JP2020098925A - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】輝度寿命に優れる有機EL素子を提供する。【解決手段】有機EL材料及び1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含有する有機EL素子であって、有機EL素子中における、有機EL材料の体積(cm3)に対する溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1)を満たすことを特徴とする、有機EL素子。5<XA≦2650(1)【選択図】なし
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。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」と表記する。)は、発光効率が高く、駆動電圧が低いことから、ディスプレイ及び照明の用途に好適に使用することが可能であり、研究開発が盛んに行われている。有機EL素子の発光層に用いる可溶性の発光性化合物と、溶媒とを含有する組成物を用いることで、インクジェット印刷法に代表される吐出型の塗布法を用いて発光層を形成することができる。そして、吐出型の塗布法を用いて発光層を形成することにより、大面積の有機EL素子を簡易なプロセスで製造することができる。そのため、可溶性の発光性化合物と溶媒が種々検討されている。
特許文献1には可溶性の発光性化合物を改良することにより、素子特性を向上させる検討がなされているが、未だ十分な素子特性を得られていなかった。
また、塗布法を用いて有機EL素子を製造する場合、均一な発光層を成膜するためにはインクの乾燥挙動を精密に制御することが必要であり、一般に、インクをゆっくり乾燥させるスロードライ性が求められる。そのために、インクの溶媒として高沸点溶媒を含む溶媒が用いられている。しかし、高沸点溶媒が発光材料中に残存する場合に、該高沸点溶媒が有機EL素子の特性に与える影響については明らかにされていなかった。
これまで前記塗布法に合わせた数々の発光性化合物と溶媒が検討されているが、いまだ素子特性が十分ではなく、更なる素子特性の向上が必要とされている。
本発明は、有機EL素子特性のうち、特に輝度寿命に優れる有機EL素子を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するべく、有機EL素子中の高沸点溶媒の含有量(残存量)が当該有機EL素子の輝度寿命にどのような影響を与えるかについて検討した。その結果、有機EL素子中における、有機EL材料の体積に対する高沸点溶媒の含有量(残存量)の割合が、有機EL素子の輝度寿命と相関があることを見出した。かかる知見に基づいて、さらに検討を加えて本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記の有機EL素子及びその製造方法を提供する。
[1]有機EL材料及び1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含有する有機EL素子であって、有機EL素子中における、有機EL材料の体積(cm3)に対する溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1)を満たすことを特徴とする、有機EL素子。
5<XA≦2650 (1)
[2]有機EL素子が、基板、電極及び2以上の有機EL材料層を有し、1以上の有機EL材料層に溶媒Aを含有する、[1]に記載の有機EL素子。
[3]有機EL材料層が、正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を含み、少なくとも発光層に溶媒Aを含有する、[2]に記載の有機EL素子。
[4]溶媒Aが、炭化水素溶媒、アルコール溶媒、エステル溶媒、ケトン溶媒、エーテル溶媒、窒素原子を含む溶媒、及び硫黄原子を含む溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[3]のいずれかに記載の有機EL素子。
[5]有機EL材料が、式(Y)で表される化合物、式(H−1)で表される化合物、及び式(Ir−1)〜(Ir−5)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[4]のいずれかに記載の有機EL素子。
[6]基板上に電極及び2以上の有機EL材料層を有する有機EL素子の製造方法であって、1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒と有機EL材料とを含有する溶液(インク)を塗布及び乾燥させて、1以上の有機EL材料層を形成し、有機EL素子中の有機EL材料の体積(cm3)に対する有機EL素子中の溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1):
5<XA≦2650 (1)
を満たすように調整することを特徴とする、製造方法。
[1]有機EL材料及び1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含有する有機EL素子であって、有機EL素子中における、有機EL材料の体積(cm3)に対する溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1)を満たすことを特徴とする、有機EL素子。
5<XA≦2650 (1)
[2]有機EL素子が、基板、電極及び2以上の有機EL材料層を有し、1以上の有機EL材料層に溶媒Aを含有する、[1]に記載の有機EL素子。
[3]有機EL材料層が、正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を含み、少なくとも発光層に溶媒Aを含有する、[2]に記載の有機EL素子。
[4]溶媒Aが、炭化水素溶媒、アルコール溶媒、エステル溶媒、ケトン溶媒、エーテル溶媒、窒素原子を含む溶媒、及び硫黄原子を含む溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[3]のいずれかに記載の有機EL素子。
[5]有機EL材料が、式(Y)で表される化合物、式(H−1)で表される化合物、及び式(Ir−1)〜(Ir−5)で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種である、[1]〜[4]のいずれかに記載の有機EL素子。
[6]基板上に電極及び2以上の有機EL材料層を有する有機EL素子の製造方法であって、1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒と有機EL材料とを含有する溶液(インク)を塗布及び乾燥させて、1以上の有機EL材料層を形成し、有機EL素子中の有機EL材料の体積(cm3)に対する有機EL素子中の溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1):
5<XA≦2650 (1)
を満たすように調整することを特徴とする、製造方法。
本発明によれば、輝度寿命に優れる有機EL素子を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
1.共通する用語の説明
本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
「Me」はメチル基、「Et」はエチル基、「Bu」はブチル基、「i-Pr」はイソプロピル基、「t-Bu」はtert-ブチル基を表す。
金属錯体を表す式中、中心金属との結合を表す実線は、共有結合又は配位結合を意味する。
「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×108である重合体を意味する。
「低分子化合物」とは、分子量分布を有さず、分子量が1×104以下の化合物を意味する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上(さらに2個以上)存在する単位を意味する。
本明細書で共通して用いられる用語は、特記しない限り、以下の意味である。
「Me」はメチル基、「Et」はエチル基、「Bu」はブチル基、「i-Pr」はイソプロピル基、「t-Bu」はtert-ブチル基を表す。
金属錯体を表す式中、中心金属との結合を表す実線は、共有結合又は配位結合を意味する。
「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が1×103〜1×108である重合体を意味する。
「低分子化合物」とは、分子量分布を有さず、分子量が1×104以下の化合物を意味する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上(さらに2個以上)存在する単位を意味する。
「有機EL材料」とは、基板、陽極、陰極を除く、正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、電子輸送材料、電子注入材料等の有機EL素子に用いられる材料を意味する。当該材料は、通常、塗布法で形成される材料である。当該材料は、素子のデバイス構造に応じて変更可能である。前記有機EL材料は、それぞれ低分子材料(低分子化合物)であっても高分子材料(高分子化合物)であってもよい。
「アルキル基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。直鎖のアルキル基の炭素原子数は、通常1〜50であり、分岐のアルキル基の炭素原子数は、通常3〜50である。「アルキル基」としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、2-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、2-エチルブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、3-プロピルヘプチル基、デシル基、3,7-ジメチルオクチル基、2-エチルオクチル基、2-ヘキシルデシル基、ドデシル基が挙げられる。「アルキル基」は、置換基を有していてもよい。
「シクロアルキル基」の炭素原子数は、通常3〜50である。「シクロアルキル基」としては、例えば、シクロヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基が挙げられる。「シクロアルキル基」は、置換基を有していてもよい。
「アリール基」は、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団を意味する。アリール基の炭素原子数は、通常6〜60である。「アリール基」としては、例えば、フェニル基、1-ナフチル基、2-ナフチル基、1-アントラセニル基、2-アントラセニル基、9-アントラセニル基、1-ピレニル基、2-ピレニル基、4-ピレニル基、2-フルオレニル基、3-フルオレニル基、4-フルオレニル基、2-フェニルフェニル基、3-フェニルフェニル基、4-フェニルフェニル基が挙げられる。「アリール基」は、置換基を有していてもよい。
「アルコキシ基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。直鎖のアルコキシ基の炭素原子数は、通常1〜40であり、分岐のアルコキシ基の炭素原子数は、通常3〜40である。「アルコキシ基」としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、イソブチルオキシ基、tert-ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7-ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が挙げられる。「アルコキシ基」は、置換基を有していてもよい。
「シクロアルコキシ基」の炭素原子数は、通常3〜40である。「シクロアルコキシ基」としては、例えば、シクロヘキシルオキシ基が挙げられる。「シクロアルコキシ基」は、置換基を有していてもよい。
「アリールオキシ基」の炭素原子数は、通常6〜60である。「アリールオキシ基」としては、例えば、フェノキシ基、1-ナフチルオキシ基、2-ナフチルオキシ基、1-アントラセニルオキシ基、9-アントラセニルオキシ基、1-ピレニルオキシ基が挙げられる。「アリールオキシ基」は、置換基を有していてもよい。
「p価の複素環基」(pは、1以上の整数を表す。)とは、複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちp個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。
1価の複素環基の炭素原子数は、通常、2〜60である。
1価の複素環基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基が挙げられる。「1価の複素環基」は、置換基を有していてもよい。
1価の複素環基の炭素原子数は、通常、2〜60である。
1価の複素環基としては、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、ピリミジニル基、トリアジニル基が挙げられる。「1価の複素環基」は、置換基を有していてもよい。
「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。
「アミノ基」は、置換基を有していてもよい。「置換アミノ基」としては、例えば、ジアルキルアミノ基、ジシクロアルキルアミノ基及びジアリールアミノ基が挙げられる。具体的には、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(4-メチルフェニル)アミノ基、ビス(4-tert-ブチルフェニル)アミノ基、ビス(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)アミノ基が挙げられる。
「アルケニル基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。直鎖のアルケニル基の炭素原子数は、通常2〜30であり、分岐のアルケニル基の炭素原子数は、通常3〜30である。「アルケニル基」としては、例えば、ビニル基、1-プロペニル基、2-プロペニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、3-ペンテニル基、4-ペンテニル基、1-ヘキセニル基、5-ヘキセニル基、7-オクテニル基が挙げられる。「アルケニル基」は、置換基を有していてもよい。
「シクロアルケニル基」の炭素原子数は、通常3〜30である。「シクロアルケニル基」は、置換基を有していてもよい。
「アルキニル基」は、直鎖及び分岐のいずれでもよい。アルキニル基の炭素原子数は、通常2〜20であり、分岐のアルキニル基の炭素原子数は、通常4〜30である。「アルキニル基」としては、例えば、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、3-ペンチニル基、4-ペンチニル基、1-ヘキシニル基、5-ヘキシニル基が挙げられる。「アルキニル基」は、置換基を有していてもよい。
「シクロアルキニル基」の炭素原子数は、通常4〜30である。「シクロアルキニル基」は、置換基を有していてもよい。
「アリーレン基」は、芳香族炭化水素から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子2個を除いた残りの原子団を意味する。アリーレン基の炭素原子数は、通常、6〜60である。「アリーレン基」としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、ナフタセンジイル基、フルオレンジイル基、ピレンジイル基、ペリレンジイル基、クリセンジイル基が挙げられ、これらの基が複数結合した基を含む。「アリーレン基」は、置換基を有していてもよい。
「2価の複素環基」の炭素原子数は、通常、2〜60である。「2価の複素環基」としては、例えば、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フラン、チオフェン、アゾール、ジアゾール、トリアゾールから、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち2個の水素原子を除いた2価の基が挙げられ、これらの基が複数結合した基を含む。「2価の複素環基」は、置換基を有していてもよい。
「架橋基」とは、加熱、紫外線照射、近紫外線照射、可視光照射、赤外線照射、ラジカル反応等に供することにより、新たな結合を生成することが可能な基である。架橋基は、好ましくは、式(B-1)-(B-17)のいずれかで表される基であり、これらの基は、置換基を有していてもよい。
「置換基」とは、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基又はシクロアルキニル基を表す。置換基は架橋基であってもよい。
2.有機EL素子
<有機EL素子>
本発明の有機EL素子は、有機EL材料及び1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含有し、有機EL素子中における、有機EL材料の体積(cm3)に対する溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1)を満たすことを特徴とする。
5<XA≦2650 (1)
<有機EL素子>
本発明の有機EL素子は、有機EL材料及び1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含有し、有機EL素子中における、有機EL材料の体積(cm3)に対する溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1)を満たすことを特徴とする。
5<XA≦2650 (1)
有機EL素子中における有機EL材料の体積(cm3)とは、有機EL素子中に含まれる有機EL材料の全体積を意味する。この体積は、後述するように発光面積と膜厚とから算出することができる。
また、有機EL素子中における溶媒Aの含有量(μg)とは、有機EL素子中に含まれる溶媒Aの全重量を意味する。この溶媒Aの含有量は、例えば、後述するヘッドスペースガスクロマトグラフィー法を用いて測定することができる。
XAの下限値は10が好ましく、14がより好ましく、18がさらに好ましい。XAの上限値は2600が好ましく、2400がより好ましく、2000がさらに好ましく、1800が特に好ましい。なお、これらの下限値と上限値それぞれは任意に組み合わせることができる。有機EL素子中に含まれる溶媒Aが2種以上の場合は、それぞれの含有量の総和が式(1)を満たすものである。
XAの他の好適な範囲として、下限値は10が好ましく、14がより好ましく、18がさらに好ましい。上限値は150が好ましく、100がより好ましく、80がさらに好ましく、70が特に好ましく、65がとりわけ好ましく、60がとりわけより好ましい。これらは、有機EL材料を含む有機EL材料層のうちの少なくとも1層(好ましくは、発光層)における有機EL材料が高分子化合物を主成分とする場合によく当てはまる。
ここで、有機EL材料を含む有機EL材料層のうちの少なくとも1層における有機EL材料が高分子化合物を主成分とする場合とは、有機EL材料を含む有機EL材料層のうちの少なくとも1層において、該1層に含まれる有機EL材料の合計の含有量を100重量部とした場合に、高分子化合物の含有量が50重量部より多いことを意味し、好ましくは51重量部以上であり、より好ましくは55重量部以上であり、70重量部以上であってもよく、80重量部以上であってもよく、90重量部以上であってもよく、95重量部以上であってもよく、100重量部であってもよい。
また、XAの他の好適な範囲として、下限値は10が好ましく、50がより好ましく、100がさらに好ましく、150が特に好ましい。上限値は2600が好ましく、2400がより好ましく、2000がさらに好ましく、1800が特に好ましい。これらは、有機EL材料を含む有機EL材料層のうちの少なくとも1層(好ましくは、発光層)における有機EL材料が低分子化合物を主成分とする場合によく当てはまる。
ここで、有機EL材料を含む有機EL材料層のうちの少なくとも1層における有機EL材料が低分子化合物を主成分とする場合とは、有機EL材料を含む有機EL材料層のうちの少なくとも1層において、該1層に含まれる有機EL材料の合計の含有量を100重量部とした場合に、低分子化合物の含有量が50重量部より多いことを意味し、好ましくは51重量部以上であり、より好ましくは60重量部以上であり、さらに好ましくは80重量部以上であり、特に好ましくは95重量部以上であり、100重量部であってもよい。
本発明の有機EL素子は、例えば、基板上に、陽極、陰極、及び有機EL材料を含む有機EL材料層を2以上(さらに3以上)有している。通常、陽極と陰極の間に有機EL材料層を有している。有機EL材料層としては、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。正孔注入性及び正孔輸送性の観点からは、陽極と発光層との間に、正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも1層を有することが好ましく、電子注入性及び電子輸送性の観点からは、陰極と発光層の間に、電子注入層及び電子輸送層の少なくとも1層を有することが好ましい。
正孔輸送層、電子輸送層、発光層、正孔注入層、及び電子注入層のそれぞれを構成する有機EL材料は、各層の機能に応じて選択することができ、高分子化合物及び低分子化合物からなる群より選択することができる。例えば、有機EL材料が高分子化合物を主成分とする場合は、有機EL材料層の層構成として、正孔注入層、正孔輸送層、発光層等が挙げられる。また、有機EL材料が低分子化合物を主成分とする場合は、有機EL材料層の層構成として、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が挙げられる。
有機EL素子中、発光層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層等の有機EL材料層の少なくとも1つの層(特に、発光層)は、例えば、後述する低分子化合物及び高分子化合物からなる群より選択される有機EL材料を含み、通常、この有機EL材料と溶媒Aを含む溶媒とを含有する溶液状態から塗布法により成膜される。つまり、複数の有機EL材料層のうち1以上の層には溶媒Aを含有する。さらに、有機EL材料層は、必要に応じ、酸化防止剤等の添加剤を含有していてもよい。
<1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒A>
1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒A(以下、「溶媒A」とも表記する。)は、本発明の有機EL素子中、具体的には有機EL素子中の有機EL材料層の少なくとも1層に含まれている。溶媒Aは、1気圧下での沸点の下限値は255℃が好ましく、260℃がより好ましく、265℃がさらに好ましく、270℃が特に好ましい。その沸点の上限値は320℃が好ましく、310℃がより好ましく、300℃が特に好ましい。上限値及び下限値は任意の組み合わせを選択することができる。
1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒A(以下、「溶媒A」とも表記する。)は、本発明の有機EL素子中、具体的には有機EL素子中の有機EL材料層の少なくとも1層に含まれている。溶媒Aは、1気圧下での沸点の下限値は255℃が好ましく、260℃がより好ましく、265℃がさらに好ましく、270℃が特に好ましい。その沸点の上限値は320℃が好ましく、310℃がより好ましく、300℃が特に好ましい。上限値及び下限値は任意の組み合わせを選択することができる。
溶媒Aとしては、有機EL材料(前記高分子化合物、低分子化合物等)を溶解又は均一に分散できる有機溶媒が挙げられる。このような有機溶媒として、例えば、炭化水素溶媒、アルコール溶媒(一価アルコール溶媒、多価アルコール溶媒)、エステル溶媒、ケトン溶媒、エーテル溶媒、窒素原子を含む溶媒、硫黄原子を含む溶媒等から選択することができる。そのうち、脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒、一価アルコール溶媒、多価アルコール溶媒、芳香族エステル溶媒、脂肪族−脂肪族エーテル溶媒、芳香族−芳香族エーテル溶媒、硫黄原子を含む溶媒等が好ましい。
沸点が250℃以上を有する脂肪族炭化水素溶媒としては、例えば、n−テトラデカン(沸点:253℃)が挙げられ、芳香族炭化水素溶媒としては、例えば、n−オクチルベンゼン(沸点:250℃)、n−ノニルベンゼン(沸点:282℃)、n−デシルベンゼン(沸点:298℃)、n−ウンデシルベンゼン(沸点:316℃)、n−ドデシルベンゼンが挙げられる。これらのうち、芳香族炭化水素溶媒が好ましく、n−デシルベンゼン、n−ウンデシルベンゼン、n−ドデシルベンゼンがより好ましく、n−デシルベンゼン、n−ドデシルベンゼンがさらに好ましい。
沸点が250℃以上を有する一価アルコール溶媒としては、例えば、1−ドデカノール(沸点:259℃)が挙げられ、多価アルコール溶媒としては、例えば、グリセリン(沸点:290℃)、1,6−ヘキサンジオール(沸点:250℃)が挙げられる。これらのうち、多価アルコール溶媒が好ましい。
沸点が250℃以上を有する芳香族エステル溶媒としては、例えば、安息香酸n−ブチル(沸点:250℃)、安息香酸tert−ブチル、安息香酸n−ペンチル、安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)、フタル酸ジメチル(沸点:282℃)、フタル酸ジエチル(沸点:302℃)が挙げられる。これらのうち、安息香酸n−ペンチル、安息香酸n−ヘキシル、フタル酸ジメチルが好ましく、安息香酸n−ヘキシルがより好ましい。
沸点が250℃以上を有する脂肪族−脂肪族エーテル溶媒としては、例えば、テトラエチレングリコールジメチルエーテル(沸点:276℃)、芳香族−芳香族エーテル溶媒としては3−フェノキシトルエン(沸点:272℃)が挙げられる。これらのうち、芳香族−芳香族エーテル溶媒が好ましい。
沸点が250℃以上を有する硫黄原子を含む溶媒としては、例えば、スルホラン(沸点:285℃)が挙げられる。
有機EL素子には、250℃以上の沸点を有する溶媒Aを1種又は2種以上含有していてもよい。
<ヘッドスペースガスクロマトグラフィー法>
前記有機EL素子中に含まれる溶媒Aは、例えば、ヘッドスペースガスクロマトグラフィー法で測定することができる。ガスクロマトグラフィー法と同様に、あらかじめ取得した検量線とAREA面積から目的とする有機溶媒を定量することができる。具体的な測定方法・定量手法は、以下の通りである。
前記有機EL素子中に含まれる溶媒Aは、例えば、ヘッドスペースガスクロマトグラフィー法で測定することができる。ガスクロマトグラフィー法と同様に、あらかじめ取得した検量線とAREA面積から目的とする有機溶媒を定量することができる。具体的な測定方法・定量手法は、以下の通りである。
測定したい有機EL素子の表面、裏面、側面をアセトンなどの溶媒を含んだ布などで軽く拭き取り、付着している不純物を除去する。次いで、後述する方法で該有機EL素子中の有機EL材料の体積を測定する。次いで、該有機EL素子をミルなどにて粉砕し、ヘッドスペース用バイアル瓶内に所定量封入し測定サンプルを作製する。ヘッドスペースオートサンプラーを付したガスクロマトグラフィー質量分析計を用いて、スキャン測定にて含有する溶媒ピークのm/zを特定し、溶媒種を特定する。特定した溶媒種の標準品を用いて含有量とガスクロマトグラフィーで測定されるAREA面積値との検量線を作成する。特定されたm/z付近の詳細測定を実施し、測定サンプルに含有される溶媒種のAREA面積値を測定し、前記検量線から含有量を算出する。
<有機EL材料の体積評価(面積・膜厚評価手法)>
有機EL素子中の有機EL材料の体積は、例えば、発光面積と膜厚とから算出することができる。前記発光面積は電気的に確認することもできるし、偏光顕微鏡などにより確認することもできる。膜厚はLCRメーターや段差計などでも確認することもできるし、電子顕微鏡などを用いた断面観察でも確認することができる。
有機EL素子中の有機EL材料の体積は、例えば、発光面積と膜厚とから算出することができる。前記発光面積は電気的に確認することもできるし、偏光顕微鏡などにより確認することもできる。膜厚はLCRメーターや段差計などでも確認することもできるし、電子顕微鏡などを用いた断面観察でも確認することができる。
<高分子化合物>
有機EL材料が高分子化合物を含む場合、高分子化合物としては、例えば、式(Y)で表される構成単位を含む高分子化合物が挙げられる。
有機EL材料が高分子化合物を含む場合、高分子化合物としては、例えば、式(Y)で表される構成単位を含む高分子化合物が挙げられる。
ArY1で表されるアリーレン基は、好ましくは、フェニレン基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基又はフルオレンジイル基であり、より好ましくは、フェニレン基又はフルオレンジイル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。 ArY1で表される2価の複素環基は、好ましくは、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、フェノキサジン又はフェノチアジンから、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち2個の水素原子を除いた2価の基であり、より好ましくは、ピリジン、ジアザベンゼン又はトリアジンから、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうち2個の水素原子を除いた2価の基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。 ArY1で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基の好ましい範囲、より好ましい範囲は、それぞれ、前述のArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の好ましい範囲、より好ましい範囲と同様である。少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基は、置換基を有していてもよい。
「少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基」としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。これらは置換基を有していてもよい。
ArY1で表される基が有していてもよい置換基は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
ArY1で表される基が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基は、好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
ArY1で表される基が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基は、好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、以下に記載する式(Y-1)〜(Y-10)で表される構成単位が挙げられる。本発明に係る有機EL素子の輝度寿命の観点からは、好ましくは式(Y-1)〜(Y-3)で表される構成単位であり、電子輸送性の観点からは、好ましくは式(Y-4)〜(Y-7)で表される構成単位であり、正孔輸送性の観点からは、好ましくは式(Y-8)〜(Y-10)で表される構成単位である。
[式中、
RY1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY1は、同一でも異なっていてもよく、隣接するRY1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
XY1は、−C(RY2)2−、−C(RY2)=C(RY2)−又はC(RY2)2−C(RY2)2−で表される基を表す。RY2は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY2は、同一でも異なっていてもよく、RY2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。]
RY1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY1は、同一でも異なっていてもよく、隣接するRY1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
XY1は、−C(RY2)2−、−C(RY2)=C(RY2)−又はC(RY2)2−C(RY2)2−で表される基を表す。RY2は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY2は、同一でも異なっていてもよく、RY2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。]
RY1は、好ましくは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY2は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY2は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
XY1において、−C(RY2)2−で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは両方がアルキル基若しくはシクロアルキル基、両方がアリール基、両方が1価の複素環基、又は、一方がアルキル基若しくはシクロアルキル基で他方がアリール基若しくは1価の複素環基であり、より好ましくは一方がアルキル基若しくはシクロアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。2個存在するRY2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、RY2が環を形成する場合、−C(RY2)2−で表される基としては、好ましくは式(Y-A1)〜(Y-A5)で表される基であり、より好ましくは式(Y-A4)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
XY1において、−C(RY2)=C(RY2)−で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは両方がアルキル基若しくはシクロアルキル基、又は、一方がアルキル基若しくはシクロアルキル基で他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
XY1において、−C(RY2)2−C(RY2)2−で表される基中の4個のRY2は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基又はシクロアルキル基である。複数あるRY2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、RY2が環を形成する場合、−C(RY2)2−C(RY2)2−で表される基は、好ましくは式(Y-B1)〜(Y-B5)で表される基であり、より好ましくは式(Y-B3)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
XY1は、好ましくは−C(RY2)2−で表される基である。
式(Y−1)で表される構成単位は、好ましくは下記の式(Y−1’)で表される構成単位である。式(Y−2)で表される構成単位は、好ましくは下記の式(Y−2’)で表される構成単位である。式(Y−3)で表される構成単位は、好ましくは下記の式(Y−3’)で表される構成単位である。
[式中、RY1及びXY1は前記と同じ意味を表す。
RY11は、フッ素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基又は置換アミノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY11は、同一であってもよく異なっていてもよい。]
RY11は、フッ素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基又は置換アミノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY11は、同一であってもよく異なっていてもよい。]
RY11は、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、さらに好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、
RY1は前記と同じ意味を表す。
RY3は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
RY1は前記と同じ意味を表す。
RY3は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
RY3は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、
RY1は前記と同じ意味を表す。
RY4は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
RY1は前記と同じ意味を表す。
RY4は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
RY4は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RY1〜RY4及びRY11で表される基が有していてもよい置換基の好ましい範囲は、ArY1で表される基が有していてもよい置換基の好ましい範囲と同様である。
RY1〜RY4及びRY11で表される基が有していてもよい置換基の好ましい範囲は、ArY1で表される基が有していてもよい置換基の好ましい範囲と同様である。
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、式(Y-101)〜(Y-120)で表されるアリーレン基からなる構成単位、式(Y-201)〜(Y-206)で表される2価の複素環基からなる構成単位、式(Y-301)〜(Y-304)で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基からなる構成単位が挙げられる。
式(Y)で表される構成単位であって、ArY1がアリーレン基である構成単位は、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.1〜100モル%であり、より好ましくは1〜99モル%であり、さらに好ましくは30〜95モル%であり、特に好ましくは50〜90モル%であり、0.5〜80モル%であってもよく、30〜60モル%であってもよい。
式(Y)で表される構成単位であって、ArY1が2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基である構成単位は、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5〜30モル%であり、より好ましくは3〜20モル%である。
式(Y)で表される構成単位であって、ArY1が2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基である構成単位は、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5〜30モル%であり、より好ましくは3〜20モル%である。
式(Y)で表される構成単位は、高分子化合物中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
式(Y)で表される構成単位を含む高分子化合物は、正孔輸送性が優れるので、更に、下記式(X)で表される構成単位を含むことが好ましい。
[式中、
aX1及びaX2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、または、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基または1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX2及びRX3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
aX1及びaX2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基または2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、または、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基または1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX2及びRX3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
aX1は、通常0〜5の整数であり、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0又は1である。aX2は、通常0〜5の整数であり、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0である。
RX1、RX2及びRX3の好ましい範囲、より好ましい範囲は、RY4の好ましい範囲、より好ましい範囲と同様である。
ArX1、ArX2、ArX3及びArX4で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の好ましい範囲、より好ましい範囲は、それぞれ、ArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基の好ましい範囲、より好ましい範囲と同様である。
ArX2及びArX4で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基の例及び好ましい範囲等は、ArY1で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基の例及び好ましい範囲等と同様である。
ArX1、ArX2、ArX3及びArX4は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
ArX1〜ArX4及びRX1〜RX3で表される基が有してもよい置換基の好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基の好ましい範囲と同様である。
式(X)で表される構成単位は、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.1〜99モル%であり、より好ましくは1〜50モル%であり、さらに好ましくは5〜30モル%である
ArX2及びArX4で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基の例及び好ましい範囲等は、ArY1で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基の例及び好ましい範囲等と同様である。
ArX1、ArX2、ArX3及びArX4は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
ArX1〜ArX4及びRX1〜RX3で表される基が有してもよい置換基の好ましい範囲は、ArY1で表される基が有してもよい置換基の好ましい範囲と同様である。
式(X)で表される構成単位は、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.1〜99モル%であり、より好ましくは1〜50モル%であり、さらに好ましくは5〜30モル%である
式(Y)で表される構成単位は、高分子化合物中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
<低分子化合物>
有機EL材料が低分子化合物を含む場合、低分子化合物としては、例えば、式(H−1)で表される低分子化合物が挙げられる。
[式中、
ArH1及びArH2は、それぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
nH1及びnH2は、それぞれ独立に、0又は1を表す。nH1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。複数存在するnH2は、同一でも異なっていてもよい。 nH3は、0以上10以下の整数を表す。
LH1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、−[C(RH11)2]nH11−で表される基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。LH1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。nH11は、1以上10以下の整数を表す。RH11は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRH11は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。
LH2は、−N(−LH21−RH21)−で表される基を表す。LH2が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。LH21は、単結合、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RH21は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
有機EL材料が低分子化合物を含む場合、低分子化合物としては、例えば、式(H−1)で表される低分子化合物が挙げられる。
[式中、
ArH1及びArH2は、それぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
nH1及びnH2は、それぞれ独立に、0又は1を表す。nH1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。複数存在するnH2は、同一でも異なっていてもよい。 nH3は、0以上10以下の整数を表す。
LH1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、−[C(RH11)2]nH11−で表される基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。LH1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。nH11は、1以上10以下の整数を表す。RH11は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRH11は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。
LH2は、−N(−LH21−RH21)−で表される基を表す。LH2が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。LH21は、単結合、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RH21は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
ArH1及びArH2は、フェニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、キノリニル基、イソキノリニル基、チエニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、フリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ピロリル基、インドリル基、アザインドリル基、カルバゾリル基、アザカルバゾリル基、ジアザカルバゾリル基、フェノキサジニル基又はフェノチアジニル基であることが好ましく、フェニル基、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、ピリジル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基、カルバゾリル基又はアザカルバゾリル基であることがより好ましく、フルオレニル基、スピロビフルオレニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフリル基又はカルバゾリル基であることが更に好ましく、後述の式(TDA−3)で表される基であることが特に好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArH1及びArH2が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アルキル基、シクロアルコキシ基、アルコキシ基又はシクロアルコキシ基がより好ましく、アルキル基又はシクロアルコキシ基が更に好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
ArH1及びArH2が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
ArH1及びArH2が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
nH1は、好ましくは1である。nH2は、好ましくは0である。
nH3は、好ましくは0以上5以下の整数であり、更に好ましくは1以上3以下の整数であり、特に好ましくは1である。
nH11は、好ましくは1以上5以下の整数であり、より好ましく1以上3以下の整数であり、更に好ましく1である。
nH3は、好ましくは0以上5以下の整数であり、更に好ましくは1以上3以下の整数であり、特に好ましくは1である。
nH11は、好ましくは1以上5以下の整数であり、より好ましく1以上3以下の整数であり、更に好ましく1である。
RH11は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であることが好ましく、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であることがより好ましく、水素原子又はアルキル基であることが更に好ましく、これらの基は置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
LH1は、アリーレン基又は2価の複素環基であることが好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
LH1は、例えば、下記に示す式(A−1)〜式(A−20)で表される基、及び式(AA−1)〜式(AA−34)で表される基等が挙げられる。LH1は、式(A−1)〜式(A−3)、式(A−8)〜式(A−10)、式(AA−1)〜式(AA−6)、式(AA−10)〜式(AA−21)又は式(AA−24)〜式(AA−34)で表される基であることが好ましく、式(A−1)、式(A−2)、式(A−8)、式(A−9)、式(AA−1)〜式(AA−4)、式(AA−10)〜式(AA−15)、式(AA−33)又は式(AA−34)で表される基であることがより好ましく、式(A−1)、式(A−2)、式(A−8)、式(AA−2)、式(AA−4)、式(AA−10)、式(AA−12)、式(AA−14)又は(AA−33)で表される基であることが更に好ましく、式(A−8)、式(AA−10)、式(AA−12)又は式(AA−14)で表される基であることが特に好ましく、式(AA−14)で表される基であることがとりわけ好ましい。
[式中、R及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表す。複数存在するR及びRaは、各々、同一でも異なっていてもよく、Ra同士は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよい。]
[式中、R及びRaは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表す。複数存在するR及びRaは、各々、同一でも異なっていてもよく、Ra同士は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよい。]
LH1が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アルキル基、アルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基がより好ましく、アルキル基、アリール基又は1価の複素環基が更に好ましく、1価の複素環基が特に好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
LH1が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
LH1が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましく、アルキル基又はシクロアルキル基がより好ましく、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
LH21は、単結合又はアリーレン基であることが好ましく、単結合であることがより好ましく、このアリーレン基は置換基を有していてもよい。
LH21で表されるアリーレン基又は2価の複素環基の定義及び例は、LH1で表されるアリーレン基又は2価の複素環基の定義及び例と同様である。
LH21が有していてもよい置換基の定義及び例は、LH1が有していてもよい置換基の定義及び例と同様である。
LH21で表されるアリーレン基又は2価の複素環基の定義及び例は、LH1で表されるアリーレン基又は2価の複素環基の定義及び例と同様である。
LH21が有していてもよい置換基の定義及び例は、LH1が有していてもよい置換基の定義及び例と同様である。
RH21は、アリール基又は1価の複素環基であることが好ましく、これらの基は置換基を有していてもよい。
RH21で表されるアリール基及び1価の複素環基の定義及び例は、ArH1及びArH2で表されるアリール基及び1価の複素環基の定義及び例と同様である。
RH21が有していてもよい置換基の定義及び例は、ArH1及びArH2が有していてもよい置換基の定義及び例と同様である。
RH21で表されるアリール基及び1価の複素環基の定義及び例は、ArH1及びArH2で表されるアリール基及び1価の複素環基の定義及び例と同様である。
RH21が有していてもよい置換基の定義及び例は、ArH1及びArH2が有していてもよい置換基の定義及び例と同様である。
式(H−1)で表される化合物は、式(H−2)で表される化合物であることが好ましい。
式(H−1)で表される化合物としては、例えば、下記式で表される化合物が挙げられる。なお、式中、Zは、−N=で表される基、又は、−CH=で表される基を表す。
式(H−1)で表される化合物は、Aldrich、Luminescence Technology Corp.等から入手可能である。その他には、例えば、国際公開第2007/063754号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2011/032686号、国際公開第2012/096263号、特開2009−227663号公報、特開2010−275255号公報に記載されている方法に従って合成することができる。
低分子化合物には、ゲスト材料、即ち、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、並びに、イリジウム、白金又はユーロピウムを中心金属とする三重項発光錯体(燐光発光性化合物)を包含する。
三重項発光錯体としては、式Ir-1〜Ir-5で表される金属錯体等のイリジウム錯体が好ましい。
[式中、
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基、置換アミノ基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
−AD1---AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1及びAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表し、これらの原子は環を構成する原子であってもよい。−AD1---AD2−が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
nD1は、1、2又は3を表し、nD2は、1又は2を表す。]
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基、置換アミノ基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
−AD1---AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1及びAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表し、これらの原子は環を構成する原子であってもよい。−AD1---AD2−が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
nD1は、1、2又は3を表し、nD2は、1又は2を表す。]
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37は、好ましくは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、さらに好ましくは水素原子、アリール基又は1価の複素環基であり、特に好ましくは水素原子又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が有していてもよい置換基としては、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基、置換アミノ基又はハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、さらに好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が有していてもよい置換基としては、好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基、置換アミノ基又はハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、さらに好ましくは、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基としては、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくは、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよいが、更に置換基を有さないことが好ましい。
式Ir-1で表される金属錯体において、RD1〜RD8の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-2で表される金属錯体において、RD11〜RD20の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-3で表される金属錯体において、RD1〜RD8及びRD11〜RD20の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-4で表される金属錯体において、RD21〜RD26の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-5で表される金属錯体において、RD31〜RD37の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-2で表される金属錯体において、RD11〜RD20の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-3で表される金属錯体において、RD1〜RD8及びRD11〜RD20の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-4で表される金属錯体において、RD21〜RD26の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
式Ir-5で表される金属錯体において、RD31〜RD37の少なくとも1つは、好ましくは、アリール基、1価の複素環基又は置換アミノ基であり、より好ましくは、式(D-A)で表される基である。
[式中、
mDA1、mDA2及びmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
GDAは、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基又は3価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArDA1、ArDA2及びArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2及びArDA3が複数ある場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
TDAは、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるTDAは、同一でも異なっていてもよい。]
mDA1、mDA2及びmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。
GDAは、窒素原子、3価の芳香族炭化水素基又は3価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArDA1、ArDA2及びArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2及びArDA3が複数ある場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
TDAは、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数あるTDAは、同一でも異なっていてもよい。]
mDA1、mDA2及びmDA3は、通常10以下の整数であり、好ましくは5以下の整数であり、より好ましくは0又は1である。mDA1、mDA2及びmDA3は、同一の整数であることが好ましい。
GDAは、好ましくは、3価の芳香族炭化水素基又は3価の複素環基であり、より好ましくは式(GDA-11)〜(GDA-15)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
[式中、
*、**及び***は、各々、ArDA1、ArDA2、ArDA3との結合を表す。 RDAは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。RDAが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
*、**及び***は、各々、ArDA1、ArDA2、ArDA3との結合を表す。 RDAは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。RDAが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
RDAは、好ましくは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はシクロアルコキシ基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArDA1、ArDA2及びArDA3は、好ましくは式(ArDA-1)〜(ArDA-3)で表される基である。
[式中、
RDAは前記と同じ意味を表す。
RDBは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDBが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
RDAは前記と同じ意味を表す。
RDBは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDBが複数ある場合、それらは同一でも異なっていてもよい。]
TDAは、好ましくは式(TDA-1)〜(TDA-3)で表される基である。
式(D-A)で表される基は、好ましくは式(D-A1)〜(D-A3)で表される基である。
[式中、
Rp1、Rp2及びRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基又はハロゲン原子を表す。Rp1及びRp2が複数ある場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
np1は、0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0又は1を表す。複数あるnp1は、同一でも異なっていてもよい。]
Rp1、Rp2及びRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基又はハロゲン原子を表す。Rp1及びRp2が複数ある場合、それらはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
np1は、0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0又は1を表す。複数あるnp1は、同一でも異なっていてもよい。]
np1は、好ましくは0〜3の整数であり、より好ましくは1〜3の整数であり、更に好ましくは1である。np2は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。np3は好ましくは0である。
Rp1、Rp2及びRp3は、好ましくはアルキル基又はシクロアルキル基である。
GDA、ArDA1、ArDA2、ArDA3、TDA、RDA及びRDBが有していてもよい置換基の好ましい範囲等は、RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が有していてもよい置換基が更に有していてもよい置換基の好ましい範囲等と同様である。
−AD1---AD2−で表されるアニオン性の2座配位子としては、例えば、下記式で表される配位子が挙げられる。
式Ir-1で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir-11〜Ir-13で表される金属錯体である。式Ir-2で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir-21で表される金属錯体である。式Ir-3で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir-31〜Ir-33で表される金属錯体である。式Ir-4で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir-41〜Ir-43で表される金属錯体である。式Ir-5で表される金属錯体としては、好ましくは式Ir-51〜Ir-53で表される金属錯体である。
[式中、
nD2は、1又は2を表す。
Dは、式(D-A)で表される基を表す。複数存在するDは、同一でも異なっていてもよい。 RDCは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRDCは、同一でも異なっていてもよい。
RDDは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRDDは、同一でも異なっていてもよい。]
nD2は、1又は2を表す。
Dは、式(D-A)で表される基を表す。複数存在するDは、同一でも異なっていてもよい。 RDCは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRDCは、同一でも異なっていてもよい。
RDDは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRDDは、同一でも異なっていてもよい。]
三重項発光錯体としては、例えば、以下に示す金属錯体が挙げられる。
前記高分子化合物及び前記低分子化合物と前記ゲスト材料とを組み合わせて用いる場合、前記ゲスト材料の含有量は、有機EL材料(高分子化合物及び低分子化合物)100重量部に対して、通常、0.1〜400重量部である。
<酸化防止剤>
酸化防止剤は、発光及び電荷輸送を阻害しない化合物であればよく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤は、有機EL材料である高分子化合物又は低分子化合物と同じ溶媒に可溶であることが好ましい。
酸化防止剤の配合量は、有機EL材料(高分子化合物及び低分子化合物)100重量部に対して、通常、0.001〜10重量部である。酸化防止剤は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
酸化防止剤は、発光及び電荷輸送を阻害しない化合物であればよく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が挙げられる。酸化防止剤は、有機EL材料である高分子化合物又は低分子化合物と同じ溶媒に可溶であることが好ましい。
酸化防止剤の配合量は、有機EL材料(高分子化合物及び低分子化合物)100重量部に対して、通常、0.001〜10重量部である。酸化防止剤は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
3.有機EL素子の作製
本発明の有機EL素子は、基板上に電極及び2以上(又は3以上)の有機EL材料層を有する有機EL素子であることが好ましい。当該有機EL素子は、1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒と有機EL材料とを含有する溶液を塗布及び乾燥させて、1以上の有機EL材料層を形成し、有機EL素子中の有機EL材料の体積(cm3)に対する有機EL素子中の溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1):
5<XA≦2650 (1)
を満たすように調整することにより製造される。
本発明の有機EL素子は、基板上に電極及び2以上(又は3以上)の有機EL材料層を有する有機EL素子であることが好ましい。当該有機EL素子は、1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒と有機EL材料とを含有する溶液を塗布及び乾燥させて、1以上の有機EL材料層を形成し、有機EL素子中の有機EL材料の体積(cm3)に対する有機EL素子中の溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1):
5<XA≦2650 (1)
を満たすように調整することにより製造される。
<1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒>
1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒とは、上記「2.有機EL素子」の項で記載した1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aと、必要に応じその他の溶媒B(以下、「溶媒B」とも表記する。)とを含む溶媒が挙げられる。
1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒とは、上記「2.有機EL素子」の項で記載した1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aと、必要に応じその他の溶媒B(以下、「溶媒B」とも表記する。)とを含む溶媒が挙げられる。
溶媒Bの沸点の範囲は、作業性等を考慮して適宜決めればよく、通常、50℃以上250℃未満、好ましくは80℃以上250℃未満、より好ましくは100℃以上250℃未満、さらに好ましくは120℃以上250℃未満、特に好ましくは160℃以上250℃未満である。膜の平坦性を向上させるために、溶媒Bは、沸点の異なる2以上の有機溶媒を組み合わせて使用してもよい。
溶媒Bとしては、有機EL材料(前記高分子化合物及び/又は低分子化合物等)を溶解又は均一に分散できる有機溶媒が好ましい。
溶媒Bの中で、ハロゲン化炭化水素溶媒、脂肪族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒、脂肪族エーテル溶媒、芳香族エーテル溶媒、アルコール溶媒、ケトン溶媒、アミド溶媒、エステル溶媒、カーボネート溶媒が好ましい。
ハロゲン化炭化水素溶媒としては、例えば、ジクロロエタン、トリクロロエタン、クロロベンゼン及びジクロロベンゼンが挙げられる。
脂肪族炭化水素溶媒としては、例えば、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ペンタン、ヘキサン、へプタン、オクタン、ノナン、デカン、ドデカン及びビシクロヘキシルが挙げられる。
芳香族炭化水素溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、プロピルベンゼン、ブチルベンゼン、ペンチルベンゼン、シクロペンチルベンゼン、メチルシクロペンチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、メチルシクロヘキシルベンゼン、ヘプチルベンゼン、シクロヘプチルベンゼン、メチルシクロヘプチルベンゼンが挙げられる。
脂肪族エーテル溶媒としては、例えば、ジイソプロピルエーテル、メチルブチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル及びトリエチレングリコールジメチルエーテルが挙げられる。
芳香族エーテル溶媒としては、例えば、アニソール、ジメトキベンゼン、トリメトキシベンゼン、エトキシベンゼン、プロポキシベンゼン、ブトキシベンゼン、メチルプロポキシベンゼン、ブトキシベンゼン、メトキシトルエン、エトキシトルエン、メトキシナフタレン、エトキシナフタレン及びフェノキシトルエンが挙げられる。
アルコール溶媒としては、例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、シクロペンタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ヘプタノール、オクタノール、ベンジルアルコール、フェニルエタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル及びプロパンジオールが挙げられる。
ケトン溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、ジブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、ヘキサノン、オクタノン、ノナノン、フェニルアセトン、アセチルアセトン、アセトニルアセトン、アセトフェノン、メチルナフチルケトン及びイソホロンが挙げられる。
アミド溶媒としては、例えば、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド及び1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンが挙げられる。
エステル溶媒としては、例えば、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ペンチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチル−3−エトキシピロピオネート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、蟻酸プロピル、乳酸プロピル、フェニル酢酸エチル、安息香酸エチル、β−プロピオラクトン、γ−ブチロラクトン、及び、δ−バレロラクトンが挙げられる。
カーボネート溶媒としては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチレンカーボネート、及び、プロピレンカーボネートが挙げられる。
1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒は、有機EL材料(高分子化合物及び/又は低分子化合物)の溶解度が望ましい範囲になる溶媒であることが望ましい。有機EL材料の溶解度が、通常0.01重量%以上、特には0.1重量%以上のとなる溶媒であることが望ましい。当該溶媒は、1種であっても、2種以上を組み合わせた混合溶媒であってもよい。
例えば、当該溶媒は、単独で有機EL材料の溶解度が上記の範囲であることは必ずしも必要ではなく、単独溶媒で溶解度が0.01重量%未満であったとしても、他の有機溶媒を併用した混合溶媒において通常0.01重量%以上、好ましくは0.01重量%以上の溶解度があればよい。
溶媒Aを含む溶媒が溶媒A及び溶媒Bを含む場合、その配合比は本発明の効果を奏する範囲で広く設定できる。溶媒Aと溶媒Bの配合割合は、通常、溶媒A 1重量部に対し、溶媒Bは10〜10000重量部である。
<有機EL素子作製方法>
有機EL素子中の有機EL材料層の各層は、インクを用いて、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ−コート法、ノズルコート法により作製することができる。
有機EL素子中の有機EL材料層の各層は、インクを用いて、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリ−コート法、ノズルコート法により作製することができる。
有機EL素子中の各層の厚さは、通常、1nm〜10μmである。
有機EL素子中の各層の形成には、例えば、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料及び発光材料からなる群から選ばれる少なくとも1種の有機EL材料と、前記1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒とを含有する組成物(インク)を用いることができる。このインクは、インクジェットプリント法、ノズルプリント法等の印刷法を用いた有機EL素子の作製に好適である。有機EL材料は、前記の高分子化合物及び低分子化合物から選択される。
インクの粘度は、印刷法の種類によって調整すればよいが、インクジェットプリント法等の溶液が吐出装置を経由する印刷法に適用する場合には、吐出時の目づまりと飛行曲がりを防止するために、好ましくは25℃において1〜20mPa・sである。
インクにおける1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒の配合量は、有機EL材料100重量部に対して、通常、1000〜100000重量部である。
<乾燥方法>
インクジェットプリント法により得られた塗布膜の乾燥は、各層の種類に応じて適宜選択することができる。通常、大気雰囲気下、又は不活性ガス(窒素、アルゴン等)雰囲気下にて、100〜250℃、好ましくは150〜200℃にて、5分〜60分加熱することができる。また、常圧下(1気圧)又は減圧下(100Pa〜0.1MPa)で加熱してもよい。この乾燥工程における温度、圧力及び時間は、各層中において、沸点の低い溶媒Bが除去され、沸点の高い溶媒Aの所定量が残存するように設定できる。即ち、本乾燥工程により、有機EL素子中における、有機EL材料の体積に対する溶媒Aの割合XAが、式(1)を満たすように調整することができる。
<乾燥方法>
インクジェットプリント法により得られた塗布膜の乾燥は、各層の種類に応じて適宜選択することができる。通常、大気雰囲気下、又は不活性ガス(窒素、アルゴン等)雰囲気下にて、100〜250℃、好ましくは150〜200℃にて、5分〜60分加熱することができる。また、常圧下(1気圧)又は減圧下(100Pa〜0.1MPa)で加熱してもよい。この乾燥工程における温度、圧力及び時間は、各層中において、沸点の低い溶媒Bが除去され、沸点の高い溶媒Aの所定量が残存するように設定できる。即ち、本乾燥工程により、有機EL素子中における、有機EL材料の体積に対する溶媒Aの割合XAが、式(1)を満たすように調整することができる。
以下、典型的な有機EL材料層の各層について説明する。
[正孔輸送層]
正孔輸送層には、通常、正孔輸送材料が用いられる。正孔輸送材料は、前記の低分子化合物と高分子化合物から選択される。
高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体;側鎖又は主鎖に芳香族アミン構造を有するポリアリーレン及びその誘導体が挙げられる。高分子化合物は、電子受容性部位が結合された化合物でもよい。電子受容性部位としては、例えば、フラーレン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、トリニトロフルオレノン等が挙げられる。
正孔輸送層には、通常、正孔輸送材料が用いられる。正孔輸送材料は、前記の低分子化合物と高分子化合物から選択される。
高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体;側鎖又は主鎖に芳香族アミン構造を有するポリアリーレン及びその誘導体が挙げられる。高分子化合物は、電子受容性部位が結合された化合物でもよい。電子受容性部位としては、例えば、フラーレン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、トリニトロフルオレノン等が挙げられる。
前記インクにおける正孔輸送材料の配合量は、全溶媒100重量部に対して、通常、1〜400重量部である。或いは、インクの全重量に対する正孔輸送材料の含有量は、通常、0.1〜30重量%である。
正孔輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[電子輸送層]
電子輸送層には、通常、電子輸送材料が用いられる。電子輸送材料は、前記の低分子化合物と高分子化合物から選択される。
低分子化合物としては、例えば、8-ヒドロキシキノリンを配位子とする金属錯体、オキサジアゾール、アントラキノジメタン、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラシアノアントラキノジメタン、フルオレノン、ジフェニルジシアノエチレン、及び、ジフェノキノン、並びに、これらの誘導体が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフルオレン、及び、これらの誘導体が挙げられる。高分子化合物は、金属でドープされていてもよい。
電子輸送層には、通常、電子輸送材料が用いられる。電子輸送材料は、前記の低分子化合物と高分子化合物から選択される。
低分子化合物としては、例えば、8-ヒドロキシキノリンを配位子とする金属錯体、オキサジアゾール、アントラキノジメタン、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラシアノアントラキノジメタン、フルオレノン、ジフェニルジシアノエチレン、及び、ジフェノキノン、並びに、これらの誘導体が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフルオレン、及び、これらの誘導体が挙げられる。高分子化合物は、金属でドープされていてもよい。
前記インクにおいて、電子輸送材料の配合量は、全溶媒100重量部に対して、通常、1〜400重量部である。或いは、インクの全重量に対する電子輸送材料の含有量は、通常、0.1〜30重量%である。
電子輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
電子輸送材料は、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[正孔注入層及び電子注入層]
正孔注入層及び電子注入層には、通常、正孔注入材料及び電子注入材料が用いられる。正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、低分子化合物と高分子化合物から選択される。
正孔注入層及び電子注入層には、通常、正孔注入材料及び電子注入材料が用いられる。正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、低分子化合物と高分子化合物から選択される。
低分子化合物としては、例えば、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン;カーボン;モリブデン、タングステン等の金属酸化物;フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、フッ化カリウム等の金属フッ化物が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン、及び、ポリキノキサリン、並びに、これらの誘導体;芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子が挙げられる。
前記インクにおいて、正孔注入材料及び電子注入材料の配合量は、各々、全溶媒100重量部に対して、通常、1〜400重量部である。或いは、インクの全重量に対する正孔注入材料及び電子注入材料の含有量は、通常、0.1〜30重量%である。
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、一種単独で用いても二種以上を併用してもよい。
[イオンドープ]
正孔注入材料又は電子注入材料が導電性高分子を含む場合、導電性高分子の電気伝導度は、好ましくは、1×10-5S/cm〜1×103S/cmである。導電性高分子の電気伝導度をかかる範囲とするために、導電性高分子に適量のイオンをドープすることができる。
正孔注入材料又は電子注入材料が導電性高分子を含む場合、導電性高分子の電気伝導度は、好ましくは、1×10-5S/cm〜1×103S/cmである。導電性高分子の電気伝導度をかかる範囲とするために、導電性高分子に適量のイオンをドープすることができる。
ドープするイオンの種類は、正孔注入材料であればアニオン、電子注入材料であればカチオンである。アニオンとしては、例えば、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンが挙げられる。カチオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンが挙げられる。
[基板/電極]
有機EL素子における基板は、電極を形成することができ、かつ、有機層を形成する際に化学的に変化しない基板であればよく、例えば、ガラス、プラスチック、シリコン等の材料からなる基板である。不透明な基板の場合には、基板から最も遠くにある電極が透明又は半透明であることが好ましい。
有機EL素子における基板は、電極を形成することができ、かつ、有機層を形成する際に化学的に変化しない基板であればよく、例えば、ガラス、プラスチック、シリコン等の材料からなる基板である。不透明な基板の場合には、基板から最も遠くにある電極が透明又は半透明であることが好ましい。
陽極の材料としては、例えば、導電性の金属酸化物、半透明の金属が挙げられ、好ましくは、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ;インジウム・スズ・オキサイド(ITO)、インジウム・亜鉛・オキサイド等の導電性化合物;銀とパラジウムと銅との複合体(APC);NESA、金、白金、銀、銅である。
陰極の材料としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム等の金属;それらのうち2種以上の合金;それらのうち1種以上と、銀、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうち1種以上との合金;並びに、グラファイト及びグラファイト層間化合物が挙げられる。
陽極及び陰極は、各々、2層以上の積層構造としてもよい。
陽極及び陰極は、各々、2層以上の積層構造としてもよい。
[有機EL素子の用途]
本発明の有機EL素子は、例えば、ディスプレイ、照明等の用途に有用である。
本発明の有機EL素子は、例えば、ディスプレイ、照明等の用途に有用である。
以下、本発明について実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
合成例1(燐光発光性化合物E1の合成)
燐光発光性化合物E1は、特開2006−188673号公報に記載の方法に従って合成した。
燐光発光性化合物E1は、特開2006−188673号公報に記載の方法に従って合成した。
単量体CM1は、特開2011−174061号公報に記載の方法に従って合成した。 単量体CM2は、国際公開第2002/045184号に記載の方法に従って合成した。
単量体CM3は、特開2008−106241号公報に記載の方法に従って合成した。 単量体CM4は、特開2003−226744号公報に記載の方法に従って合成した。
単量体CM3は、特開2008−106241号公報に記載の方法に従って合成した。 単量体CM4は、特開2003−226744号公報に記載の方法に従って合成した。
反応容器内を不活性ガス雰囲気とした後、単量体CM1(185g)、単量体CM2(35.9g)、単量体CM3(20.1g)、単量体CM4(104g)、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(177mg)及びトルエン(4.3kg)を加え、100℃に加熱した。
その後、そこへ、20重量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(873g)を滴下し、100℃で5時間攪拌した。
その後、そこへ、フェニルボロン酸(3.08g)及びトルエン(120g)を加え、100℃で14時間攪拌した。
得られた反応液から水層を除いた後、そこへ、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液及びトルエンを加え、40℃で3時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、水層を除去することにより有機層を得た。得られた有機層を、10重量%塩酸で2回、3重量%アンモニア水溶液で2回、水で2回洗浄した。洗浄した有機層を、アルミナカラム、シリカゲルカラムの順番で通すことにより精製した。得られた精製液をメタノールに滴下し、撹拌したところ、沈殿物が生じた。得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物P1を204g得た。高分子化合物P1のMnは6.7×104であり、Mwは2.3×105であった。
その後、そこへ、20重量%水酸化テトラエチルアンモニウム水溶液(873g)を滴下し、100℃で5時間攪拌した。
その後、そこへ、フェニルボロン酸(3.08g)及びトルエン(120g)を加え、100℃で14時間攪拌した。
得られた反応液から水層を除いた後、そこへ、ジエチルジチアカルバミン酸ナトリウム水溶液及びトルエンを加え、40℃で3時間撹拌した。その後、室温まで冷却し、水層を除去することにより有機層を得た。得られた有機層を、10重量%塩酸で2回、3重量%アンモニア水溶液で2回、水で2回洗浄した。洗浄した有機層を、アルミナカラム、シリカゲルカラムの順番で通すことにより精製した。得られた精製液をメタノールに滴下し、撹拌したところ、沈殿物が生じた。得られた沈殿物をろ取し、乾燥させることにより、高分子化合物P1を204g得た。高分子化合物P1のMnは6.7×104であり、Mwは2.3×105であった。
高分子化合物P1は、仕込み原料の量から求めた理論値では、単量体CM1から誘導される構成単位と、単量体CM2から誘導される構成単位と、単量体CM3から誘導される構成単位と、単量体CM4から誘導される構成単位とが、50:12.5:7.5:30のモル比で構成されてなる共重合体である。
単量体CM5は、特開2010−189630号公報に記載の方法に従って合成した。 単量体CM9は、国際公開第2012/86671号に記載の方法に従って合成した。 単量体CM12は、特開2010−189630号公報に記載の方法に従って合成した。
高分子化合物P2は、単量体CM5、単量体CM9及び単量体CM12を用いて、特開2012−36388号公報に記載の方法に従って合成した。高分子化合物P2のMnは9.1×104であり、Mwは2.3×105であった。
尚、ポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、東ソー株式会社製、HLC−8320GPCを用いて測定した。GPC測定条件は、合成例2と同じである。
高分子化合物P2は、仕込み原料の量から求めた理論値では、単量体CM5から誘導される構成単位と、単量体CM9から誘導される構成単位と、単量体CM12から誘導される構成単位とが、50:40:10のモル比で構成されてなる共重合体である。
調製例1(組成物1の調製)
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=99.9/0.1)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物1を調製した。
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=99.9/0.1)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物1を調製した。
調製例2(組成物2の調製)
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=99.0/1.0)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物2を調製した。
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=99.0/1.0)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物2を調製した。
調製例3(組成物3の調製)
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=90/10)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物3を調製した。
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=90/10)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物3を調製した。
調製例4(組成物4の調製)
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=50/50)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物4を調製した。
燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2(重量比=45/55)を、キシレン(沸点:144℃)及び安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)(重量比=50/50)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1及び高分子化合物P2の含有量が2.1重量%となる液状組成物4を調製した。
実施例D1(有機EL素子D1の作製と評価)
(各層の膜厚設定)
スピンコート法により成膜する正孔注入層、正孔輸送層、発光層の厚みは、事前にスピンコート法によりガラス基板上に成膜したそれぞれの単独の層を触針式段差計(KLA−Tencor社製、P−16+)にて確認することにより所定膜厚を得る条件を設定した。
(各層の膜厚設定)
スピンコート法により成膜する正孔注入層、正孔輸送層、発光層の厚みは、事前にスピンコート法によりガラス基板上に成膜したそれぞれの単独の層を触針式段差計(KLA−Tencor社製、P−16+)にて確認することにより所定膜厚を得る条件を設定した。
(陽極及び正孔注入層の形成)
ガラス基板に、スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けることにより陽極を形成した。該基板上に、正孔注入材料をスピンコートにより60nmの厚さの正孔注入層を成膜した。これを大気雰囲気中において、ホットプレート上で230℃、15分間加熱した後、室温まで自然冷却させた。
ガラス基板に、スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けることにより陽極を形成した。該基板上に、正孔注入材料をスピンコートにより60nmの厚さの正孔注入層を成膜した。これを大気雰囲気中において、ホットプレート上で230℃、15分間加熱した後、室温まで自然冷却させた。
(正孔輸送層の形成)
キシレンに、高分子化合物P1を0.6重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔注入層の上にスピンコート法により20nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、190℃、60分間加熱させることにより正孔輸送層を形成した。
キシレンに、高分子化合物P1を0.6重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔注入層の上にスピンコート法により20nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、190℃、60分間加熱させることにより正孔輸送層を形成した。
(発光層の形成)
組成物1を用いて、正孔輸送層の上にスピンコート法により80nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、150℃、10分間加熱させることにより発光層を形成した。
組成物1を用いて、正孔輸送層の上にスピンコート法により80nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、150℃、10分間加熱させることにより発光層を形成した。
(陰極の形成)
発光層を形成した基板を蒸着機内において、1.0×10-4Pa以下となるまで減圧した後、陰極として、発光層の上にフッ化ナトリウムを3nm、次いで、フッ化ナトリウム層の上にアルミニウムを100nm蒸着した。蒸着後、窒素ガス雰囲気下において、ガラス基板を用いて封止層を形成することにより、有機EL素子D1を作製した。なお、有機EL素子D1が有する陽極、陰極及び各層と、封止層の形成に用いたガラス基板との間には空間が存在する。封止層の形成は窒素ガス雰囲気下で行われているため、該空間には窒素ガスが充填されている。
発光層を形成した基板を蒸着機内において、1.0×10-4Pa以下となるまで減圧した後、陰極として、発光層の上にフッ化ナトリウムを3nm、次いで、フッ化ナトリウム層の上にアルミニウムを100nm蒸着した。蒸着後、窒素ガス雰囲気下において、ガラス基板を用いて封止層を形成することにより、有機EL素子D1を作製した。なお、有機EL素子D1が有する陽極、陰極及び各層と、封止層の形成に用いたガラス基板との間には空間が存在する。封止層の形成は窒素ガス雰囲気下で行われているため、該空間には窒素ガスが充填されている。
有機EL素子D1に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、輝度が初期輝度の95%にまで低下した時間(以下、「LT95」ともいう。)を測定したところ、43.0時間であった。
実施例D2(有機EL素子D2の作製と評価)
実施例D1における組成物1を、組成物2としたこと以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D2を作製した。
得られた有機EL素子D2に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、43.5時間であった。
実施例D1における組成物1を、組成物2としたこと以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D2を作製した。
得られた有機EL素子D2に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、43.5時間であった。
実施例D3(有機EL素子D3の作製と評価)
実施例D1における組成物1を、組成物3としたこと以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D3を作製した。
得られた有機EL素子D3に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、35.0時間であった。
実施例D1における組成物1を、組成物3としたこと以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D3を作製した。
得られた有機EL素子D3に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、35.0時間であった。
実施例D4(有機EL素子D4の作製と評価)
実施例D1における組成物1を、組成物4としたこと以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D4を作製した。
得られた有機EL素子D4に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、28.8時間であった。
実施例D1における組成物1を、組成物4としたこと以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D4を作製した。
得られた有機EL素子D4に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、28.8時間であった。
比較例CD1(有機EL素子CD1の作製と評価)
実施例D2における発光層の形成工程において、150℃を200℃とすること以外は、実施例D2と同様にして有機EL素子CD1を作製した。
得られた有機EL素子CD1に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、22.8時間であった。
実施例D2における発光層の形成工程において、150℃を200℃とすること以外は、実施例D2と同様にして有機EL素子CD1を作製した。
得られた有機EL素子CD1に電圧を印加したところ、EL発光(緑色)が観測された。初期輝度が3000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、22.8時間であった。
残溶媒量測定方法サンプルS1の作製と測定
<残溶媒量測定方法>
有機EL素子中に残留する溶媒量(以下、残溶媒量と記載する)は、ヘッドスペースガスクロマトグラフィー法で測定した。ヘッドスペースサンプラー(Turbo Matrix製HS40)、ガスクロマトグラフィー(島津製GC−2010)と質量分析計(島津製QP−2010 Plus)とから構成されている。それぞれの測定条件を以下に示す。
■ヘッドスペースサンプラー条件
ヘッドスペースモード:コンスタント
バイヤルベンディング:ON
GCサイクル時間:60分
加圧時間:3分
引き上げ時間:0.5分
保温時間:30分
注入時間:0.5分
ゾーン温度設定:O/N/T
オーブン温度:200℃
ニードル温度:210℃
HSキャリアガス圧力:120kPa
■ガスクロマトグラフィー条件
カラム:DB−5(径0.25mmΦ×長さ30m×膜厚0.25μm)
カラムオーブン温度:60℃
気化室温度:250℃
■質量分析計条件
イオン源温度:240℃
インターフェイス温度:240℃
検出器ゲインモード:絶対値
検出器ゲイン:1.00kV
<残溶媒量測定方法>
有機EL素子中に残留する溶媒量(以下、残溶媒量と記載する)は、ヘッドスペースガスクロマトグラフィー法で測定した。ヘッドスペースサンプラー(Turbo Matrix製HS40)、ガスクロマトグラフィー(島津製GC−2010)と質量分析計(島津製QP−2010 Plus)とから構成されている。それぞれの測定条件を以下に示す。
■ヘッドスペースサンプラー条件
ヘッドスペースモード:コンスタント
バイヤルベンディング:ON
GCサイクル時間:60分
加圧時間:3分
引き上げ時間:0.5分
保温時間:30分
注入時間:0.5分
ゾーン温度設定:O/N/T
オーブン温度:200℃
ニードル温度:210℃
HSキャリアガス圧力:120kPa
■ガスクロマトグラフィー条件
カラム:DB−5(径0.25mmΦ×長さ30m×膜厚0.25μm)
カラムオーブン温度:60℃
気化室温度:250℃
■質量分析計条件
イオン源温度:240℃
インターフェイス温度:240℃
検出器ゲインモード:絶対値
検出器ゲイン:1.00kV
前述した条件にてヘッドスペースガスクロマトグラフィー法にて、安息香酸n−ヘキシル(沸点:272℃)又は3−フェノキシトルエン(沸点:272℃)の量とAREA面積との検量線をあらかじめ取得しておき、前記検量線を基に有機EL素子中に含まれる残溶媒量を定量した。
実施例S1(残溶媒量測定サンプルS1の作製と測定)
(陽極及び正孔注入層の形成)
ガラス基板に、スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けることにより陽極を形成した。該基板上に、正孔注入材料をスピンコートにより60nmの厚さの正孔注入層を成膜した。これを大気雰囲気中において、ホットプレート上で230℃、15分間加熱した後、室温まで自然冷却させた。
(陽極及び正孔注入層の形成)
ガラス基板に、スパッタ法により45nmの厚みでITO膜を付けることにより陽極を形成した。該基板上に、正孔注入材料をスピンコートにより60nmの厚さの正孔注入層を成膜した。これを大気雰囲気中において、ホットプレート上で230℃、15分間加熱した後、室温まで自然冷却させた。
(正孔輸送層の形成)
キシレンに、高分子化合物P1を0.6重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔注入層の上にスピンコート法により20nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、190℃、60分間加熱させることにより正孔輸送層を形成した。
キシレンに、高分子化合物P1を0.6重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔注入層の上にスピンコート法により20nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、190℃、60分間加熱させることにより正孔輸送層を形成した。
(発光層の形成)
組成物1を用いて、正孔輸送層の上にスピンコート法により80nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、150℃、10分間加熱させることにより発光層を形成した。
組成物1を用いて、正孔輸送層の上にスピンコート法により80nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、150℃、10分間加熱させることにより発光層を形成した。
(残溶媒量測定サンプルS1の作製)
有機EL素子の表面、裏面、側面に付着している不純物を取り除くためにアセトンなどの沸点が低い有機溶媒を含んだ布などで拭き取りし乾燥させた後、膜面積が1.4cm×1.4cmとなるようにガラス基板をカットし、残溶媒量測定サンプルS1を作製した。ここで、残留溶媒量測定サンプルS1の有機EL材料の厚みは正孔注入層60nm、正孔輸送層20nmと発光層80nmとを合わせた160nmとした。カットした残溶媒量測定サンプルS1をヘッドスペース用バイアル瓶に封入できる大きさまで更にペンチで粉砕した後に、ヘッドスペース用バイアル瓶に封入し、上記記載の方法で残溶媒量を測定したところ、19μg/cm3であった。
有機EL素子の表面、裏面、側面に付着している不純物を取り除くためにアセトンなどの沸点が低い有機溶媒を含んだ布などで拭き取りし乾燥させた後、膜面積が1.4cm×1.4cmとなるようにガラス基板をカットし、残溶媒量測定サンプルS1を作製した。ここで、残留溶媒量測定サンプルS1の有機EL材料の厚みは正孔注入層60nm、正孔輸送層20nmと発光層80nmとを合わせた160nmとした。カットした残溶媒量測定サンプルS1をヘッドスペース用バイアル瓶に封入できる大きさまで更にペンチで粉砕した後に、ヘッドスペース用バイアル瓶に封入し、上記記載の方法で残溶媒量を測定したところ、19μg/cm3であった。
実施例S2(残溶媒量測定サンプルS2の作製と測定)
実施例S1における組成物1を、組成物2としたこと以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS2を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、58μg/cm3であった。
実施例S1における組成物1を、組成物2としたこと以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS2を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、58μg/cm3であった。
実施例S3(残溶媒量測定サンプルS3の作製と測定)
実施例S1における組成物1を、組成物3としたこと以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS3を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、84μg/cm3であった。
実施例S1における組成物1を、組成物3としたこと以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS3を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、84μg/cm3であった。
実施例S4(残溶媒量測定サンプルS4の作製と測定)
実施例S1における組成物1を、組成物4としたこと以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS4を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、132μg/cm3であった。
実施例S1における組成物1を、組成物4としたこと以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS4を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、132μg/cm3であった。
比較例CS1(残溶媒量測定サンプルCS1の作製と測定)
実施例S2における発光層の形成工程において、150℃を200℃とすること以外は、実施例S2と同様にして残溶媒量測定サンプルCS1を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、5μg/cm3であった。
実施例S2における発光層の形成工程において、150℃を200℃とすること以外は、実施例S2と同様にして残溶媒量測定サンプルCS1を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、5μg/cm3であった。
調製例5(組成物5の調製)
燐光発光性化合物E1、燐光発光性化合物E2、燐光発光性化合物E3、及び低分子化合物E4(重量比;E1/E2/E3/E4=1/0.1/25/73.9)をトルエン(沸点:111℃)及び3−フェノキシトルエン(沸点:272℃)(重量比:トルエン/3−フェノキシトルエン=99/1)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1、燐光発光性化合物E2、燐光発光性化合物E3、低分子化合物E4の含有量が3.0重量%となる液状組成物5を調製した。
燐光発光性化合物E1、燐光発光性化合物E2、燐光発光性化合物E3、及び低分子化合物E4(重量比;E1/E2/E3/E4=1/0.1/25/73.9)をトルエン(沸点:111℃)及び3−フェノキシトルエン(沸点:272℃)(重量比:トルエン/3−フェノキシトルエン=99/1)の溶媒に溶解させ、燐光発光性化合物E1、燐光発光性化合物E2、燐光発光性化合物E3、低分子化合物E4の含有量が3.0重量%となる液状組成物5を調製した。
調製例6(組成物6の調製)
トルエン(沸点:111℃)及び3−フェノキシトルエン(沸点:272℃)(重量比:トルエン/3−フェノキシトルエン=99.9/0.1)の溶媒に溶解させた以外は液状組成物5と同様にして液状組成物6を調製した。
トルエン(沸点:111℃)及び3−フェノキシトルエン(沸点:272℃)(重量比:トルエン/3−フェノキシトルエン=99.9/0.1)の溶媒に溶解させた以外は液状組成物5と同様にして液状組成物6を調製した。
実施例D5(有機EL素子D5の作製と評価)
実施例D1における組成物1を、組成物5に、発光層の形成工程において、150℃を170℃とすること以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D5を作製した。
得られた有機EL素子D5に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、29.3時間であった。
実施例D1における組成物1を、組成物5に、発光層の形成工程において、150℃を170℃とすること以外は、実施例D1と同様にして有機EL素子D5を作製した。
得られた有機EL素子D5に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、29.3時間であった。
実施例D6(有機EL素子D6の作製と評価)
実施例D5における組成物5を、組成物6にすること以外は、実施例D5と同様にして有機EL素子D6を作製した。
得られた有機EL素子D6に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、34.0時間であった。
実施例D5における組成物5を、組成物6にすること以外は、実施例D5と同様にして有機EL素子D6を作製した。
得られた有機EL素子D6に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、34.0時間であった。
実施例D7(有機EL素子D7の作製と評価)
実施例D6における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例D6と同様にして有機EL素子D7を作製した。
得られた有機EL素子D7に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、32.5時間であった。
実施例D6における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例D6と同様にして有機EL素子D7を作製した。
得られた有機EL素子D7に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、32.5時間であった。
比較例CD2(有機EL素子CD2の作製と評価)
実施例D5における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例D5と同様にして有機EL素子CD2を作製した。
得られた有機EL素子CD2に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、11.4時間であった。
実施例D5における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例D5と同様にして有機EL素子CD2を作製した。
得られた有機EL素子CD2に電圧を印加したところ、EL発光(白色)が観測された。初期輝度が1000cd/m2となるように電流値を設定後、定電流で駆動させ、LT95を測定したところ、11.4時間であった。
実施例S5(残溶媒量測定サンプルS5の作製と測定)
実施例S1における組成物1を、組成物5に、発光層の形成工程において、150℃を170℃とすること以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS5を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、388μg/cm3であった。
実施例S1における組成物1を、組成物5に、発光層の形成工程において、150℃を170℃とすること以外は、実施例S1と同様にして残溶媒量測定サンプルS5を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、388μg/cm3であった。
実施例S6(残溶媒量測定サンプルS6の作製と測定)
実施例S5における組成物5を、組成物6にすること以外は、実施例S5と同様にして残溶媒量測定サンプルS6を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、160μg/cm3であった。
実施例S5における組成物5を、組成物6にすること以外は、実施例S5と同様にして残溶媒量測定サンプルS6を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、160μg/cm3であった。
実施例S7(残溶媒量測定サンプルS7の作製と測定)
実施例S6における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例S6と同様にして残溶媒量測定サンプルS7を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、1761μg/cm3であった。
実施例S6における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例S6と同様にして残溶媒量測定サンプルS7を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、1761μg/cm3であった。
比較例CS2(残溶媒量測定サンプルCS2の作製と測定)
実施例S5における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例S5と同様にして残溶媒量測定サンプルCS2を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、2697μg/cm3であった。
実施例S5における発光層の形成工程において、170℃を130℃とすること以外は、実施例S5と同様にして残溶媒量測定サンプルCS2を作製した。上記に記載の方法で残溶媒量を測定したところ、2697μg/cm3であった。
上記表2及び表3、表4及び表5より、有機EL素子中における、有機EL材料(正孔注入層、正孔輸送層及び発光層)の体積(cm3)に対する、高沸点溶媒(安息香酸n−ヘキシル又は3−フェノキシトルエン)の含有量(μg)の割合(残溶媒量)が5を超えて2650以下の場合には、LT95が顕著に高いことが確認された。
本発明の有機EL素子の有機EL素子特性のうち、輝度寿命に優れるため、ディスプレイ、照明等の用途に有用である。
Claims (6)
- 有機EL材料及び1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含有する有機EL素子であって、有機EL素子中における、有機EL材料の体積(cm3)に対する溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1)を満たすことを特徴とする、有機EL素子。
5<XA≦2650 (1) - 有機EL素子が、基板、電極及び2以上の有機EL材料層を有し、1以上の有機EL材料層に溶媒Aを含有する、請求項1に記載の有機EL素子。
- 有機EL材料層が、正孔注入層、正孔輸送層、及び発光層を含み、少なくとも発光層に溶媒Aを含有する、請求項2に記載の有機EL素子。
- 溶媒Aが、炭化水素溶媒、アルコール溶媒、エステル溶媒、ケトン溶媒、エーテル溶媒、窒素原子を含む溶媒、及び硫黄原子を含む溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜3のいずれかに記載の有機EL素子。
- 有機EL材料が、
式(Y)で表される化合物、
[式中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
式(H−1)で表される化合物、
[式中、
ArH1及びArH2は、それぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
nH1及びnH2は、それぞれ独立に、0又は1を表す。nH1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。複数存在するnH2は、同一でも異なっていてもよい。
nH3は、0以上10以下の整数を表す。
LH1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、−[C(RH11)2]nH11−で表される基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。LH1が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。nH11は、1以上10以下の整数を表す。RH11は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRH11は、同一でも異なっていてもよく、互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子とともに環を形成していてもよい。
LH2は、−N(−LH21−RH21)−で表される基を表す。LH2が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。LH21は、単結合、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RH21は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]、及び
式(Ir−1)〜(Ir−5)で表される化合物、
[式中、
RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RD1〜RD8、RD11〜RD20、RD21〜RD26及びRD31〜RD37が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
−AD1---AD2−は、アニオン性の2座配位子を表し、AD1及びAD2は、それぞれ独立に、イリジウム原子と結合する炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表し、これらの原子は環を構成する原子であってもよい。−AD1---AD2−が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
nD1は、1、2又は3を表し、nD2は、1又は2を表す。]
からなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜4のいずれかに記載の有機EL素子。 - 基板上に電極及び2以上の有機EL材料層を有する有機EL素子の製造方法であって、1気圧下での沸点が250℃以上の溶媒Aを含む溶媒と有機EL材料とを含有する組成物を塗布及び乾燥させて、1以上の有機EL材料層を形成し、有機EL素子中の有機EL材料の体積(cm3)に対する有機EL素子中の溶媒Aの含有量(μg)の割合XA(μg/cm3)が、式(1):
5<XA≦2650 (1)
を満たすように調整することを特徴とする、製造方法。
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