JP4220767B2

JP4220767B2 - Organic compounds, organic EL devices and displays

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Publication number: JP4220767B2
Application number: JP2002351662A
Authority: JP
Inventors: 静士時任; 俊満都築; 信彦白沢; 敏泰鈴木
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2001-12-04
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-12-03
Also published as: JP2003231692A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機化合物、有機ＥＬ素子およびディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディスプレイに用いる各種素子の１つとして、有機ＥＬ素子の利用が検討されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、代表的なものとして、例えば図１に示すように、ＩＴＯ陽極１付のガラス基板２上にホール輸送層３、発光層４、電子輸送層５および金属陰極６が積層された構成を有する。ホール輸送層３、発光層４および電子輸送層５は、いずれも有機化合物材料で形成され、このうち、発光層４は有機化合物材料として主に蛍光材料を用いて薄膜に形成される。
【０００４】
有機ＥＬ素子は、有機薄膜（発光層４）に電子とホールを注入して再結合させることにより、有機分子の励起子を生成させ、この励起子が失活する際に蛍光を放出する機構を利用したデバイスである。ここでの励起子は、一重項励起状態のことである。
【０００５】
有機ＥＬ素子の特徴は、１０Ｖ程度の低い印加電圧で１０００ｃｄ／ｍ^２以上の高輝度を実現でき、かつ、有機化合物の種類を選択することで、青から赤までの任意の色の発光が得られることにある。また、有機ＥＬ素子は、自発光であるため、ディスプレイに用いたときに、視野角依存性がなく視認性にすぐれた表示を得ることができる。そのため、有機ＥＬ素子の次世代フルカラーディスプレイへの応用が期待されている。
【０００６】
しかしながら、上記した発光材料として蛍光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子は、発光量子効率が最大で５％程度に止まるため、発光量子効率がさらに高い有機ＥＬ素子が求められている。
【０００７】
このような高い発光量子効率を有する発光材料として、燐光有機化合物が注目され始めている（例えば、非特許文献１参照。）。これらの研究で用いられる燐光有機化合物は、白金やイリジウムを中心に有する金属錯体であり、これらの金属錯体をカルバゾール系化合物のホスト層に数％の濃度でドーピングしたものを発光層とする。このような燐光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子は、上記の蛍光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子を凌ぐ８％程度の高い発光量子効率が得られることが報告されている。また、ごく最近では、燐光有機化合物を用いた有機ＥＬ素子の素子構成を工夫することで１５％もの高い発光量子効率が得られることも報告されており（例えば、非特許文献２参照。）、超高効率化を実現する手段として注目されている。ここでの燐光とは、三重項励起状態から基底状態へ移るときの発光をいう。
【０００８】
【非特許文献１】
Baldo,et al.，Vol.395,pp.151 Nature(1998),.Baldo,et al.,
Appl．Phys.Lett.,Vol.175,pp.4(1999)
【非特許文献２】
Appl．Phys.Lett.,Vol.77,pp.904(2000)
【０００９】
しかしながら、上記した燐光有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子の場合、燐光有機化合物を用いた発光層の作製方法等が原因となって、有機ＥＬ素子の課題である発光効率の改善と長寿命化を実用レベルで実現することを困難としている。
【００１０】
すなわち、発光層は、燐光有機化合物を最適濃度でホスト層中に均一に分散（ドーピング）したものであることが必要である。通常、最適濃度は６質量％程度とされている。ところが、例えば代表的な発光層の作製方法である真空蒸着法の一種である共蒸着により発光層を作成した場合、発光層中の濃度分布の均一化を実現することが難しい。このことは、燐光有機化合物を高分子のホスト層に分散した高分子型ＥＬ素子の発光層についても同様である。そして、このような燐光有機化合物の分散性の悪い有機ＥＬ素子は、燐光有機化合物の濃度の高い箇所では燐光有機化合物分子間のエネルギ移動が活発になり、発光しないままエネルギを失うプロセスが優勢になり、発光効率が低下する。
【００１１】
また、上記の燐光有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子は、仮に燐光有機化合物をホスト層中に均一に分散できたとしても、時間経過とともに、素子駆動中に発生する熱によって燐光有機化合物分子が発光層内で移動し、分散不均一化に至り、素子の長寿命化が阻害されるおそれもある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の鑑みてなされたものであり、高い発光効率と長寿命を有する発光材料として好適な、新規な有機化合物およびこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子およびディスプレイを提供することを第１の目的とする。
【００１３】
また、本発明は、大面積の発光材料を安価かつ容易に形成することができる、新規な有機化合物およびこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子およびディスプレイを提供することを第２の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、錯体構造を中心に複数の荷電キャリア輸送性成分が前記錯体構造と非共役系で結合した有機化合物であって、前記錯体構造は、遷移金属原子若しくは希土類金属原子及びフェニルピリジン、
【化２２】

からなる群より選択される少なくとも一種類の配位子からなる金属錯体であり、前記荷電キャリア輸送性成分は、カルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリン、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、
【化２３】

、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、及びフルオレンからなる群より選択され、前記非共役系は、−Ｏ−、−ＣＨ _２ −、−ＣＨ _２ −ＣＨ _２ −、及び−Ｏ−ＣＨ _２ −からなる群より選択される、有機化合物である。
請求項２に記載の発明は、錯体構造を中心に複数の第一の荷電キャリア輸送性成分が前記錯体構造と第一の非共役系で結合し、且つ、前記複数の第一の荷電キャリア輸送成分の少なくとも一つが複数の第二の荷電キャリア輸送成分と第二の非共役系で結合した有機化合物であって、前記錯体構造は、遷移金属原子若しくは希土類金属原子及びフェニルピリジン、
【化２４】

からなる群より選択される少なくとも一種類の配位子からなる金属錯体であり、前記第一の荷電キャリア輸送性成分及び前記第二の荷電キャリア輸送成分は、それぞれ独立に、カルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリン、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、
【化２５】

、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレン、及びフルオレンからなる群より選択され、前記第一の非共役系及び前記第二の非共役系は、それぞれ独立に、−Ｏ−、−ＣＨ _２ −、−ＣＨ _２ −ＣＨ _２ −、及び−Ｏ−ＣＨ _２ −からなる群より選択される、有機化合物である。
請求項３に記載の発明は、有機溶剤または水に可溶であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機化合物である。
請求項４に記載の発明は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物を含む層を有することを特徴とする有機ＥＬ素子である。
請求項５に記載の発明は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機化合物、および該有機化合物とは別の低分子化合物若しくは高分子化合物を少なくとも２種類以上含むことを特徴とする有機ＥＬ素子である。
請求項６に記載の発明は、前記低分子化合物若しくは高分子化合物の少なくとも１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項７に記載の発明は、前記有機化合物の少なくとも他の１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有することを特徴とする請求項５に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項８に記載の発明は、前記有機化合物の少なくとも２種類が、異なる波長領域に発光性を有し、白色光を呈することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項９に記載の発明は、前記発光層が可撓性基板上に形成されてなることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項１０に記載の発明は、前記有機化合物を含む層が塗布法により形成されてなることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子である。
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせてなるフルカラー表示可能なディスプレイである。
請求項１２に記載の発明は、請求項４〜９のいずれか一項に記載の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されることを特徴とするアクティブマトリクス方式のディスプレイである。
請求項１３に記載の発明は、前記薄膜トランジスタが有機薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１２に記載のディスプレイである。
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機化合物は、発光性の構造単位を中心に有する樹木状多分岐高分子または樹木状多分岐低分子（デンドリマー）構造からなるものである。
【００１５】
これにより、発光性の構造単位が周辺構造である樹木状に多分岐した多数の分枝によって３次元的に孤立させられた状態となるため、この有機化合物を発光材料として用いて発光層を形成した場合、形成方法に関わらず、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する発光層を得ることができ、有機ＥＬ素子の発光層として、あるいは、照明機器の発光材料として、さらにまた、発光性塗料等として好適に用いることができる。
【００１６】
この場合、前記発光性の構造単位が燐光成分からなり、分岐した分枝単位の少なくとも一部分に荷電キャリア輸送性成分を有すると、蛍光成分を用いた場合に比べて高い発光効率を得ることができる。
【００１７】
このとき、前記荷電キャリア輸送性成分が、正孔輸送性および電子輸送性のいずれか１つまたは双方を有すると、好適である。
【００１８】
また、この場合、前記発光性の構造単位と前記荷電キャリア輸送性成分とが非共役系で結合していると、好適である。
【００１９】
ここで、非共役系とは、多重結合を含む発光性の構造単位と多重結合を含む荷電キャリア輸送性成分とが１または２以上の単結合を挟んで結合している系であることをいう。
【００２０】
また、この場合、異なる分枝単位の前記荷電キャリア輸送性成分同士が非共役系で結合している構造であってもよい。
【００２１】
また、この場合、前記発光性の構造単位が金属原子を含む錯体構造からなり、さらにまた、前記金属原子が遷移金属原子および希土類金属原子のうちの少なくとも１つの金属原子であると、好適である。
【００２２】
ここで、遷移金属としては、イリジウム、白金、金、ルテニウム等を挙げることができ、また、希土類金属としては、ユウロビウム、テルビウム、ジスプロシウム等を挙げることができる。
【００２３】
また、この場合、有機化合物が、有機溶剤または水に可溶であると、塗布法により容易かつ安価に発光層を形成することができる。このとき、有機化合物の分子量は８００以上が好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が上記の有機化合物を含む層を有することを特徴とする。
【００２５】
これにより、上記した有機化合物の効果を奏する有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００２６】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、一対の電極と、該一対の電極間に挟まれた発光層とを有し、該発光層が上記の有機化合物、および該有機化合物とは別の低分子化合物若しくは高分子化合物を少なくとも２種類以上含むと、好適である。
【００２７】
この場合、前記有機化合物の少なくとも１種類が電子輸送性成分または正孔輸送性成分を有し、前記低分子化合物若しくは高分子化合物の少なくとも１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有すると、好適である。
【００２８】
また、この場合、前記有機化合物の少なくとも１種類が電子輸送性成分または正孔輸送性成分を有し、該有機化合物の少なくとも他の１種類が該有機化合物の少なくとも１種類の有さない荷電キャリア輸送性成分を有すると、好適である。
【００２９】
また、この場合、前記有機化合物の少なくとも２種類が、異なる波長領域に発光性を有し、白色光を呈すると、好適である。
【００３０】
また、本発明に係るディスプレイは、上記の有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせてなるフルカラー表示可能なディスプレイであると、好適である。
【００３１】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記発光層が可撓性（フレキシブル）基板上に形成されてなると、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００３２】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、前記有機化合物を含む層が塗布法により形成されてなると、容易かつ安価に大面積の発光層を形成することができる。
【００３３】
また、本発明に係るディスプレイは、上記の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されることを特徴とするアクティブマトリクス方式のディスプレイである。
【００３４】
これにより、高い発光効率と長寿命を有し、また、高い応答速度を有するディスプレイを得ることができる。
【００３５】
この場合、前記薄膜トランジスタが有機薄膜トランジスタであると、基板としてプラスチックフィルムを好適に用いることができる。
【００３６】
本発明に係る有機化合物によれば、発光性の構造単位を中心に有する樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子構造からなるため、形成方法に関わらず、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する発光層を得ることができ、有機ＥＬ素子の発光層として、あるいは、照明機器の発光材料として、さらにまた、発光性塗料等として好適に用いることができる。
また、本発明に係る有機化合物によれば、有機化合物が有機溶剤または水に可溶であるため、塗布法により容易かつ安価に発光層を形成することができる。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、発光層が可撓性基板上に形成されているため、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることができる。
また、本発明に係る有機ＥＬ素子は、有機化合物を含む層が塗布法により形成されているため、容易かつ安価に大面積の発光層を形成することができる。
また、本発明に係るアクティブマトリクス方式のディスプレイは、上記の有機ＥＬ素子と２個以上の薄膜トランジスタとで画素が形成されるため、高い発光効率と長寿命を有し、また、高い応答速度を有するディスプレイを得ることができる。
本発明に係る有機化合物、有機ＥＬ素子およびディスプレイの好適な実施の形態について、図を参照して、以下に説明する。
【００３７】
まず、本実施の形態例に係る有機化合物について、図２および図３を参照して説明する。
【００３８】
本実施の形態例に係る有機化合物は、下記式に示す基本構造を有する樹木状多分岐高分子または樹木状多分岐低分子である。ここで、分岐数ｎは、２以上が好ましい。また、下記式では１つの分枝であるカッコ内のＸの分岐回数として２回（２段階）を例示しているが、合成が容易な範囲内であれば分岐回数には特に上限はない。また、Ｘは、分岐回数が０回、すなわち、直鎖状でもよい。
【００３９】
【化１】

また、本実施の形態例に係る有機化合物１０は、例えば図２に模式的に示すように、燐光成分からなる発光性の構造単位１２を中心（コア）として３次元的に他の化学構造が周辺を取り巻いた樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子を有する。有機化合物１０は、樹木状多分岐高分子の場合、分子量が８００以上であると、好適である。
【００４０】
発光性の構造単位（図２では、燐光性発光単位と表示）１２の周辺を取り巻く他の化学構造、言い換えれば、分岐した分枝単位（以下、これを外部構造単位という。）１４は、荷電キャリア輸送成分１６を構造内に有する。さらに、外部構造単位１４は発光性の構造単位１２との間を後述するように−Ｏ−、−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２−ＣＨ_２−あるいは−Ｏ−ＣＨ_２−等で結ばれているのが、より好ましい。
【００４１】
上記の構造を有する有機化合物１０は、発光性の構造単位１２および外部構造単位１４の荷電キャリア輸送成分１６が、および荷電キャリア輸送成分１６同士が、それぞれ非共役、すなわち１または２以上の単結合で結ばれ、また、荷電キャリア輸送成分１６が発光性の構造単位１２よりも電子構造的に大きな光学ギャップ（最低非占有分子軌道と最高占有分子軌道とのエネルギ差）および大きな三重項エネルギレベルを有することが好ましい。
【００４２】
また、有機化合物１０は、発光性の構造単位１２を３次元的に複数の外部構造単位１４が取り巻いた樹木状多分岐高分子構造または樹木状多分岐低分子構造を有するため、発光性の構造単位１２が３次元的に孤立した状態となり、有機化合物自体１０が微粒子状の形態をとる。このため、図３に模式的に示すように、例えば薄膜固体１８に形成するとき、有機化合物１０の集合体は、外部構造単位１４の存在によって、隣り合う発光性の構造単位１２が近接することが阻害され、発光性の構造単位１２が薄膜固体１８内に均一に分布する。
【００４３】
また、有機化合物１０は、上記の構造のために、連続的に電圧を印加したりあるいは熱を加えたときにも、発光性の構造単位１２の均一分布状態が変わらず、時間経過によっても安定した構造を維持することができる。
【００４４】
したがって、有機化合物１０を発光材料として用いて発光層を形成した場合、形成方法に関わらず、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する発光層を得ることができ、有機ＥＬ素子の発光層として、あるいは、照明機器の発光材料として、さらにまた、発光性塗料等として好適に用いることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態例に係る有機化合物１０において、外部構造単位１４は荷電キャリア輸送成分を含まない分子構造であってもよく、この場合、発光層を形成する際、荷電キャリア輸送成分は、有機化合物とは別の材料として有機化合物に混合してもよく、あるいはまた、発光層とは別に荷電キャリア輸送成分層を設けてもよい。
【００４６】
本実施の形態例に係る有機化合物１０の具体的な分子構造としては、例えば下記の５つを挙げることができる。
【００４７】
【化２】

【００４８】
【化３】

【００４９】
【化４】

【００５０】
【化５】

【００５１】
【化６】

これらの有機化合物（Ａ）〜（Ｅ）は、いずれも、発光性の構造単位がフェニルピリジンを配位子にもつイリジウム錯体である。また、外部構造単位の荷電キャリア輸送成分として、有機化合物（Ａ）、（Ｂ）、（Ｅ）においてはホール輸送性成分であるカルバゾール環を有し、有機化合物（Ｃ）においては電子輸送成分であるトリアゾール環とホール輸送成分であるカルバゾール環とを有し、有機化合物（Ｄ）においては電子輸送成分であるトリアジンを有する。そして、イリジウム錯体とこれらの荷電キャリア輸送成分、および隣り合うこれらの荷電キャリア輸送成分同士が、有機化合物（Ａ）については−Ｏ−により、また、有機化合物（Ｂ）〜（Ｄ）については−Ｏ−ＣＨ_２−により、有機化合物（Ｅ）については−ＣＨ_２−ＣＨ_２−により、それぞれ非共役系で結ばれている。
【００５２】
この場合、有機化合物は、例えば下記式に示す分子構造のように、荷電キャリア輸送成分として例えばカルバゾール環を外部構造単位の一部分である末端にのみ設けた構造としてもよい。
【００５３】
【化７】

また、有機化合物は、下記式に示す（Ｆ）、（Ｇ）のように、外部構造単位の荷電キャリア輸送成分（有機化合物（Ｆ）、（Ｇ）の場合はフェニルカルバゾール）が発光性構造単位に直接結合していてもよい。あるいは、荷電キャリア輸送成分が、フェニル基などのアリール基を介して結合していてもよい。
【００５４】
【化８】

【００５５】
【化９】

また、この場合、有機化合物は、ホール輸送性が知られているシリコン系の高分子構造（ポリシラン）を外部構造単位として設けた構造としてもよい。
【００５６】
ここで、本実施の形態例に係る有機化合物の製造方法について、上記有機化合物（Ｂ）を例にとって説明する。
【００５７】
製造方法は、基本的に通常の樹木状多分岐分子の場合と同様である。すなわち、発光性構造単位の配位子にヒドロキシ基（−ＯＨ）あるいはハロゲン原子などを置換させた化合物を出発物質として、そのヒドロキシ基あるいはハロゲン原子部分に荷電キャリア輸送成分を反応させることにより、樹木状に分子を成長させて本実施の形態例に係る有機化合物を得ることができる。あるいは、あらかじめ、荷電キャリヤ輸送性成分を含む配位子を合成したのちに、金属錯体化することにより、本実施の形態例に係る有機化合物を得ることもできる。
【００５８】
調製された有機化合物が上記有機化合物（Ｂ）の構造を有することは、ＮＭＲや赤外吸収スペクトルにより確認することができる。
【００５９】
本実施の形態例に係る有機化合物１０の分子構造についてさらに説明する。
【００６０】
発光性の構造単位１２は、配位子として、例示したフェニルピリジンのみでなく、下記式に示すように、芳香環、複素環あるいは縮合環等のいずれかを用いることができる。これらは、π電子系に富んだ化学構造であるため、キャリア輸送性に優れる。
【００６１】
【化１０】

また、発光性の構造単位１２は、金属元素として、例示したイリジウムのほかに白金、金、ルテニウム、ロジウム等の遷移金属あるいはユウロビウム、テルビウム、ジスプロシウム等の希土類金属を用いることができる。
【００６２】
これらの配位子と金属元素を組み合わせた発光性の構造単位１２は、例えば、下記の式のものを例示することができる。
【００６３】
【化１１】

外部構造単位１４に含む荷電キャリア輸送成分１６は、有機化合物（Ａ）〜（Ｇ）について既に説明したように、ホール輸送性成分および電子輸送性成分のいずれであってもよく、また、双方でもよい。外部構造単位１４にホール輸送性成分および電子輸送性成分のうちのいずれか一方のみを含ませる場合、外部構造単位１４に含まれないもう一方の荷電キャリア輸送成分を含む他の低分子または高分子を本発明の有機化合物に混合して発光層を形成してもよい。なお、この場合、他の低分子または高分子は、もう一方の荷電キャリア輸送成分を含まないものであってもよい。また、この場合、発光層は、本発明の有機化合物および他の低分子または高分子を、それぞれ１または２種類以上有するものであってもよい。また、本発明の有機化合物を２種類以上有する場合は、そのうちの少なくとも１種類を例えば電子輸送性を有する有機化合物とし、他の少なくとも１種類を正孔輸送性を有する有機化合物とすると、好適である。
【００６４】
ホール輸送性成分は、３級アミンであるカルバゾール、トリフェニルアミン、ピラゾリンやそれらの誘導体を挙げることができる。また、電子輸送性成分は、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン等の構造を含むものが挙げられ、さらにまた、チオフェン、フェニレン、ｐ−フェニレンビニレンやフルオレンの構造を含むものを用いてもよい。なお、ここで挙げた成分以外のホール輸送性成分や電子輸送性成分を用いることを排除するものではない。
【００６５】
つぎに、本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子について、図４を参照して説明する。
【００６６】
図４に示すように、本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０は、基板２２の上に陽極２４が設けられ、陽極２４の上に発光層２６が設けられ、発光層の２６上に陰極２８が設けられた積層構造を有する。
【００６７】
発光層２６は、本実施の形態の第１の例に係る有機化合物１０を含む層を少なくとも１層有する。
【００６８】
発光層２６は、スピンコート法、印刷法あるいはインクジェット法等の塗布法により形成する。この場合、有機化合物１０を、例えばクロロホルム等の有機溶剤に溶解した溶液を用いて塗布する。塗布法は、製造コストが安価であるため好適である。このうち、特にインクジェット法は、大面積の無数の画素を形成する際に、有機化合物で塗り分けることができるため、容易にフルカラー化を実現することができる。有機化合物１０が比較的低分子の場合は、真空蒸着法を用いて成膜してもよい。
【００６９】
なお、発光効率を高めるためには、発光層２６とともに電子輸送層やホール輸送層を有する積層構造としてもよく、また、電子注入層やホール注入層を設けてもよい。またさらに、陽極２４上（発光層２６との間）に導電性高分子層を形成してもよい。
【００７０】
電子輸送層の材料としては、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、トリアジン、金属錯体化合物等を用いることができる。また、ホール輸送層の材料としては、芳香族３級アミン誘導体、ポリパラフェニレンビニレン、ポリジアルキルフルオレン等を用いることができる。
【００７１】
基板２２は、透明材料で形成される。透明材料からなる基板としては、従来例で説明したガラス基板のほか、プラスチックフィルムや金属フィルム等の可撓性を有する基板を用いることができる。
【００７２】
プラスチックフィルムを用いるときは、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性および低吸湿性に優れた材料を用いる。このような材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド等が挙げられる。
【００７３】
金属フィルムを用いるときは、金属フィルムの陽極２４と接する側の面に絶縁層を形成する。
【００７４】
このような可撓性のあるフレキシブルな基板を用いることにより、フレキシブルな有機ＥＬ素子を得ることができる。
【００７５】
なお、基板２２のいずれかの一面あるいは両面に透湿防止層（ガスバリア層）を設けると、好適である。透湿防止層の材料としては、窒化ケイ素や酸化ケイ素等の無機物が好適である。透湿防止層は、高周波スパッタリング法等により成膜できる。
【００７６】
また、必要に応じてハードコート層やアンダーコート層を設けてもよい。
【００７７】
陽極２４は、光透過性材料で形成される。光透過性材料としては、従来例で説明したＩＴＯのほか、酸化インジウム、酸化スズおよび酸化インジウム酸化亜鉛合金等を好適に用いることができる。また、陽極２４は、金、白金、銀マグネシウム等の金属の薄膜であってもよい。さらにまた、陽極２４の材料として、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールおよびそれらの誘導体からなる導電性高分子を用いることもできる。
【００７８】
陰極２８の材料は、仕事関数の低いリチウム、カリウム等のアルカリ金属や、マグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属を用いるのが、電子注入を良好に行う観点から好適である。安定なアルミニウムも陰極２８の材料として好適である。
【００７９】
また、陰極２８は、安定性と電子注入性とを両立させるためには、２種類以上の材料を含む層としてもよく、それらの材料は、特開平２−１５５９５号公報や特開平５−１２１１７２号公報等に記載されているものを用いることができる。
【００８０】
また、陰極２８は、アルミニウムを用いた場合、アルミニウムと発光層２６との界面にセシウム、バリウム、カルシウム、ストロンチウム等のアルカリ金属やアルカリ土類金属の０．０１〜１００ｎｍ程度の厚みの薄層を設けてもよい。
【００８１】
陽極２４および陰極２８は、いずれも、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の公知の方法で形成することができる。また、陽極２４および陰極２８、このうち特に陽極２４は、フォトリソグラフィ等による化学的エッチングや、レーザ等による物理的エッチングによってパターニングすることが好ましい。また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタリング等によってパターニングしてもよい。
【００８２】
上記のように構成した本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０の発光メカニズムは以下のように推測される。
【００８３】
陽極２４から注入されたホールは、外部構造単位１４のカルバゾール環等からなる荷電キャリア輸送成分１６をホッピング伝導する。一方、陰極２８から注入された電子が荷電キャリア輸送成分１６上でホールと再結合することによって、例えばカルバゾール環の一重項と三重項の励起状態が生成し、その両方の励起エネルギが例えばイリジウム錯体からなる発光性の構造単位１２へ移動する。その結果、例えばイリジウム錯体の励起状態が生成し、燐光発光が観察されるものと考えられる。
【００８４】
また、注入されたホールと電子の再結合がイリジウム錯体上で直接起こるメカニズムも考えられる。
【００８５】
本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０は、発光性の構造単位が発光層中に均一に分散され、高い発光効率と長寿命を有する。
【００８６】
また、有機ＥＬ素子２０は、安価な塗布法により大面積の発光層を容易に形成することができる。
【００８７】
また、本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子２０の各画素単位に２個以上の薄膜トランジスタを配置し、薄膜トランジスタによるアドレスと駆動によって、アクティブマトリクス方式のディスプレイを得ることができる。このようにして得られるディスプレイは、高い発光効率と長寿命を有し、また、高い応答速度を有する。
【００８８】
また、上記のディスプレイは、安価な塗布法により大面積の発光層を容易に形成することにより、大面積の画像を得ることができる。
【００８９】
また、上記のディスプレイは、薄膜トランジスタを有機薄膜トランジスタとすることで、基板としてプラスチックフィルムを用いることが可能となる。
【００９０】
また、上記のディスプレイは、本発明の有機ＥＬ素子として異なる波長領域に発光を示す有機化合物を２種類以上有するように構成し、白色光を呈するものとすると、好適である。
【００９１】
また、このとき、白色光を呈する有機ＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせると、フルカラー表示が可能である。
【００９２】
【実施例】
参考例及び実施例を挙げて、本発明をさらに説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
＜発光材料の合成＞
以下、上述した実施形態に係る有機発光材料を合成する方法について、具体例をもって説明する。ここでは、前記した有機化合物（Ｅ）、（Ｆ）および（Ｇ）を合成する場合について説明する。
（有機化合物（Ｅ）（ＰｈＣｂｚ−ＣＨ_２ＣＨ_２−ｐｐｙ）_３Ｉｒの合成）
まず、下記スキーム（１）にしたがって、配位子ＰｈＣｂｚ−ＣＨ_２ＣＨ_２−ｐｐｙの合成を行った。
【００９３】
【化１２】

次に、下記スキーム(2)にしたがって、錯体(PhCbz-CH₂CH₂-ppy)₃Irを合成した。
【００９４】
【化１３】

Na₃IrCl₆(2H₂O)と2.3等量の配位子を2-エトキシエタノール/水(3:1)の混合溶液中、アルゴン下、120℃で12 h加熱した。反応溶液を室温まで放冷し、析出した固体をろ過してジエチルエーテルで洗浄した。得られたクロロ錯体と等量のトリフルオロメタンスルホン酸銀、大過剰（30-50等量）の配位子PhCbz-CH₂CH₂-ppyをアルゴン下で160℃に加熱し、融液状態のまま8 h加熱を続けた。加熱終了後、室温まで放冷してからジクロロメタンを加えて不溶物をろ別し、ろ液に含まれる化合物をフラッシュクロマトグラフィー（シリカゲル、ジクロロメタン）で精製した。錯体成分をジクロロメタン/ヘキサンから再結晶することにより(PhCbz-CH₂CH₂-ppy)₃Irを得た。
（有機化合物（Ｆ）(PhCbz-ppy)_２Ir(acac)および有機化合物（Ｇ） (PhCbz-ppy)_３Irの合成）
まず、下記スキーム(3)にしたがって、配位子PhCbz-ppyの合成を行った。
【００９５】
【化１４】

9-(p-Br-Phenyl)carbazole)のTHF 溶液にn-BuLi/hexaneを-78°C で適下した。1h 撹拌後、SnBu₃Clを適下して暫く撹拌し、室温まで昇温した。反応溶液を水に注ぎ暫く撹拌してからジエチルエーテルで分液した。MgSO₄で乾燥後、溶媒をエバポ乾固してカラムで精製（シリカゲル、展開溶媒: ヘキサン）し、Bu₃Sn(PhCbz)を得た。次に、Bu₃SnPhCbz, Br-ppy, Pd(PPh₃)₄をアルゴン下でトルエン中、115°C で8 h 加熱した。反応溶液を室温まで放冷した後、ろ過して残った固体をトルエンで洗浄した。ろ液をエバポ乾固して、カラム精製（シリカゲル、展開溶媒: トルエン）し、配位子PhCbz-ppyを得た。
【００９６】
次に、スキーム(3)において得られた配位子PhCbz-ppyを用い、スキーム(4)にしたがって、有機化合物（Ｆ）(PhCbz-ppy)₂Ir(acac)を合成した。
【００９７】
【化１５】

PhCbz-ppyとNa₃IrCl₆(2H₂O)をシュレンク管に秤取り、アルゴン雰囲気にした。2-ethoxyethanolと水を加え、脱気してからアルゴン置換し、120°C で24 h 加熱、還流した。反応終了後室温まで放冷し、析出した黄色い固体をろ過してエーテルで洗浄し、(PhCbz-ppy)₂IrCl 錯体を得た。次に、(PhCbz-ppy)₂IrCl 錯体とNa₂CO₃をシュレンク管に秤り取り、アルゴン置換した。ここへTHFとacetylacetoneを加えて室温で12 h 撹拌した。反応終了後、溶媒をエバポ乾固し、CH₂Cl₂を加えてセライトろ過した。ろ液を濃縮して、カラム精製（シリカゲル、展開溶媒: CH₂Cl₂）により、(PhCbz-ppy)₂Ir(acac)の二種類の異性体を得た。一番目のフラクションが(PhCbz-ppy)₂Ir(acac)のtrans体、二番目がcis 体と考えられる。
【００９８】
また、スキーム(4)において得られる中間生成物(PhCbz-ppy)₂IrCl 錯体を用い、スキーム(5)にしたがって、有機化合物（Ｇ）(PhCbz-ppy)₃Irを合成した。
【００９９】
【化１６】

PhCbz-ppyと(PhCbz-ppy)₂IrCl 錯体及びトリフルオロメタンスルホン酸銀をシュレンク管に秤り取り、アルゴン雰囲気にした。無溶媒にて205°C で6 h加熱・撹拌し、茶色い固体を得た。室温まで放冷した後、固体をCH₂Cl₂ に溶解し、セライトろ過した後、カラム精製（シリカゲル、展開溶媒: CH₂Cl₂/hexane (2:1)）した。二回カラム精製を行い、CH2Cl₂/hexane から再結晶することにより有機化合物（Ｇ）(PhCbz-ppy)₃Irを得た。
【０１００】
参考例及び実施例の有機ＥＬ素子として、前記した３つの樹木状分枝を有する本発明の有機化合物（Ｇ）、（Ｅ）、（Ｃ）および以下に説明する２つの樹木状分枝を有する本発明の有機化合物（Ｈ）を発光層に用いた有機ＥＬを以下の手順で調製した。
（参考例１：有機化合物（Ｇ）を用いた有機ＥＬ素子）
前記した有機化合物（Ｇ）を発光層に用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１０１】
まず、スピンコートにより、50nmの導電性高分子層(エチレンジオキシチオフェンおよびポリスルホン酸 : PEDOT/PSS)を透明陽極ITO付ガラス基板上に形成した。この導電性高分子層を180℃で1時間乾燥させた。
【０１０２】
次に、有機化合物（Ｇ）の1重量%トルエン溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層上に塗布し、100nmの膜厚の発光層を形成した。このとき、有機化合物（Ｇ）に、電子輸送性材料として1,3,4オキサジアゾール誘導体を添加した溶液も調製し、同様にスピンコートにより成膜した。さらに真空中で発光層を十分に乾燥させた後、発光層の上に、真空蒸着により、陰極としてカルシウム/アルミニウム(10nm/100nm)を形成した。このとき、発光層の上に真空蒸着により、正孔ブロック層としてBathocuproine(10nm)、電子輸送層としてtris(8-quinolinolato)aluminum(350nm)を成膜した後、陰極としてフッ化リチウム/アルミニウム 0.5nm/100nm)を形成した素子も作製した。
【０１０３】
上記の手順で、調製した有機ＥＬ素子のＩＴＯ側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて３Ｖ以上の直流電圧を印加したところ、いずれの素子からも５４０ｎｍ付近にピークを有する黄緑色の発光が得られた。この電界発光スペクトルは、有機化合物（Ｇ）の光励起発光スペクトルと一致した。有機化合物（Ｇ）は発光部位と外部構造部位が直接結合しているため、発光部位の共役系が広がり、発光スペクトルが長波長シフトする。発光層に本発明の化合物と電子輸送材料とを混合して用い、さらに正孔ブロック層／電子輸送層を設けた素子においては、最高輝度約１００００ｃｄ／ｍ^２、輝度１００ｃｄ／ｍ^２における発光量子効率は約８％が得られ、優れた特性を示すことが明らかとなった。
（実施例１：有機化合物（Ｅ）を用いた有機ＥＬ素子）
前記した有機化合物（Ｅ）を発光層に用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１０４】
まず、スピンコートにより、50nmの導電性高分子層(PEDOT/PSS)を透明陽極ITO付ガラス基板上に形成した。この導電性高分子層を180℃で1時間乾燥させた。
【０１０５】
次に、有機化合物（Ｅ）の1重量%トルエン溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層上に塗布し、100nmの膜厚の発光層を形成した。このとき、有機化合物（Ｅ）に、電子輸送性材料として1,3,4オキサジアゾール誘導体を添加した溶液も調製し、同様にスピンコートにより成膜した。さらに真空中で発光層を十分に乾燥させた後、発光層の上に、真空蒸着により、陰極としてカルシウム/アルミニウム(10nm/100nm)を形成した。
【０１０６】
上記の手順で、調製した有機ＥＬ素子のＩＴＯ側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて３Ｖ以上の直流電圧を印加したところ、いずれの素子からも５２０ｎｍ付近にピークを有する緑色の発光が得られた。この電界発光スペクトルは、有機化合物（Ｅ）の光励起発光スペクトルと一致した。本実施例１で発光層に用いた有機化合物（Ｅ）は、発光部位と外部構造部位が非共役系で結合しているため、有機化合物（Ｅ）の発光スペクトルは、発光部位単体の発光スペクトルとほぼ一致する。発光層に有機化合物（Ｅ）と電子輸送材料とを混合して用い、さらに正孔ブロック層／電子輸送層を設けた素子においては、最高輝度約１２０００ｃｄ／ｍ^２、輝度１００ｃｄ／ｍ^２における発光量子効率は約９％が得られた。
（参考例２）
前記した有機化合物（Ｃ）を発光層に用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１０７】
まず、チオフェン誘導体であるエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）およびポリスルホン酸（ＰＰＳ）の混合水溶液を、スピンコート法でＩＴＯ付ガラス基板上に塗布して、５０ｎｍの厚みの導電性高分子層（ＰＥＤＯＴ／ＰＰＳ）を形成した。その後、この導電性高分子層を１８０℃で1時間乾燥させた。
【０１０８】
次に、有機化合物（Ｃ）をクロロホルムに溶解させて、有機化合物（Ｃ）を１質量％含む溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層の上に塗布して、１００ｎｍの厚みで成膜して発光層を形成した。さらに、真空中で発光層を充分に乾燥した後、真空蒸着法によって、３０ｎｍの厚みのカルシウムの層および１００ｎｍの厚みのアルミニウムの層を、この順に発光層の上に形成した。
【０１０９】
上記の手順で調製した有機ＥＬ素子のＩＴＯ側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて１０Ｖの電圧を印加したところ、５２０ｎｍの波長ピークを持つ緑色の発光が２００ｃｄ／ｍ^２の輝度で観察された。この発光スペクトルは、有機化合物（Ｃ）の光励起の発光スペクトル（ＰＬ）とほぼ一致した。これにより、この発光が本発明の有機材料からのものであることが確認された。この有機ＥＬ素子の外部発光効率を計算したところ、６％の値が最大で得られた。これは、従来の蛍光を利用した有機ＥＬ素子の外部発光効率の上限値である５％を越えるものである。
（実施例２：２つの樹木状分枝を有する有機化合物（Ｈ）を用いた有機ＥＬ素子）
下記式に示す２つの樹木状分枝を有する有機化合物（Ｈ）を用いた有機ＥＬ素子を以下の手順で作製した。
【０１１０】
【化１７】

まず、スピンコートにより、50nmの導電性高分子層(PEDOT/PSS)を透明陽極ITO付ガラス基板上に形成した。この導電性高分子層を180℃で1時間乾燥させた。
【０１１１】
次に、有機化合物（Ｈ）の1重量%トルエン溶液を調製し、スピンコート法によって上記の導電性高分子層上に塗布し、100nmの膜厚の発光層を形成した真空中で発光層を十分に乾燥させた後、発光層の上に、真空蒸着により、陰極としてカルシウム/アルミニウム(10nm/100nm)を形成した。上記の手順で、調製した有機EL素子のITO側にプラス、アルミニウム側にマイナスの極性を持たせて３V以上の直流電圧を印加したところ、いずれの素子からも520nm付近にピークを有する緑色の発光が得られた。この電界発光スペクトルは、有機化合物（Ｈ）の光励起発光スペクトルと一致した。発光量子効率は約5％が得られた。
【０１１２】
【発明の効果】
本発明によれば、高い発光効率と長寿命を有する発光材料として好適な、新規な有機化合物およびこの有機化合物を用いた有機ＥＬ素子およびディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例の有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【図２】本実施の形態例に係る有機化合物の構造を模式的に示す図である。
【図３】図２の有機化合物の集合体である薄膜固体の一部を模式的に示す図である。
【図４】本実施の形態例に係る有機ＥＬ素子の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０有機化合物
１２発光性の構造単位
１４外部構造単位
１６荷電キャリア輸送成分
１８薄膜固体
２０有機ＥＬ素子
２２基板
２４陽極
２６発光層
２８陰極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic compound, an organic EL element, and a display.
[0002]
[Prior art]
As one of various elements used for a display, use of an organic EL element has been studied.
[0003]
As a typical organic EL element, for example, as shown in FIG. 1, a hole transport layer 3, a light emitting layer 4, an electron transport layer 5 and a metal cathode 6 are laminated on a glass substrate 2 with an ITO anode 1. It has a configuration. The hole transport layer 3, the light emitting layer 4, and the electron transport layer 5 are all formed of an organic compound material. Among these, the light emitting layer 4 is formed in a thin film mainly using a fluorescent material as the organic compound material.
[0004]
The organic EL element has a mechanism for generating excitons of organic molecules by injecting electrons and holes into the organic thin film (light emitting layer 4) and recombining them, and emitting fluorescence when the excitons are deactivated. The device used. The excitons here are singlet excited states.
[0005]
The characteristic of the organic EL element is 1000 cd / m at a low applied voltage of about 10V.²The above-described high luminance can be realized, and light of any color from blue to red can be obtained by selecting the type of organic compound. In addition, since the organic EL element is self-luminous, when used in a display, it is possible to obtain a display having no viewing angle dependency and excellent visibility. Therefore, application of organic EL elements to next-generation full color displays is expected.
[0006]
However, since the organic EL element using a fluorescent organic compound as the light emitting material has a maximum emission quantum efficiency of about 5%, an organic EL element with higher emission quantum efficiency is required.
[0007]
As a light-emitting material having such a high light emission quantum efficiency, phosphorescent organic compounds have begun to attract attention (see, for example, Non-Patent Document 1). The phosphorescent organic compound used in these studies is a metal complex having platinum or iridium as a center, and a light emitting layer is formed by doping these metal complexes into a host layer of a carbazole compound at a concentration of several percent. It has been reported that an organic EL device using such a phosphorescent organic compound can obtain a high emission quantum efficiency of about 8%, which exceeds that of the organic EL device using the fluorescent organic compound. In addition, recently, it has been reported that emission quantum efficiency as high as 15% can be obtained by devising an element structure of an organic EL element using a phosphorescent organic compound (see, for example, Non-Patent Document 2). It is attracting attention as a means to achieve ultra-high efficiency. Here, phosphorescence refers to light emission when shifting from a triplet excited state to a ground state.
[0008]
[Non-Patent Document 1]
Baldo, et al., Vol.395, pp.151 Nature (1998), .Baldo, et al.,
Appl. Phys. Lett., Vol. 175, pp. 4 (1999)
[Non-Patent Document 2]
Appl. Phys. Lett., Vol. 77, pp. 904 (2000)
[0009]
  However, in the case of an organic EL element using the above-described phosphorescent organic compound in a light emitting layer, the improvement in luminous efficiency and the length of the problem of the organic EL element are caused by the manufacturing method of the light emitting layer using the phosphorescent organic compound. It is difficult to achieve a long service life at a practical level.
[0010]
That is, the light emitting layer needs to be a material in which the phosphorescent organic compound is uniformly dispersed (doped) in the host layer at the optimum concentration. Usually, the optimum concentration is about 6% by mass. However, for example, when the light-emitting layer is formed by co-evaporation, which is a kind of vacuum deposition method, which is a typical light-emitting layer manufacturing method, it is difficult to achieve uniform concentration distribution in the light-emitting layer. The same applies to the light emitting layer of a polymer EL device in which a phosphorescent organic compound is dispersed in a polymer host layer. In such an organic EL device having poor phosphorescent organic compound dispersibility, energy transfer between phosphorescent organic compound molecules becomes active at a high concentration of the phosphorescent organic compound, and a process of losing energy without emitting light is dominant. As a result, the luminous efficiency decreases.
[0011]
In addition, the organic EL device using the above phosphorescent organic compound in the light emitting layer can be dispersed by heat generated during driving of the device over time even if the phosphorescent organic compound can be uniformly dispersed in the host layer. Molecules move in the light emitting layer, leading to non-uniform dispersion, which may hinder the life of the device.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
  The present invention has been made in view of the above, and it is a first object of the present invention to provide a novel organic compound and an organic EL element and a display using the organic compound, which are suitable as a light emitting material having high luminous efficiency and long life. 1 purpose.
[0013]
The second object of the present invention is to provide a novel organic compound and an organic EL device and a display using the organic compound, which can form a light emitting material having a large area at low cost and easily.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The invention according to claim 1 is an organic compound in which a plurality of charge carrier transporting components are bonded to the complex structure in a non-conjugated system around the complex structure, and the complex structure includes a transition metal atom or a rare earth metal atom. And phenylpyridine,
Embedded image

A metal complex comprising at least one ligand selected from the group consisting of: carbazole, triphenylamine, pyrazoline, oxadiazole, triazole, imidazole, triazine,
Embedded image

, Thiophene, phenylene, p-phenylene vinylene, and fluorene, the non-conjugated system is —O—, —CH ₂ -, -CH ₂ -CH ₂ -And -O-CH ₂ An organic compound selected from the group consisting of:
According to a second aspect of the present invention, a plurality of first charge carrier transporting components are bonded to the complex structure in a first non-conjugated system around a complex structure, and the plurality of first charge carrier transports An organic compound in which at least one of the components is bonded to a plurality of second charge carrier transporting components in a second non-conjugated system, and the complex structure includes a transition metal atom or a rare earth metal atom and phenylpyridine,
Embedded image

A metal complex comprising at least one ligand selected from the group consisting of: the first charge carrier transporting component and the second charge carrier transporting component independently of each other, carbazole, triphenylamine , Pyrazoline, oxadiazole, triazole, imidazole, triazine,
Embedded image

, Thiophene, phenylene, p-phenylene vinylene, and fluorene, wherein the first non-conjugated system and the second non-conjugated system are each independently -O-, -CH ₂ -, -CH ₂ -CH ₂ -And -O-CH ₂ An organic compound selected from the group consisting of:
  Claim3The invention described in item 1 is soluble in an organic solvent or water.Or 2It is an organic compound as described in above.
  Claim4The invention described in (1) has a pair of electrodes and a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, and the light emitting layer is claimed in claims 1 to 2.3It has an organic compound element as described in any one of these, It is an organic EL element characterized by the above-mentioned.
  Claim5The invention described in (1) has a pair of electrodes and a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, and the light emitting layer is claimed in claims 1 to 2.3An organic EL device comprising at least two kinds of the organic compound according to any one of the above and a low molecular compound or a high molecular compound different from the organic compound.
  Claim6The invention described inin frontThe at least one kind of the low molecular weight compound or the high molecular weight compound has a charge carrier transporting component which does not have at least one kind of the organic compound.5It is an organic EL element as described in above.
  Claim7The invention described inPossessionThe at least one other organic compound has at least one non-existent charge carrier transporting component of the organic compound.5It is an organic EL element as described in above.
  Claim8The invention according to claim 2, wherein at least two of the organic compounds have luminescence in different wavelength regions and exhibit white light.5~7It is an organic EL element as described in any one of these.
  Claim9The invention according to claim 2, wherein the light emitting layer is formed on a flexible substrate.4~8It is an organic EL element as described in any one of these.
  Claim10The invention according to claim 2, wherein the layer containing the organic compound is formed by a coating method.4~9It is an organic EL element as described in any one of these.
  Claim11The invention described in claim8A display capable of full color display, which is a combination of the organic EL element described in 1 and a color filter.
  Claim12The invention described in claim4~9A pixel is formed with the organic EL element according to any one of the above and two or more thin film transistors.
  Claim13The invention according to claim 2, wherein the thin film transistor is an organic thin film transistor.12It is a display as described in.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  The organic compound according to the present invention is composed of a dendritic multi-branched polymer or dendritic multi-branched small molecule (dendrimer) structure centered on a luminescent structural unit.
[0015]
As a result, the light-emitting structural unit is three-dimensionally isolated by a number of branches that are multi-branched in the shape of a tree, which is the surrounding structure, and thus a light-emitting layer is formed using this organic compound as a light-emitting material In this case, regardless of the formation method, the light emitting structural unit is uniformly dispersed in the light emitting layer, and a light emitting layer having high light emission efficiency and long life can be obtained. Further, it can be suitably used as a luminescent material for lighting equipment, and also as a luminescent paint.
[0016]
In this case, when the light-emitting structural unit is composed of a phosphorescent component and a charge carrier transporting component is included in at least a part of the branched branching unit, higher luminous efficiency can be obtained than when a fluorescent component is used. .
[0017]
At this time, it is preferable that the charge carrier transporting component has one or both of a hole transporting property and an electron transporting property.
[0018]
In this case, it is preferable that the light-emitting structural unit and the charge carrier transporting component are bonded in a non-conjugated system.
[0019]
Here, the non-conjugated system refers to a system in which a light-emitting structural unit including multiple bonds and a charge carrier transporting component including multiple bonds are bonded via one or more single bonds. .
[0020]
In this case, the structure may be such that the charge carrier transporting components of different branching units are bonded together in a non-conjugated system.
[0021]
In this case, it is preferable that the light-emitting structural unit has a complex structure including a metal atom, and the metal atom is at least one metal atom of a transition metal atom and a rare earth metal atom. .
[0022]
Here, examples of the transition metal include iridium, platinum, gold, and ruthenium, and examples of the rare earth metal include eurobium, terbium, and dysprosium.
[0023]
In this case, when the organic compound is soluble in an organic solvent or water, the light emitting layer can be easily and inexpensively formed by a coating method. At this time, the molecular weight of the organic compound is preferably 800 or more.
[0024]
The organic EL device according to the present invention includes a pair of electrodes and a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, and the light emitting layer includes a layer containing the above organic compound. .
[0025]
Thereby, the organic EL element which has an effect of an above-mentioned organic compound can be obtained.
[0026]
The organic EL device according to the present invention includes a pair of electrodes and a light-emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, and the light-emitting layer is a low-power separate from the above organic compound and the organic compound. It is preferable that at least two kinds of molecular compounds or polymer compounds are contained.
[0027]
In this case, at least one kind of the organic compound has an electron transporting component or a hole transporting component, and at least one kind of the low molecular weight compound or the high molecular weight compound is not charged with at least one kind of the organic compound. It is preferable to have a carrier transporting component.
[0028]
In this case, at least one of the organic compounds has an electron transporting component or a hole transporting component, and at least the other one of the organic compounds is a charge carrier that does not have at least one of the organic compounds. It is preferable to have a transportable component.
[0029]
In this case, it is preferable that at least two kinds of the organic compounds have luminescence in different wavelength regions and exhibit white light.
[0030]
Moreover, the display according to the present invention is preferably a display capable of full color display, which is a combination of the organic EL element and a color filter.
[0031]
Moreover, the organic EL element which concerns on this invention can obtain a flexible organic EL element, when the said light emitting layer is formed on a flexible (flexible) board | substrate.
[0032]
In the organic EL device according to the present invention, when the layer containing the organic compound is formed by a coating method, a large-area light emitting layer can be easily and inexpensively formed.
[0033]
A display according to the present invention is an active matrix display in which pixels are formed by the organic EL element and two or more thin film transistors.
[0034]
Thereby, it is possible to obtain a display having high luminous efficiency and a long lifetime and having a high response speed.
[0035]
In this case, when the thin film transistor is an organic thin film transistor, a plastic film can be suitably used as the substrate.
[0036]
  According to the organic compound according to the present invention, it has a dendritic multi-branched polymer structure or a dendritic multi-branched low molecular structure centered on a luminescent structural unit. A light-emitting layer that is uniformly dispersed in the light-emitting layer and has high luminous efficiency and long life can be obtained. As a light-emitting layer for organic EL elements, or as a light-emitting material for lighting equipment, and also as a light-emitting paint It can be used suitably.
  Further, according to the organic compound according to the present invention, the organic compound is soluble in an organic solvent or water, and therefore, the light emitting layer can be formed easily and inexpensively by a coating method.
  Moreover, since the light emitting layer is formed on the flexible substrate, the organic EL element which concerns on this invention can obtain a flexible organic EL element.
  In the organic EL device according to the present invention, since the layer containing an organic compound is formed by a coating method, a large-area light emitting layer can be formed easily and inexpensively.
  In addition, the active matrix display according to the present invention has a high light emission efficiency, a long lifetime, and a high response speed because a pixel is formed by the organic EL element and two or more thin film transistors. A display can be obtained.
  Preferred embodiments of an organic compound, an organic EL device and a display according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0037]
First, an organic compound according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
[0038]
The organic compound according to the present embodiment is a dendritic hyperbranched polymer or dendritic hyperbranched low molecule having a basic structure represented by the following formula. Here, the number of branches n is preferably 2 or more. In the following formula, the number of branches of X in parentheses, which is one branch, is exemplified as two (two stages). However, the number of branches is not particularly limited as long as it is within the range where synthesis is easy. X may have 0 branching, that is, linear.
[0039]
[Chemical 1]

In addition, the organic compound 10 according to the present embodiment has other chemical structures three-dimensionally with a luminescent structural unit 12 composed of a phosphorescent component as a center (core) as schematically shown in FIG. It has a dendritic multi-branched polymer structure or dendritic multi-branched small molecule surrounding the periphery. In the case of the dendritic hyperbranched polymer, the organic compound 10 preferably has a molecular weight of 800 or more.
[0040]
Another chemical structure surrounding the periphery of the luminescent structural unit 12 (indicated as phosphorescent luminescent unit in FIG. 2), in other words, a branched branch unit (hereinafter referred to as an external structural unit) 14 is charged. A carrier transport component 16 is included in the structure. Further, as described later, the external structural unit 14 and the light emitting structural unit 12 are -O-, -CH.₂-, -CH₂-CH₂-Or -O-CH₂It is more preferable that they are connected by − etc.
[0041]
In the organic compound 10 having the above structure, the charge carrier transport component 16 and the charge carrier transport component 16 of the light-emitting structural unit 12 and the external structural unit 14 are non-conjugated, that is, one or more single bonds In addition, the charge carrier transport component 16 has an electronically larger optical gap (energy difference between the lowest unoccupied molecular orbital and the highest occupied molecular orbital) and a larger triplet energy level than the luminescent structural unit 12. It is preferable to have.
[0042]
In addition, the organic compound 10 has a dendritic multi-branched polymer structure or a dendritic multi-branched low molecular structure in which a plurality of external structural units 14 are three-dimensionally surrounded by a light-emitting structural unit 12, and thus has a light-emitting structure. The unit 12 becomes three-dimensionally isolated, and the organic compound 10 is in the form of fine particles. Therefore, as schematically shown in FIG. 3, for example, when the thin film solid 18 is formed, the aggregate of the organic compounds 10 has adjacent light-emitting structural units 12 due to the presence of the external structural units 14. Is inhibited, and the luminescent structural units 12 are uniformly distributed in the thin film solid 18.
[0043]
In addition, because of the above structure, the organic compound 10 does not change the uniform distribution state of the light-emitting structural units 12 even when a voltage is applied or heat is applied continuously, and is stable over time. Maintained structure.
[0044]
Therefore, when a light emitting layer is formed using the organic compound 10 as a light emitting material, a light emitting layer having a high light emission efficiency and a long lifetime is obtained regardless of the formation method. And can be suitably used as a light-emitting layer of an organic EL element, a light-emitting material of a lighting device, or a light-emitting paint.
[0045]
In the organic compound 10 according to the present embodiment, the external structural unit 14 may have a molecular structure that does not include a charge carrier transport component. In this case, when the light emitting layer is formed, the charge carrier transport component is A material different from the organic compound may be mixed with the organic compound, or a charge carrier transporting component layer may be provided separately from the light emitting layer.
[0046]
Specific examples of the molecular structure of the organic compound 10 according to this embodiment include the following five.
[0047]
[Chemical formula 2]

[0048]
[Chemical 3]

[0049]
[Formula 4]

[0050]
[Chemical formula 5]

[0051]
[Chemical 6]

These organic compounds (A) to (E) are all iridium complexes in which the light-emitting structural unit has phenylpyridine as a ligand. As the charge carrier transport component of the external structural unit, the organic compounds (A), (B), and (E) have a carbazole ring that is a hole transport component, and the organic compound (C) has an electron transport component. It has a certain triazole ring and a carbazole ring which is a hole transport component, and the organic compound (D) has a triazine which is an electron transport component. The iridium complex, these charge carrier transport components, and these adjacent charge carrier transport components are -O- for the organic compound (A) and-for the organic compounds (B) to (D)- O-CH₂-For organic compound (E) -CH₂-CH₂-Are each linked in a non-conjugated system.
[0052]
In this case, the organic compound may have a structure in which, for example, a carbazole ring as a charge carrier transporting component is provided only at a terminal that is a part of the external structural unit, as in a molecular structure represented by the following formula.
[0053]
[Chemical 7]

In addition, as for the organic compound, as shown in the following formula (F) and (G), the charge carrier transport component of the external structural unit (phenylcarbazole in the case of the organic compound (F) and (G)) is a luminescent structural unit. It may be directly bonded to. Alternatively, the charge carrier transport component may be bonded via an aryl group such as a phenyl group.
[0054]
[Chemical 8]

[0055]
[Chemical 9]

In this case, the organic compound may have a structure in which a silicon-based polymer structure (polysilane) having a known hole transport property is provided as an external structural unit.
[0056]
Here, the manufacturing method of the organic compound according to the present embodiment will be described taking the organic compound (B) as an example.
[0057]
The production method is basically the same as in the case of ordinary dendritic hyperbranched molecules. That is, a compound in which a ligand of a luminescent structural unit is substituted with a hydroxy group (—OH) or a halogen atom is used as a starting material, and by reacting a charge carrier transporting component with the hydroxy group or halogen atom portion, The organic compound according to the present embodiment can be obtained by growing molecules in a shape. Alternatively, the organic compound according to this embodiment can be obtained by synthesizing a ligand containing a charge carrier transporting component in advance and then forming a metal complex.
[0058]
It can be confirmed by NMR or infrared absorption spectrum that the prepared organic compound has the structure of the organic compound (B).
[0059]
The molecular structure of the organic compound 10 according to this embodiment will be further described.
[0060]
In the luminescent structural unit 12, not only the exemplified phenylpyridine but also an aromatic ring, a heterocyclic ring, a condensed ring, or the like can be used as shown in the following formula as a ligand. Since these are chemical structures rich in π-electron systems, they have excellent carrier transport properties.
[0061]
[Chemical Formula 10]

The light-emitting structural unit 12 can use a transition metal such as platinum, gold, ruthenium, or rhodium or a rare earth metal such as eurobium, terbium, or dysprosium in addition to the exemplified iridium as a metal element.
[0062]
Illustrative examples of the luminescent structural unit 12 in which these ligands and metal elements are combined include those represented by the following formulae.
[0063]
Embedded image

The charge carrier transport component 16 included in the external structural unit 14 may be either a hole transport component or an electron transport component, as described above for the organic compounds (A) to (G), or both. Good. When the external structural unit 14 includes only one of the hole transporting component and the electron transporting component, the other small molecule or polymer including the other charge carrier transporting component not included in the external structural unit 14 May be mixed with the organic compound of the present invention to form a light emitting layer. In this case, the other low molecule or polymer may not contain the other charge carrier transport component. Further, in this case, the light emitting layer may have one or more kinds of the organic compound of the present invention and other low molecules or polymers, respectively. In addition, when two or more organic compounds of the present invention are included, it is preferable that at least one of them is an organic compound having an electron transporting property and the other at least one is an organic compound having a hole transporting property. is there.
[0064]
  Examples of the hole transporting component include tertiary amines such as carbazole, triphenylamine, pyrazoline, and derivatives thereof. Electron transporting components include oxadiazole, triazole, and imidaZAnd those containing structures such as thiophene, triazine and the like, and those containing structures of thiophene, phenylene, p-phenylene vinylene and fluorene may also be used. Note that the use of hole-transporting components and electron-transporting components other than the components listed here is not excluded.
[0065]
Next, the organic EL element according to this embodiment will be described with reference to FIG.
[0066]
As shown in FIG. 4, the organic EL element 20 according to the present embodiment includes an anode 24 provided on a substrate 22, a light emitting layer 26 provided on the anode 24, and a cathode on the light emitting layer 26. 28 is provided.
[0067]
The light emitting layer 26 has at least one layer containing the organic compound 10 according to the first example of the present embodiment.
[0068]
The light emitting layer 26 is formed by a coating method such as a spin coating method, a printing method, or an ink jet method. In this case, the organic compound 10 is applied using a solution dissolved in an organic solvent such as chloroform. The coating method is preferable because the manufacturing cost is low. Among these, particularly, the inkjet method can be applied with an organic compound when forming an innumerable pixel having a large area, so that full color can be easily realized. When the organic compound 10 has a relatively low molecular weight, the film may be formed using a vacuum deposition method.
[0069]
In order to increase the light emission efficiency, a stacked structure including an electron transport layer and a hole transport layer together with the light emitting layer 26 may be used, or an electron injection layer and a hole injection layer may be provided. Furthermore, a conductive polymer layer may be formed on the anode 24 (between the light emitting layer 26).
[0070]
As a material for the electron transport layer, oxadiazole, triazole, imidazole, triazine, a metal complex compound, or the like can be used. As the material for the hole transport layer, aromatic tertiary amine derivatives, polyparaphenylene vinylene, polydialkylfluorene, and the like can be used.
[0071]
The substrate 22 is made of a transparent material. As a substrate made of a transparent material, in addition to the glass substrate described in the conventional example, a flexible substrate such as a plastic film or a metal film can be used.
[0072]
When using a plastic film, a material excellent in heat resistance, dimensional stability, solvent resistance, electrical insulation, workability, low air permeability and low moisture absorption is used. Examples of such materials include polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polystyrene, polycarbonate, polyethersulfone, polyarylate, polyimide, and the like.
[0073]
When using a metal film, an insulating layer is formed on the surface of the metal film on the side in contact with the anode 24.
[0074]
A flexible organic EL element can be obtained by using such a flexible substrate.
[0075]
It is preferable that a moisture permeation preventing layer (gas barrier layer) is provided on one or both surfaces of the substrate 22. As a material for the moisture permeation preventing layer, inorganic substances such as silicon nitride and silicon oxide are suitable. The moisture permeation preventing layer can be formed by a high frequency sputtering method or the like.
[0076]
Moreover, you may provide a hard-coat layer and an undercoat layer as needed.
[0077]
The anode 24 is made of a light transmissive material. As the light transmissive material, in addition to ITO described in the conventional example, indium oxide, tin oxide, indium oxide zinc oxide alloy, and the like can be suitably used. Further, the anode 24 may be a thin film of metal such as gold, platinum, or silver magnesium. Furthermore, a conductive polymer made of polyaniline, polythiophene, polypyrrole, or a derivative thereof can be used as the material of the anode 24.
[0078]
The material of the cathode 28 is preferably an alkali metal such as lithium or potassium having a low work function, or an alkaline earth metal such as magnesium or calcium from the viewpoint of good electron injection. Stable aluminum is also suitable as a material for the cathode 28.
[0079]
Further, the cathode 28 may be a layer containing two or more kinds of materials in order to achieve both stability and electron injection properties, and these materials are disclosed in JP-A-2-15595 and JP-A-5-121172. What is described in gazette etc. can be used.
[0080]
In addition, when aluminum is used for the cathode 28, a thin layer having a thickness of about 0.01 to 100 nm of an alkali metal such as cesium, barium, calcium, strontium or an alkaline earth metal is used at the interface between the aluminum and the light emitting layer 26. It may be provided.
[0081]
Both of the anode 24 and the cathode 28 can be formed by a known method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or an ion plating method. In addition, the anode 24 and the cathode 28, particularly the anode 24, are preferably patterned by chemical etching using photolithography or the like, or physical etching using a laser or the like. Further, the masks may be overlapped and patterned by vacuum vapor deposition or sputtering.
[0082]
The light emission mechanism of the organic EL element 20 according to this embodiment configured as described above is presumed as follows.
[0083]
The holes injected from the anode 24 conduct hopping conduction through the charge carrier transport component 16 composed of the carbazole ring or the like of the external structural unit 14. On the other hand, electrons injected from the cathode 28 recombine with holes on the charge carrier transporting component 16 to generate, for example, singlet and triplet excited states of the carbazole ring, and the excitation energy of both of them is, for example, an iridium complex. It moves to the luminescent structural unit 12 consisting of As a result, it is considered that, for example, an excited state of an iridium complex is generated, and phosphorescence is observed.
[0084]
Another possible mechanism is the recombination of injected holes and electrons directly on the iridium complex.
[0085]
In the organic EL element 20 according to the present embodiment, the light emitting structural units are uniformly dispersed in the light emitting layer, and have high light emission efficiency and long life.
[0086]
In addition, the organic EL element 20 can easily form a large-area light emitting layer by an inexpensive coating method.
[0087]
In addition, an active matrix display can be obtained by disposing two or more thin film transistors in each pixel unit of the organic EL element 20 according to the present embodiment and addressing and driving the thin film transistors. The display thus obtained has a high luminous efficiency and a long lifetime, and also has a high response speed.
[0088]
Further, the above display can obtain a large area image by easily forming a large area light emitting layer by an inexpensive coating method.
[0089]
Moreover, said display can use a plastic film as a board | substrate by using an organic thin-film transistor as a thin-film transistor.
[0090]
In addition, the above display is preferably configured to have two or more kinds of organic compounds that emit light in different wavelength regions as the organic EL element of the present invention and exhibits white light.
[0091]
At this time, when an organic EL element that exhibits white light and a color filter are combined, full-color display is possible.
[0092]
【Example】
  Reference examples andThe present invention will be further described with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the Example demonstrated below.
  <Synthesis of luminescent materials>
  Hereinafter, a method for synthesizing the organic light emitting material according to the above-described embodiment will be described with specific examples. Here, the case where the organic compounds (E), (F) and (G) described above are synthesized will be described.
  (Organic compound (E) (PhCbz-CH₂CH₂-Ppy)₃Synthesis of Ir)
  First, according to the following scheme (1), the ligand PhCbz-CH₂CH₂Synthesis of -ppy was performed.
[0093]
Embedded image

Next, according to the following scheme (2), the complex (PhCbz-CH₂CH₂-ppy)_ThreeIr was synthesized.
[0094]
Embedded image

Na_ThreeIrCl₆(2H₂O) and 2.3 equivalents of the ligand were heated in a mixed solution of 2-ethoxyethanol / water (3: 1) at 120 ° C. for 12 h under argon. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, and the precipitated solid was filtered and washed with diethyl ether. Equal amount of silver trifluoromethanesulfonate and large excess (30-50 equivalents) of ligand PhCbz-CH₂CH₂-ppy was heated to 160 ° C. under argon, and heating was continued for 8 hours in the melt state. After completion of heating, the mixture was allowed to cool to room temperature, dichloromethane was added, insoluble matters were filtered off, and the compound contained in the filtrate was purified by flash chromatography (silica gel, dichloromethane). By recrystallizing the complex component from dichloromethane / hexane (PhCbz-CH₂CH₂-ppy)_ThreeI got Ir.
(Organic compound (F) (PhCbz-ppy)₂Ir (acac) and organic compounds (G) (PhCbz-ppy)₃Ir synthesis)
First, the ligand PhCbz-ppy was synthesized according to the following scheme (3).
[0095]
Embedded image

9- (p-Br-Phenyl) carbazole) in a THF solution was appropriately subjected to n-BuLi / hexane at -78 ° C. 1h After stirring, SnBu_ThreeCl was appropriately reduced and stirred for a while, and the temperature was raised to room temperature. The reaction solution was poured into water and stirred for a while, followed by liquid separation with diethyl ether. MgSO_FourAfter drying, evaporate the solvent and purify by column (silica gel, developing solvent: hexane)_ThreeSn (PhCbz) was obtained. Next, Bu_ThreeSnPhCbz, Br-ppy, Pd (PPh_Three)_FourWas heated at 115 ° C for 8 h in toluene under argon. The reaction solution was allowed to cool to room temperature, and the solid remaining after filtration was washed with toluene. The filtrate was evaporated to dryness and purified by column (silica gel, developing solvent: toluene) to obtain the ligand PhCbz-ppy.
[0096]
Next, using the ligand PhCbz-ppy obtained in scheme (3), according to scheme (4), organic compound (F) (PhCbz-ppy)₂Ir (acac) was synthesized.
[0097]
Embedded image

PhCbz-ppy and Na_ThreeIrCl₆(2H₂O) was weighed into a Schlenk tube and placed in an argon atmosphere. 2-Ethoxyethanol and water were added, degassed, purged with argon, heated at 120 ° C for 24 h and refluxed. After completion of the reaction, the mixture was allowed to cool to room temperature, and the precipitated yellow solid was filtered and washed with ether, (PhCbz-ppy)₂An IrCl complex was obtained. Next, (PhCbz-ppy)₂IrCl complex and Na₂CO_ThreeWas weighed into a Schlenk tube and purged with argon. THF and acetylacetone were added here, and it stirred at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, the solvent was evaporated to dryness and CH₂Cl₂And filtered through Celite. Concentrate the filtrate and purify the column (silica gel, developing solvent: CH₂Cl₂) To (PhCbz-ppy)₂Two isomers of Ir (acac) were obtained. The first fraction is (PhCbz-ppy)₂The trans form of Ir (acac) is considered to be the second cis form.
[0098]
In addition, the intermediate product (PhCbz-ppy) obtained in scheme (4)₂In accordance with scheme (5) using an IrCl complex, organic compound (G) (PhCbz-ppy)_ThreeIr was synthesized.
[0099]
Embedded image

PhCbz-ppy and (PhCbz-ppy)₂The IrCl complex and silver trifluoromethanesulfonate were weighed into a Schlenk tube and placed in an argon atmosphere. The mixture was heated and stirred at 205 ° C. for 6 hours without solvent to obtain a brown solid. After allowing to cool to room temperature, the solid was CH₂Cl₂ And then filtered through celite, followed by column purification (silica gel, developing solvent: CH₂Cl₂/ hexane (2: 1)). Perform column purification twice, CH2Cl₂Organic compound (G) by recrystallization from / hexane (PhCbz-ppy)_ThreeI got Ir.
[0100]
  Reference examples andExamples of the organic EL device of the present invention include the organic compounds (G), (E), (C) of the present invention having the above-mentioned three tree-like branches and two tree-like branches described below. An organic EL using the organic compound (H) in the light emitting layer was prepared by the following procedure.
  (referenceExample 1: Organic EL device using organic compound (G)
  An organic EL device using the above-described organic compound (G) for the light emitting layer was produced by the following procedure.
[0101]
First, a 50 nm conductive polymer layer (ethylene dioxythiophene and polysulfonic acid: PEDOT / PSS) was formed on a glass substrate with a transparent anode ITO by spin coating. This conductive polymer layer was dried at 180 ° C. for 1 hour.
[0102]
Next, a 1 wt% toluene solution of the organic compound (G) was prepared and applied on the conductive polymer layer by a spin coating method to form a light emitting layer having a thickness of 100 nm. At this time, a solution in which a 1,3,4 oxadiazole derivative was added as an electron transporting material to the organic compound (G) was also prepared, and a film was similarly formed by spin coating. Further, after sufficiently evaporating the light emitting layer in vacuum, calcium / aluminum (10 nm / 100 nm) was formed as a cathode on the light emitting layer by vacuum deposition. At this time, after vacuum deposition was performed on the light-emitting layer, Batocuproine (10 nm) as a hole blocking layer and tris (8-quinolinolato) aluminum (350 nm) as an electron transporting layer were formed, and then lithium fluoride / aluminum as a cathode 0.5 nm / 100 nm) was also fabricated.
[0103]
  In the above procedure, when a DC voltage of 3 V or more was applied with a positive polarity on the ITO side and a negative polarity on the aluminum side of the prepared organic EL element, a yellowish green color having a peak near 540 nm from any element. Luminescence was obtained. This electroluminescence spectrum coincided with the photoexcitation emission spectrum of the organic compound (G). In the organic compound (G), since the light emitting site and the external structure site are directly bonded to each other, the conjugate system of the light emitting site spreads and the emission spectrum is shifted by a long wavelength. In a device in which the compound of the present invention and an electron transport material are mixed and used in the light emitting layer, and a hole blocking layer / electron transport layer is further provided, the maximum luminance is about 10000 cd / m.², Brightness 100 cd / m²The emission quantum efficiency of about 8% was obtained, and it was revealed that excellent characteristics were exhibited.
  (Example1: Organic EL element using organic compound (E))
  An organic EL device using the above-described organic compound (E) for the light emitting layer was produced by the following procedure.
[0104]
First, a 50 nm conductive polymer layer (PEDOT / PSS) was formed on a glass substrate with a transparent anode ITO by spin coating. This conductive polymer layer was dried at 180 ° C. for 1 hour.
[0105]
Next, a 1 wt% toluene solution of the organic compound (E) was prepared and applied onto the conductive polymer layer by a spin coating method to form a light emitting layer having a thickness of 100 nm. At this time, a solution in which a 1,3,4 oxadiazole derivative was added as an electron transporting material to the organic compound (E) was also prepared, and a film was similarly formed by spin coating. Further, after sufficiently evaporating the light emitting layer in vacuum, calcium / aluminum (10 nm / 100 nm) was formed as a cathode on the light emitting layer by vacuum deposition.
[0106]
  In the above procedure, when a DC voltage of 3 V or more was applied with a positive polarity on the ITO side and a negative polarity on the aluminum side of the prepared organic EL element, a green light emission having a peak near 520 nm from any element. was gotten. This electroluminescence spectrum coincided with the photoexcitation emission spectrum of the organic compound (E). In the organic compound (E) used in the light emitting layer in Example 1, the light emitting site and the external structure site are bonded in a non-conjugated system. Almost matches. In an element in which an organic compound (E) and an electron transport material are mixed in the light emitting layer and a hole blocking layer / electron transport layer is further provided, the maximum luminance is about 12000 cd / m.², Brightness 100 cd / m²The light emission quantum efficiency of about 9% was obtained.
  (referenceExample 2)
  An organic EL device using the above-described organic compound (C) for the light emitting layer was produced by the following procedure.
[0107]
First, a mixed aqueous solution of ethylenedioxythiophene (PEDOT) and polysulfonic acid (PPS), which are thiophene derivatives, is applied onto a glass substrate with ITO by a spin coating method, and a conductive polymer layer (PEDOT / PPS) was formed. Thereafter, the conductive polymer layer was dried at 180 ° C. for 1 hour.
[0108]
Next, the organic compound (C) is dissolved in chloroform to prepare a solution containing 1% by mass of the organic compound (C). The solution is applied on the conductive polymer layer by a spin coating method, A light emitting layer was formed by forming a film with a thickness. Further, after the light emitting layer was sufficiently dried in vacuum, a 30 nm thick calcium layer and a 100 nm thick aluminum layer were formed on the light emitting layer in this order by vacuum deposition.
[0109]
  When a voltage of 10 V was applied with a positive polarity on the ITO side and a negative polarity on the aluminum side of the organic EL device prepared by the above procedure, green light emission having a wavelength peak of 520 nm was 200 cd / m.²Was observed at a luminance of. This emission spectrum almost coincided with the emission spectrum (PL) of photoexcitation of the organic compound (C). This confirmed that this luminescence was from the organic material of the present invention. When the external luminous efficiency of this organic EL element was calculated, a value of 6% was obtained at the maximum. This exceeds 5%, which is the upper limit of the external light emission efficiency of an organic EL element using conventional fluorescence.
  (Example2: Organic EL element using organic compound (H) having two dendritic branches)
  An organic EL device using an organic compound (H) having two tree-like branches represented by the following formula was produced by the following procedure.
[0110]
Embedded image

First, a 50 nm conductive polymer layer (PEDOT / PSS) was formed on a glass substrate with a transparent anode ITO by spin coating. This conductive polymer layer was dried at 180 ° C. for 1 hour.
[0111]
Next, a 1% by weight toluene solution of the organic compound (H) was prepared and applied on the conductive polymer layer by spin coating, and the light emitting layer was formed in a vacuum in which a light emitting layer having a thickness of 100 nm was formed. After sufficiently drying, calcium / aluminum (10 nm / 100 nm) was formed as a cathode on the light emitting layer by vacuum deposition. In the above procedure, when a DC voltage of 3 V or more was applied with the positive polarity on the ITO side and the negative polarity on the aluminum side of the prepared organic EL device, green light emission with a peak at around 520 nm from either device was applied. was gotten. This electroluminescence spectrum coincided with the photoexcitation emission spectrum of the organic compound (H). The emission quantum efficiency was about 5%.
[0112]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel organic compound suitable as a luminescent material which has high luminous efficiency and long lifetime, and the organic EL element and display using this organic compound can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional organic EL element.
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of an organic compound according to this embodiment.
3 is a diagram schematically showing a part of a thin film solid that is an aggregate of the organic compounds of FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an organic EL element according to this embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Organic compounds
12 Luminescent structural units
14 External structural unit
16 Charge carrier transport components
18 Thin film solid
20 Organic EL elements
22 Substrate
24 Anode
26 Light emitting layer
28 Cathode

Claims

An organic compound in which a plurality of charge carrier transporting components are combined with the complex structure in a non-conjugated system centering on the complex structure,
The complex structure includes a transition metal atom or a rare earth metal atom and phenylpyridine,

A metal complex comprising at least one ligand selected from the group consisting of:
The charge carrier transporting component includes carbazole, triphenylamine, pyrazoline, oxadiazole, triazole, imidazole, triazine,

, Thiophene, phenylene, p-phenylene vinylene, and fluorene,
The non-conjugated system is —O— or —CH. _２2 -, -CH _２2 -CH _２2 -And -O-CH _２2 An organic compound selected from the group consisting of:

A plurality of first charge carrier transporting components are bonded to the complex structure in a first non-conjugated system around the complex structure, and at least one of the plurality of first charge carrier transporting components is a plurality of second An organic compound bound to the charge carrier transport component of the second non-conjugated system,
The complex structure includes a transition metal atom or a rare earth metal atom and phenylpyridine,

A metal complex comprising at least one ligand selected from the group consisting of:
The first charge carrier transporting component and the second charge carrier transporting component are each independently carbazole, triphenylamine, pyrazoline, oxadiazole, triazole, imidazole, triazine,

, Thiophene, phenylene, p-phenylene vinylene, and fluorene,
The first nonconjugated system and the second nonconjugated system are each independently -O-, -CH. _２2 -, -CH _２2 -CH _２2 -And -O-CH _２2 An organic compound selected from the group consisting of:

The organic compound according to claim 1 or 2 , which is soluble in an organic solvent or water.

It has a pair of electrode and the light emitting layer pinched | interposed between this pair of electrodes, This light emitting layer has a layer containing the organic compound as described in any one of Claims 1-3 , It is characterized by the above-mentioned. Organic EL element.

A light emitting layer sandwiched between a pair of electrodes and a light emitting layer sandwiched between the pair of electrodes, wherein the light emitting layer is different from the organic compound according to any one of claims 1 to 3 and the organic compound. An organic EL device comprising at least two kinds of molecular compounds or polymer compounds.

The organic EL device according to claim 5 in which at least one is characterized by having at least one of the charge carrier transporting component without the organic compound before Symbol low molecular compound or a polymer compound.

The organic EL device according to claim 5 in which at least another one is characterized by having at least one of the charge carrier transporting component without the organic compound before Kieu machine compounds.

At least two are different in the wavelength region having a light-emitting organic EL device according to any one of claims 5-7, characterized in that a white color light of said organic compound.

The organic EL device according to any one of claims 4 to 8 , wherein the light emitting layer is formed on a flexible substrate.

The organic EL device according to any one of claims 4 to 9 , wherein the layer containing the organic compound is formed by a coating method.

A display capable of full-color display, comprising a combination of the organic EL element according to claim 8 and a color filter.

Display of an active matrix type, characterized in that pixels in the organic EL element and at least two thin film transistor according to any one of claims 4-9 is formed.

The display according to claim 12 , wherein the thin film transistor is an organic thin film transistor.