号公報、特開2001−181616号公報、特開2002−280179号公報、特開2001−181617号公報、特開2002−280180号公報、特開2001−247859号公報、特開2002−299060号公報、特開2001−313178号公報、特開2002−302671号公報、特開2001−345183号公報、特開2002−324679号公報、国際公開第02/15645号パンフレット、特開2002−332291号公報、特開2002−50484号公報、特開2002−332292号公報、特開2002−83684号公報、特表2002−540572号公報、特開2002−117978号公報、特開2002−338588号公報、特開2002−170684号公報、特開2002−352960号公報、国際公開第01/93642号パンフレット、特開2002−50483号公報、特開2002−100476号公報、特開2002−173674号公報、特開2002−359082号公報、特開2002−175884号公報、特開2002−363552号公報、特開2002−184582号公報、特開2003−7469号公報、特表2002−525808号公報、特開2003−7471号公報、特表2002−525833号公報、特開2003−31366号公報、特開2002−226495号公報、特開2002−234894号公報、特開2002−235076号公報、特開2002−241751号公報、特開2001−319779号公報、特開2001−319780号公報、特開2002−62824号公報、特開2002−100474号公報、特開2002−203679号公報、特開2002−343572号公報、特開2002−203678号公報等。
WO 00/70655 pamphlet, JP 2002-280178, JP 2001-181616, JP 2002-280179, JP 2001-181617, JP 2002-280180, JP 2001-247859, JP 2002-299060, JP 2001-313178, JP 2002-302671, JP 2001-345183, JP 2002-324679, International Publication No. 02/15645 pamphlet, JP 2002-332291 A, JP 2002-50484 A, JP 2002-332292 A, JP 2002-83684 A, JP 2002-540572 A, JP 2002-2002 A. No. 117978,
以下に、リン光ドーパントとして用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。これらの化合物は、例えばInorg.Chem.40巻、1704〜1711に記載の方法等により合成できる。 Although the specific example of the compound used as a phosphorescence dopant below is shown, this invention is not limited to these. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711, and the like.
特に本発明の有機EL素子でリン光ドーパントを用いる場合、ホストの3重項エネルギーはドーパントの3重項エネルギーより大きいことが好ましい。これにより、輝度、及び外部取り出し効率を高くすることができ、品質をより高めることができる。 In particular, when a phosphorescent dopant is used in the organic EL device of the present invention, the triplet energy of the host is preferably larger than the triplet energy of the dopant. Thereby, brightness | luminance and external extraction efficiency can be made high, and quality can be improved more.
本発明に係るリン光ドーパントとしては、前記一般式(1)で表される有機金属錯体が好ましく用いられる。 As the phosphorescent dopant according to the present invention, an organometallic complex represented by the general formula (1) is preferably used.
《一般式(1)で表される有機金属錯体》
前記一般式(1)で表される有機金属錯体において、P1−L1−P2で表される2座の配位子としては、例えば、置換または無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
<< Organic metal complex represented by the general formula (1) >>
In the organometallic complex represented by the general formula (1), examples of the bidentate ligand represented by P 1 -L 1 -P 2 include substituted or unsubstituted phenyl pyridine, phenyl pyrazole, and phenyl imidazole. , Phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabole, acetylacetone, picolinic acid and the like.
M1は元素周期表における8〜10族の遷移金属元素が用いられるが、中でもイリジウム、白金が好ましく、特にイリジウムが好ましい。 As M 1 , a transition metal element belonging to Group 8 to 10 in the periodic table of elements is used, among which iridium and platinum are preferable, and iridium is particularly preferable.
Zで表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられ置換されていても無置換でもよい。 Examples of the hydrocarbon ring group represented by Z include a non-aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic hydrocarbon ring group. Examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a cyclopropyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group. And may be substituted or unsubstituted.
また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等とも言う)としては、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。これらの基は置換されていても無置換でもよい。 Examples of the aromatic hydrocarbon ring group (also referred to as aromatic hydrocarbon group, aryl group, etc.) include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl. Group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group and the like. These groups may be substituted or unsubstituted.
前記一般式(1)で表される有機金属錯体において、R81〜R86は水素原子または置換基を表し、置換基の例としては、前述した一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基と同様である。 In the organometallic complex represented by the general formula (1), R 81 to R 86 each represent a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include the partial structure represented by the general formula (a) described above. X is the same as the substituents represented by R ′ and R ″.
また、これらの置換基は更に前述した一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基によって置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。 Further, these substituents may be further substituted with substituents represented by R ′ and R ″ in X of the partial structure represented by the general formula (a) described above. A plurality of groups may be bonded to each other to form a ring.
《注入層:電子注入層、正孔注入層》
注入層は、必要に応じて設け、正孔注入層と電子注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
<< Injection layer: electron injection layer, hole injection layer >>
The injection layer is provided as necessary, and there are a hole injection layer and an electron injection layer, and as described above, exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. You may let them.
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、陽極バッファー層(正孔注入層)と陰極バッファー層(電子注入層)とがある。 An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2) Chapter 2 “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes an anode buffer layer (hole injection layer) and a cathode buffer layer (electron injection layer).
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。 The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, copper phthalocyanine is used. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。 The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc. Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. . The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm although it depends on the material.
《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
<Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer>
The blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued on November 30, 1998 by NTS Corporation). There is a hole blocking (hole blocking) layer.
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。 The hole blocking layer has the function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting electrons but has a very small ability to transport holes, and blocks holes while transporting electrons. Thus, the probability of recombination of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは3〜100nmであり、更に好ましくは5〜30nmである。 On the other hand, the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed. The film thickness of the hole blocking layer and the electron transporting layer according to the present invention is preferably 3 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm.
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層の機能を有する。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
《Hole transport layer》
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes. In a broad sense, the hole injection layer and the electron blocking layer also have a function of a hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。 The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。 Although the above-mentioned thing can be used as a positive hole transport material, It is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound, and a styryl amine compound, especially an aromatic tertiary amine compound.
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン′;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、更には米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。 Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N'- Bis (3-methylphenyl)-[1,1'-biphenyl] -4,4'-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane '; 1,1- Bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p- Tolylaminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N′-diphenyl-N, N ′ Di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino -(2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, and also two described in US Pat. No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring of, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.
更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。 Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、所謂p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。 JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. A so-called p-type hole transport material as described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used. In the present invention, these materials are preferably used because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等)等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer is formed by a known method such as a vacuum deposition method, a wet process (spin coating method, cast method, ink jet method, spray method, printing method, slot type coater method, etc.) It can be formed by thinning. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。本発明において、正孔輸送層は発光層の隣接層として設けることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a hole transport layer having such a high p property because a device with lower power consumption can be produced. In the present invention, the hole transport layer is preferably provided as an adjacent layer of the light emitting layer.
《電子輸送層》
電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層の機能を有する。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
《Electron transport layer》
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons. In a broad sense, the electron injection layer and the hole blocking layer also have a function of an electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. As long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。 In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material.
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。 In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor such as n-type-Si, n-type-SiC, etc. as in the case of the hole injection layer and the hole transport layer. Can also be used as an electron transporting material.
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等)等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。本発明において、電子輸送層は発光層の隣接層として設けることが好ましい。 The electron transport layer is formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, spray method, printing method, slot type coater method, etc.). Can be formed. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials. In the present invention, the electron transport layer is preferably provided as an adjacent layer of the light emitting layer.
《陽極》
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
"anode"
As the anode in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO. Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。 For the anode, these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when pattern accuracy is not so high (about 100 μm or more) A pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material. Or when using the substance which can be apply | coated like an organic electroconductivity compound, wet film-forming methods, such as a printing system and a coating system, can also be used. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance be greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
《陰極》
陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。
"cathode"
As the cathode, a material having a work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。 The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission luminance is improved, which is convenient.
また、陰極に上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。 Moreover, after producing the said metal with a film thickness of 1-20 nm on a cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
《基板》
本発明に係る有機EL素子に用いることのできる基板(以下、基体、基材、支持基板等とも言う)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す場合には、基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
"substrate"
There are no particular limitations on the type of glass, plastic, etc., which can be used in the organic EL device according to the present invention (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, support substrate, etc.), and even if it is transparent It may be. When extracting light from the substrate side, the substrate is preferably transparent. Examples of the transparent substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(JSR製)あるいはアペル(三井化学製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。 Examples of the resin film include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Polyetherimide, polyether ketone imide, polyamide, fluorine resin, nylon, polymethyl methacrylate, acrylic or polyarylates, and cycloolefin resins such as ARTON (manufactured by JSR) or APEL (manufactured by Mitsui Chemicals).
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m2・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、10−3ml/(m2・24h・MPa)以下、水蒸気透過度が、10−5g/(m2・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。 On the surface of the resin film, an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both may be formed. Water vapor permeability measured by a method in accordance with JIS K 7129-1992 (25 ± 0.5 ° C., It is preferably a barrier film having a relative humidity (90 ± 2)% RH) of 0.01 g / (m 2 · 24 h) or less, and further, oxygen permeation measured by a method according to JIS K 7126-1987. The film is preferably a high barrier film having a degree of 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · MPa) or less and a water vapor permeability of 10 −5 g / (m 2 · 24 h) or less.
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。 As a material for forming the barrier film, any material may be used as long as it has a function of suppressing entry of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used. Further, in order to improve the brittleness of the film, it is more preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and organic material layers. Although there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking order of an inorganic layer and an organic layer, It is preferable to laminate | stack both alternately several times.
バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ−イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。 The method for forming the barrier film is not particularly limited. For example, the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma weight A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, and the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.
不透明な基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。 Examples of the opaque substrate include a metal plate such as aluminum and stainless steel, a film, an opaque resin substrate, a ceramic substrate, and the like.
本発明に係る有機EL素子の発光の室温における外部取り出し量子効率は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。 The external extraction quantum efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device according to the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more.
ここで、外部取り出し量子効率(%)=(有機EL素子外部に発光した光子数)/(有機EL素子に流した電子数)×100である。 Here, external extraction quantum efficiency (%) = (number of photons emitted to the outside of the organic EL element) / (number of electrons passed through the organic EL element) × 100.
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。 In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
《封止》
本発明に用いられる有機EL素子の封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
<Sealing>
As a sealing means of the organic EL element used for this invention, the method of adhere | attaching a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive agent can be mentioned, for example.
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。 The sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be a concave plate shape or a flat plate shape. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。 Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film. Examples of the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz. Examples of the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone. Examples of the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・MPa)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。 In the present invention, a polymer film and a metal film can be preferably used because the element can be thinned. Furthermore, the polymer film has an oxygen permeability of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · MPa) or less measured by a method according to JIS K 7126-1987, and a method according to JIS K 7129-1992. It is preferable that the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured in (1) is 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less.
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。 For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.
接着剤として、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。 Specific examples of adhesives include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. Can be mentioned. Moreover, heat | fever and chemical curing types (two-component mixing), such as an epoxy type, can be mentioned. Moreover, hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned. Moreover, a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。 In addition, since an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesive-hardened from room temperature to 80 degreeC is preferable. A desiccant may be dispersed in the adhesive. Application | coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print like screen printing.
また、有機層を挟み基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し、封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。 In addition, it is also preferable that the sealing layer is formed by coating the organic layer with the electrode on the outer side of the electrode facing the substrate with the organic layer interposed therebetween, and forming an inorganic or organic layer in contact with the substrate. In this case, the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。 Further, in order to improve the brittleness of the film, it is preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of organic materials. The method for forming these films is not particularly limited. For example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。 In the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element, an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase. preferable. A vacuum is also possible. Moreover, a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム)が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。 Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide), sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate). Metal halides (eg, calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide), perchloric acids (eg, barium perchlorate, Magnesium chlorate), and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides and perchloric acids.
《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量、且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
《Protective film, protective plate》
In order to increase the mechanical strength of the element, a protective film or a protective plate may be provided on the outer side of the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween or on the sealing film. In particular, when the sealing is performed by the sealing film, the mechanical strength is not necessarily high. Therefore, it is preferable to provide such a protective film and a protective plate. As a material that can be used for this, the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, etc. used for the sealing can be used. It is preferable to use a film.
《光取り出し》
有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光の内、15%から20%程度の光しか取り出せないことが一般的に知られている。これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
《Light extraction》
The organic EL element emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index is about 1.7 to 2.1), and only 15% to 20% of light generated in the light emitting layer can be extracted. It is generally known that there is no. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle θ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be taken out of the device, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because the light is totally reflected between the light and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the direction of the element side surface.
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(特開昭63−314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(特開平1−220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(特開昭62−172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)等がある。 As a method of improving the light extraction efficiency, for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate and preventing total reflection at the transparent substrate and the air interface (US Pat. No. 4,774,435), A method of improving efficiency by providing a light collecting property to a substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 63-314795), a method of forming a reflective surface on a side surface of an element (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220394), and light emission from a substrate A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the bodies (Japanese Patent Laid-Open No. 62-172691), a flat having a lower refractive index between the substrate and the light emitter than the substrate A method of introducing a layer (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-202827), a method of forming a diffraction grating between any one of a substrate, a transparent electrode layer and a light emitting layer (including between the substrate and the outside) (Japanese Patent Laid-Open No. 11-283951) Gazette).
本発明においては、これらの方法を本発明の有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光層の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。 In the present invention, these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention. However, a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitting layer, or a substrate, transparent A method of forming a diffraction grating between any layers of the electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used.
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。 In the present invention, by combining these means, it is possible to obtain an element having higher luminance or durability.
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。 When a medium having a low refractive index is formed between the transparent electrode and the transparent substrate with a thickness longer than the wavelength of light, the light extracted from the transparent electrode has a higher extraction efficiency to the outside as the refractive index of the medium is lower.
低屈折率層としての媒質は、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマーが挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5〜1.7程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましい。また、更に1.35以下であることが好ましい。 Examples of the medium as the low refractive index layer include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less. Further, it is preferably 1.35 or less.
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。 The thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave that has exuded by evanescent enters the substrate.
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が1次の回折や2次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。 The method of introducing a diffraction grating into an interface or any medium that causes total reflection is characterized by a high effect of improving light extraction efficiency. This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction such as first-order diffraction and second-order diffraction. Light that cannot be emitted due to total internal reflection between layers is diffracted by introducing a diffraction grating in any layer or medium (in a transparent substrate or transparent electrode), and the light is removed. I want to take it out.
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な1次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることによりあらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。 The introduced diffraction grating desirably has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. Therefore, the light extraction efficiency does not increase so much. However, by making the refractive index distribution a two-dimensional distribution, light traveling in all directions is diffracted, and light extraction efficiency is increased.
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約1/2〜3倍程度が好ましい。 As described above, the position where the diffraction grating is introduced may be in any of the layers or in the medium (in the transparent substrate or in the transparent electrode), but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated. At this time, the period of the diffraction grating is preferably about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium.
回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、2次元的に配列が繰り返されることが好ましい。 The arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated, such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.
《集光シート》
本発明の有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
《Condensing sheet》
The organic EL device of the present invention is processed on the light extraction side of the substrate so as to provide, for example, a microlens array structure, or combined with a so-called condensing sheet, for example, with respect to a specific direction, for example, the device light emitting surface. By condensing in the front direction, the luminance in a specific direction can be increased.
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。 As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 to 100 μm. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate | occur | produce and color, and if too large, thickness will become thick and is not preferable.
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム製輝度上昇フィルム(BEF)等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。 As the condensing sheet, for example, a sheet that is put into practical use in an LED backlight of a liquid crystal display device can be used. As such a sheet, for example, Sumitomo 3M brightness enhancement film (BEF) can be used. As the shape of the prism sheet, for example, the base material may be formed with a triangle stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 μm, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may be used.
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)等を用いることができる。 Moreover, in order to control the light emission angle from a light emitting element, you may use together a light diffusing plate and a film with a condensing sheet. For example, a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
《有機EL素子の作製方法》
本発明に係る有機EL素子の作製方法は、陽極と陰極に挟まれた有機層の一部または全部をウェットプロセスで形成し、少なくとも発光層はウェットプロセスで形成することが特徴である。本発明で言うウェットプロセスとは、層を形成する際に層形成材料を溶液の形態で供給し、層形成を行うものである。
<< Method for producing organic EL element >>
The method for producing an organic EL device according to the present invention is characterized in that a part or all of an organic layer sandwiched between an anode and a cathode is formed by a wet process, and at least a light emitting layer is formed by a wet process. The wet process referred to in the present invention is to form a layer by supplying a layer forming material in the form of a solution when forming a layer.
本発明に係る有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法を説明する。 As an example of a method for producing an organic EL device according to the present invention, a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
まず適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10〜200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ陽極を作製する。 First, a desired electrode material, for example, a thin film made of an anode material is formed on a suitable substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm, thereby producing an anode.
次に、この上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等の有機化合物薄膜(有機層)を形成させる。 Next, organic compound thin films (organic layers) such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which are organic EL element materials, are formed thereon.
これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等)等がある。更には均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、本発明においてはスピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等のウェットプロセス法による成膜が好ましい。 As a method for forming each of these layers, there are a vapor deposition method, a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, spray method, printing method, slot type coater method, etc.) as described above. Further, in the present invention, a wet process such as a spin coating method, a casting method, an ink jet method, a spray method, a printing method, a slot type coater method, etc., from the viewpoint that a homogeneous film is easily obtained and pinholes are hardly generated. Film formation by the method is preferred.
本発明に係る有機EL材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。 Examples of the liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL material according to the present invention include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene. Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane, and organic solvents such as DMF and DMSO can be used.
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。 After these layers are formed, a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 50 to 200 nm, and a cathode is provided. Thus, a desired organic EL element can be obtained.
また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた有機EL素子に、直流電圧を印加する場合には陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また、交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。 In addition, it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order. When a direct current voltage is applied to the organic EL device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the anode as + and the cathode as-. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
以下、本発明の有機EL素子の一例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an example of the organic EL element of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の有機EL素子の一例を示した模式図である。 FIG. 1 is a schematic view showing an example of the organic EL element of the present invention.
有機EL素子は、基板10上に陽極20を設け、この陽極の上に順次、正孔注入層30、正孔輸送層40、発光層50、電子輸送層60及び電子注入層を設ける。更に、電子注入層上に陰極80を設ける。
In the organic EL element, an
発光層50は、陽極側に発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲51が存在している。当該範囲51は陰極側に存在していてもよく、陽極側及び陰極側の両方に存在していてもよい。
The
《用途》
本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
<Application>
The organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources. For example, lighting devices (home lighting, interior lighting), clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light Although the light source of a sensor etc. are mentioned, It is not limited to this, Especially, it can use effectively for the use as a backlight of a liquid crystal display device, and a light source for illumination.
本発明の有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては従来公知の方法を用いることができる。 In the organic EL element of the present invention, patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned, and a conventionally known method may be used in the fabrication of the element. it can.
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.
実施例1
《有機EL素子101の作製》
陽極として、100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をノルマルプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
Example 1
<< Production of Organic EL Element 101 >>
After patterning a 100 mm × 100 mm × 1.1 mm glass substrate made of ITO (Indium Tin Oxide) 100 nm as an anode, the transparent support substrate provided with the ITO transparent electrode was superposed with normal propyl alcohol. Sonic cleaning, drying with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning were performed for 5 minutes.
この透明支持基板上に、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を3000rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの正孔注入層(HTL)を設けた。 On this transparent support substrate, a solution obtained by diluting poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS, Bayer, Baytron P Al 4083) to 70% with pure water at 3000 rpm for 30 seconds. After forming the film by spin coating, the film was dried at 200 ° C. for 1 hour to provide a hole injection layer (HTL) having a thickness of 30 nm.
次いで、基板を窒素雰囲気下のグローブボックスへと移動し、化合物HT−1(重量平均分子量50000;50mg)をモノクロロベンゼン10mlに溶解させた溶液を用いて1500rpm、30秒の条件下でスピンコート(膜厚約20nm)し、160℃、30分間窒素下で乾燥し、正孔輸送層(HTL)とした。 Next, the substrate was moved to a glove box under a nitrogen atmosphere, and spin coating was performed at 1500 rpm for 30 seconds using a solution in which compound HT-1 (weight average molecular weight 50000; 50 mg) was dissolved in 10 ml of monochlorobenzene ( And dried at 160 ° C. for 30 minutes under nitrogen to form a hole transport layer (HTL).
正孔輸送層上に、化合物H−33(重量平均分子量50000;128mg)と化合物D−55(24mg)を酢酸3−メチルブチル(20℃蒸気圧:0.53kPa)10mlに溶解させた溶液を用いて1500rpm、30秒の条件化でスピンコート(膜厚約40nm)し、120℃、30分間窒素下で乾燥し、発光層(EML)とした。 On the hole transport layer, a solution in which compound H-33 (weight average molecular weight 50000; 128 mg) and compound D-55 (24 mg) were dissolved in 10 ml of 3-methylbutyl acetate (20 ° C. vapor pressure: 0.53 kPa) was used. Then, spin coating (film thickness of about 40 nm) was performed under conditions of 1500 rpm for 30 seconds, and dried under nitrogen at 120 ° C. for 30 minutes to obtain a light emitting layer (EML).
この発光層上に、化合物ET−1(50mg)を2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール10mlに溶解させた溶液を用いて1500rpm、30秒の条件化でスピンコート(膜厚約20nm)し、120℃、30分間窒素下で乾燥し、電子輸送層(ETL)とした。 On this light emitting layer, spin coating (film thickness of about 20 nm) was carried out under conditions of 1500 rpm and 30 seconds using a solution in which compound ET-1 (50 mg) was dissolved in 10 ml of 2,2,3,3-tetrafluoropropanol. And dried under nitrogen at 120 ° C. for 30 minutes to form an electron transport layer (ETL).
基板を真空蒸着装置に取付け、真空槽を4×10−4Paまで減圧し、電子注入層としてLiFを1nmで成膜し、その後アルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子101を作製した。 The substrate is attached to a vacuum deposition apparatus, the vacuum chamber is depressurized to 4 × 10 −4 Pa, LiF is deposited as an electron injection layer at 1 nm, then aluminum 110 nm is deposited to form a cathode, and the organic EL element 101 is formed. Produced.
《有機EL素子102の作製》
有機EL素子101の作製において、化合物H−33をH−32に変更した以外は、同様にして有機EL素子102を作製した。
<< Production of Organic EL Element 102 >>
An organic EL element 102 was produced in the same manner except that the compound H-33 was changed to H-32 in the production of the organic EL element 101.
《有機EL素子103の作製》
有機EL素子101の作製において、化合物H−33(73mg)と化合物D−55(14mg)を酢酸ノルマルプロピル(20℃蒸気圧:3.3kPa)10mlに溶解させた溶液を用いて1500rpm、30秒の条件化でスピンコート(膜厚約40nm)し、120℃、30分間窒素下で乾燥し、発光層とした以外は、同様にして有機EL素子103を作製した。
<< Production of Organic EL Element 103 >>
In production of the organic EL element 101, 1500 rpm, 30 seconds using a solution in which compound H-33 (73 mg) and compound D-55 (14 mg) were dissolved in 10 ml of normal propyl acetate (20 ° C. vapor pressure: 3.3 kPa). The organic EL device 103 was produced in the same manner except that the light-emitting layer was formed by spin coating (film thickness: about 40 nm) under the above conditions and drying under nitrogen at 120 ° C. for 30 minutes.
《有機EL素子104の作製》
有機EL素子103の作製において、化合物H−33をH−32に変更した以外は、同様にして有機EL素子104を作製した。
<< Production of Organic EL Element 104 >>
An organic EL element 104 was produced in the same manner except that the compound H-33 was changed to H-32 in the production of the organic EL element 103.
《有機EL素子105の作製》
有機EL素子103の作製において、化合物H−33をH−5に変更し、化合物D−55をD−46に変更した以外は、同様にして有機EL素子105を作製した。
<< Production of Organic EL Element 105 >>
Organic EL element 105 was similarly manufactured except that compound H-33 was changed to H-5 and compound D-55 was changed to D-46 in preparation of organic EL element 103.
《有機EL素子106の作製》
有機EL素子105の作製において、化合物D−46をD−44に変更した以外は、同様にして有機EL素子106を作製した。
<< Production of Organic EL Element 106 >>
An organic EL element 106 was produced in the same manner except that the compound D-46 was changed to D-44 in the production of the organic EL element 105.
《有機EL素子107の作製》
有機EL素子105の作製において、化合物D−46をD−24に変更した以外は、同様にして有機EL素子107を作製した。
<< Preparation of organic EL element 107 >>
An organic EL element 107 was produced in the same manner except that the compound D-46 was changed to D-24 in the production of the organic EL element 105.
《有機EL素子108の作製》
有機EL素子103の作製において、化合物H−33をH−31に変更し、化合物D−55をD−46に変更した以外は、同様にして有機EL素子105を作製した。
<< Preparation of Organic EL Element 108 >>
Organic EL element 105 was similarly manufactured except that compound H-33 was changed to H-31 and compound D-55 was changed to D-46 in preparation of organic EL element 103.
《有機EL素子109の作製》
有機EL素子108の作製において、化合物D−46をD−44に変更した以外は、同様にして有機EL素子109を作製した。
<< Production of Organic EL Element 109 >>
An organic EL element 109 was produced in the same manner as in the production of the organic EL element 108, except that the compound D-46 was changed to D-44.
《有機EL素子110の作製》
有機EL素子108の作製において、化合物D−46をD−24に変更した以外は、同様にして有機EL素子110を作製した。
<< Production of Organic EL Element 110 >>
An organic EL element 110 was produced in the same manner except that the compound D-46 was changed to D-24 in the production of the organic EL element 108.
《有機EL素子111の作製》
有機EL素子104の作製において、発光層形成に使用する溶媒の酢酸ノルマルプロピルを酢酸ブチルに変更した以外は、同様にして有機EL素子111を作製した。
<< Production of Organic EL Element 111 >>
In the production of the organic EL element 104, the organic EL element 111 was produced in the same manner except that the solvent used for forming the light emitting layer was changed from normal propyl acetate to butyl acetate.
《有機EL素子112の作製》
有機EL素子110の作製において、発光層形成に使用する溶媒の酢酸ノルマルプロピルを酢酸ブチル(20℃蒸気圧:1.1kPa)に変更した以外は、同様にして有機EL素子112を作製した。
<< Production of Organic EL Element 112 >>
In the production of the organic EL element 110, the organic EL element 112 was produced in the same manner except that the normal propyl acetate solvent used for forming the light emitting layer was changed to butyl acetate (20 ° C. vapor pressure: 1.1 kPa).
《有機EL素子の評価》
得られた有機EL素子101〜112を以下のようにして評価を行った。結果を表に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
The obtained organic EL elements 101 to 112 were evaluated as follows. The results are shown in the table.
(発光ドーパントの平均濃度)
各素子について、発光層内をダイナミックSIMSで、発光ドーパントの金属原子(D−24及びD−55ではイリジウム、D−44及びD−46では白金を指す)と炭素の素子内分布を測定した。なお、ダイナミックSIMSは、陽極に近い側から陰極に近い側に向けての深さ方向を測定した。各素子の発光層内の全発光ドーパントの平均濃度を求め、0〜5nm及び0〜10nmの範囲の発光ドーパントの平均濃度が、当該全発光ドーパントの平均濃度に対し50%以上であるかを調べた。各素子において、以下とした。
(Average concentration of luminescent dopant)
For each device, the inside of the light emitting layer was measured by dynamic SIMS, and the distribution of metal atoms of the light emitting dopant (iridium for D-24 and D-55, platinum for D-44 and D-46) and carbon was measured. The dynamic SIMS measured the depth direction from the side close to the anode toward the side close to the cathode. Obtain the average concentration of all luminescent dopants in the luminescent layer of each device, and examine whether the average concentration of luminescent dopants in the range of 0-5 nm and 0-10 nm is 50% or more with respect to the average concentration of all luminescent dopants. It was. In each element, the following was set.
×:0〜5nmの発光ドーパントの平均濃度は発光層内全発光ドーパントの平均濃度に対し50%以上でない場合
○:0〜5nmの発光ドーパントの平均濃度は発光層内全発光ドーパントの平均濃度に対し50%以上であるが、0〜10nmの平均濃度は発光層内全発光ドーパントの平均濃度に対し50%以上でない場合
◎:0〜10nmの発光ドーパントの平均濃度は発光層内全発光ドーパントの平均濃度に対し50%以上である場合。
X: When the average concentration of the light-emitting dopant of 0 to 5 nm is not 50% or more with respect to the average concentration of all the light-emitting dopants in the light-emitting layer ○: The average concentration of the light-emitting dopant of 0 to 5 nm is the average concentration of all the light-emitting dopants in the light-emitting layer On the other hand, when the average concentration of 0 to 10 nm is not 50% or more with respect to the average concentration of all the light emitting dopants in the light emitting layer, the average concentration of the light emitting dopant of 0 to 10 nm is that of all the light emitting dopants in the light emitting layer. When it is 50% or more of the average concentration.
(発光輝度)
有機EL素子の温度23℃、10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)を測定した。発光輝度は有機エレクトロルミネッセンス素子101を100とした時の相対値で表した。発光輝度については、CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて測定した。
(Luminance brightness)
The light emission luminance (cd / m 2 ) when a temperature of 23 ° C. and a DC voltage of 10 V were applied to the organic EL element was measured. The light emission luminance is expressed as a relative value when the organic electroluminescence element 101 is 100. The light emission luminance was measured using CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing).
(駆動電圧)
駆動電圧とは、2.5mA/cm2で駆動した時の電圧で、有機エレクトロルミネッセンス素子101を100とした時の相対値で表した。
(Drive voltage)
The driving voltage is a voltage when driving at 2.5 mA / cm 2 , and is expressed as a relative value when the organic electroluminescence element 101 is 100.
(電圧上昇率)
10mA/cm2の一定電流で駆動したときに、初期電圧と100時間後の電圧を測定した。初期電圧を100とし、初期電圧に対する100時間後の電圧の相対値を電圧上昇率とした。
(Voltage increase rate)
When driven at a constant current of 10 mA / cm 2 , the initial voltage and the voltage after 100 hours were measured. The initial voltage was 100, and the relative value of the voltage after 100 hours with respect to the initial voltage was defined as the voltage increase rate.
表1からわかるように、本発明の有機EL素子では、比較に比べ低電圧駆動で発光輝度が高いことが明らかである。また、定電流駆動したときの電圧上昇が少なく、良好な素子であることがわかった。 As can be seen from Table 1, it is clear that the organic EL device of the present invention is driven at a lower voltage and has higher emission luminance than the comparison. In addition, it was found that the device was a good element with little increase in voltage when driven at a constant current.
実施例2
《有機EL素子201の作製》
有機EL素子103の作製において、正孔輸送層と発光層の間に、下記のように電子阻止層を成膜した以外は同様にして有機EL素子201を作製した。
Example 2
<< Production of Organic EL Element 201 >>
In the production of the organic EL element 103, an organic EL element 201 was produced in the same manner except that an electron blocking layer was formed between the hole transport layer and the light emitting layer as described below.
(有機EL素子201における電子阻止層の成膜)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、正孔輸送層上に化合物EB−1(50mg)をトルエン10mlに溶解させた溶液を用いて1500rpm、30秒の条件下でスピンコート(膜厚約20nm)し、120℃、30分間窒素下で乾燥し、電子阻止層(EBL)を設けた。
(Deposition of an electron blocking layer in the organic EL element 201)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, spin coating (thickness: about 20 nm) was performed at 1500 rpm for 30 seconds using a solution in which compound EB-1 (50 mg) was dissolved in 10 ml of toluene on the hole transport layer. And dried at 120 ° C. for 30 minutes under nitrogen to provide an electron blocking layer (EBL).
《有機EL素子202の作製》
有機EL素子103の作製において、発光層と電子輸送層の間に、下記のように正孔阻止層を成膜した以外は、同様にして有機EL素子202を作製した。
<< Production of Organic EL Element 202 >>
In the production of the organic EL element 103, an organic EL element 202 was produced in the same manner except that a hole blocking layer was formed between the light emitting layer and the electron transport layer as described below.
(有機EL素子202における正孔阻止層の成膜)
窒素雰囲気下のグローブボックス中で、発光層上に化合物HB−1を2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール10mlに溶解させた溶液を用いて1500rpm、30秒の条件化でスピンコート(膜厚約20nm)し、120℃、30分間窒素下で乾燥し、正孔阻止層(HBL)を設けた。
(Film formation of hole blocking layer in organic EL element 202)
In a glove box under a nitrogen atmosphere, spin coating (film) was performed at 1500 rpm for 30 seconds using a solution in which compound HB-1 was dissolved in 10 ml of 2,2,3,3-tetrafluoropropanol on the light emitting layer. And dried at 120 ° C. for 30 minutes under nitrogen to provide a hole blocking layer (HBL).
《有機EL素子203の作製》
有機EL素子103の作製において、正孔輸送層と発光層の間に電子阻止層、発光層と電子輸送層の間に正孔輸送層を前述した有機素子201及び202のように成膜した以外は同様にして有機EL素子203を作製した。
<< Production of Organic EL Element 203 >>
In the production of the organic EL element 103, an electron blocking layer was formed between the hole transport layer and the light emitting layer, and a hole transport layer was formed between the light emitting layer and the electron transport layer as in the organic elements 201 and 202 described above. In the same manner, an organic EL element 203 was produced.
《有機EL素子の評価》
得られた有機EL素子201〜203を実施例1と同じ評価方法で評価を行った。結果を表2に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
The obtained organic EL elements 201 to 203 were evaluated by the same evaluation method as in Example 1. The results are shown in Table 2.
表2からわかるように、本発明の有機EL素子は隣接層が正孔輸送層以外であっても発光輝度が高く、低駆動電圧であり、且つ定電流駆動したときの電圧上昇が少なく、良好な素子であることがわかった。 As can be seen from Table 2, the organic EL device of the present invention has high emission luminance even when the adjacent layer is other than the hole transport layer, has a low driving voltage, and has a small voltage increase when driven at a constant current. It turned out to be a simple element.
10 基板
20 陽極
30 正孔注入層
40 正孔輸送層
50 発光層
51 発光層内に含まれる全発光ドーパントの平均濃度に対して50%以上の平均濃度である範囲
60 電子輸送層
70 電子注入層
80 陰極
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