JP4427947B2 - Organic electroluminescence element and display device - Google Patents

Description

【００４７】
【化３】

【００４８】
【化４】

【００４９】
【化５】

【００５０】
【化６】

【００５１】
また、本発明に係る化合物の分子量は６００〜２０００であることが好ましい。分子量が６００〜２０００であるとＴｇ（ガラス転移温度）が上昇し、熱安定性が向上し、素子寿命が改善される。より好ましい分子量は８００〜２０００である。
【００５２】
本発明に係る化合物は、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，３９（１９９８），２３６７−２３７０ページ、日本国特許３１６１３６０号、Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，３７（１９９８），２０４６−２０６７ページ、Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ．，４１（２０００），４８１−４８４ページ、Ｓｙｎｔｈ．Ｃｏｍｍｕｎ．，１１（７），（１９８１），５１３−５１９ページ、及びＣｈｅｍ．Ｒｅｖ．，２００２，１０２，１３５９−１４６９ページ等に記載の合成反応等、当業に従事する技術者には周知の合成方法によって製造することができる。
【００５４】
《有機ＥＬ素子の構成層》
本発明の有機ＥＬ素子の構成層について説明する。
【００５５】
本発明において、有機ＥＬ素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
（ｉ）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（iii）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
（ｖ）陽極／陽極バッファー層／正孔輸送層／発光層／正孔阻止層／電子輸送層／陰極バッファー層／陰極
《陽極》
有機ＥＬ素子における陽極としては、仕事関数の大きい（４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはＡｕ等の金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性透明材料が挙げられる。また、ＩＤＩＸＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃−ＺｎＯ）等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を１０％より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常１０〜１０００ｎｍ、好ましくは１０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【００５６】
《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい（４ｅＶ以下）金属（電子注入性金属と称する）、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えばマグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）混合物、リチウム／アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機ＥＬ素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【００５７】
また、陰極に上記金属を１〜２０ｎｍの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
【００５８】
次に、本発明の有機ＥＬ素子の構成層として用いられる、注入層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。
【００５９】
《注入層》：電子注入層、正孔注入層
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【００６０】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（１２３〜１６６頁）に詳細に記載されており、正孔注入層（陽極バッファー層）と電子注入層（陰極バッファー層）とがある。
【００６１】
陽極バッファー層（正孔注入層）は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００６２】
陰極バッファー層（電子注入層）は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層（注入層）はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１ｎｍ〜５μｍの範囲が好ましい。
【００６３】
《阻止層》：正孔阻止層、電子阻止層
阻止層は、上記のごとく、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、及び「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層がある。
【００６４】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【００６５】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【００６６】
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層、電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【００６７】
本発明の有機ＥＬ素子においては、発光層のホスト、発光層に隣接する正孔輸送層、発光層に隣接する電子輸送層全ての材料の励起３重項エネルギーが燐光ドーパントの励起３重項エネルギーよりも大きいことが好ましい。特に発光層のホスト、発光層に隣接する正孔輸送層、発光層に隣接する電子輸送層の燐光スペクトルにおける０−０バンドの波長が４５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６８】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【００６９】
発光層に使用される材料（以下、発光材料という）は、蛍光または燐光を発する有機化合物または錯体であることが好ましく、有機ＥＬ素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。このような発光材料は、主に有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｓｙｎｔｈ．，１２５巻，１７〜２５頁に記載の化合物等を用いることができる。発光材料は、発光性能の他に、正孔輸送機能や電子輸送機能を併せ持っていてもよく、正孔輸送材料や電子輸送材料のほとんどが、発光材料としても使用できる。発光材料は、ｐ−ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でもよく、さらに前記発光材料を高分子鎖に導入した、または前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。
【００７０】
この発光層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。この発光層は、これらの発光材料１種または２種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。本発明の有機ＥＬ素子の好ましい態様は、発光層が２種以上の材料からなり、その内の１種が本発明の化合物であるときである。
【００７１】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号に記載されているように、樹脂等の結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については、特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲である。
【００７２】
（ホスト化合物）
「ホスト化合物（以下、単にホストともいう）」とは、２種以上の化合物で構成される発光層中にて混合比（質量）の最も多い化合物のことを意味し、それ以外の化合物については「ドーパント化合物（単に、ドーパントともいう）」という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという２種で構成し、その混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。更に、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。
【００７３】
発光層のホスト化合物は、有機化合物または錯体であることが好ましく、本発明においては、ホスト化合物の励起３重項エネルギーが燐光ドーパントの励起３重項エネルギーよりも大きいことが好ましい。更にホスト化合物の燐光スペクトルにおける０−０バンドの波長が４５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより可視光、特にＢＧＲ発光が可能となる。
【００７４】
つまりホスト化合物の励起３重項エネルギーが燐光ドーパントの励起３重項エネルギーよりも大きくすることにより、ホスト化合物からドーパントへのエネルギー移動型のドーパント発光が可能である。またホスト化合物の燐光スペクトルにおける０−０バンドの波長が４５０ｎｍ以下である化合物は非常にワイドエネルギーギャップ（イオン化ポテンシャル−電子親和力、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯ）であるので、キャリアトラップ型にも有利に働く。
【００７５】
このようなホスト化合物としては、有機ＥＬ素子に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができ、また後述の正孔輸送材料や電子輸送材料のほとんどが発光層ホスト化合物としても使用できる。
【００７６】
ポリビニルカルバゾールやポリフルオレンのような高分子材料でもよく、さらに前記ホスト化合物を高分子鎖に導入した、または前記ホスト化合物を高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。
【００７７】
ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Ｔｇ（ガラス転移温度）である化合物が好ましい。
【００７８】
（ドーパント）
次にドーパントについて述べる。
【００７９】
原理としては２種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをドーパントに移動させることでドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはドーパントがキャリアトラップとなり、ドーパント化合物上でキャリアの再結合が起こりドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、ドーパント化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
【００８０】
本発明における「燐光ドーパント」、「燐光性化合物」とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、燐光量子収率が、２５℃において０．００１以上の化合物である。燐光量子収率は好ましくは０．０１以上、更に好ましくは０．１以上である。
【００８１】
上記燐光量子収率は、第４版実験化学講座７の分光IIの３９８頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に用いられる燐光ドーパントは、任意の溶媒の何れかにおいて上記燐光量子収率が達成されればよい。
【００８２】
本発明で用いられる燐光ドーパントとしては、好ましくは元素の周期律表で８族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物（白金錯体系化合物）、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【００８３】
以下に、本発明で用いられる燐光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４〜１７１１に記載の方法等により合成できる。
【００８４】
【化８】

【００８５】
【化９】

【００８６】
【化１０】

【００８７】
本発明においては、燐光性化合物の燐光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。また、ホスト化合物及び燐光ドーパントを複数種用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機ＥＬ素子を高効率化することができる。また、燐光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。燐光ドーパントの種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。
【００８８】
また、別の形態では、ホスト化合物と燐光性化合物の他に、燐光性化合物からの発光の極大波長よりも長波長領域に、蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有する場合もある。この場合、ホスト化合物と燐光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物からの発光が得られる。蛍光性化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的な蛍光性化合物は、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２頁（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することができる。
【００８９】
本明細書の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」（日本色彩学会編、東京大学出版会、１９８５）の１０８頁の図４．１６において、分光放射輝度計ＣＳ−１０００（ミノルタ製）で測定した結果をＣＩＥ色度座標に当てはめたときの色で決定される。
【００９０】
この発光層は、燐光ドーパントとホスト化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。発光層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。
【００９１】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
【００９２】
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００９３】
正孔輸送材料は、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【００９４】
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００９５】
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）クオードリフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリ（ｐ−トリル）アミン；４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）−４′−〔４−（ジ−ｐ−トリルアミノ）スチリル〕スチルベン；４−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ−（２−ジフェニルビニル）ベンゼン；３−メトキシ−４′−Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノスチルベンゼン；Ｎ−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第５，０６１，５６９号明細書に記載されている２個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば４，４′−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、特開平４−３０８６８８号に記載されているトリフェニルアミンユニットが３つスターバースト型に連結された４，４′，４″−トリス〔Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン（ＭＴＤＡＴＡ）等が挙げられる。
【００９６】
さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、ｐ型−Ｓｉ，ｐ型−ＳｉＣ等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【００９７】
また、本発明においては発光層に隣接する正孔輸送層の正孔輸送材料の励起３重項エネルギーが燐光ドーパントの励起３重項エネルギーよりも大きいことが好ましい。更に発光層に隣接する正孔輸送層の正孔輸送材料の燐光スペクトルにおける０−０バンドの波長が４５０ｎｍ以下であることが好ましい。すなわち、正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、燐光ドーパントからの発光の失活を防ぎ、なおかつ高Ｔｇである化合物が好ましい。
【００９８】
正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５−２００ｎｍである。この正孔輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【００９９】
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【０１００】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料（正孔阻止材料を兼ねる）としては、下記の材料が知られている。
【０１０１】
さらに、電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【０１０２】
この電子輸送層に用いられる材料（以下、電子輸送材料という）の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【０１０３】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【０１０４】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノール）アルミニウム、ビス（８−キノリノール）亜鉛（Ｚｎｑ）等、及びこれらの金属錯体の中心金属がＩｎ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ｃａ、Ｓｎ、ＧａまたはＰｂに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣ等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
【０１０５】
また、本発明においては発光層に隣接する電子輸送層の電子輸送材料の励起３重項エネルギーが燐光ドーパントの励起３重項エネルギーよりも大きいことが好ましい。更に発光層に隣接する電子輸送層の電子輸送材料の燐光スペクトルにおける０−０バンドの波長が４５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１０６】
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、ＬＢ法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度、好ましくは５〜２００ｎｍである。電子輸送層は、上記材料の１種または２種以上からなる一層構造であってもよい。
【０１０７】
《基体（基板、基材、支持体等ともいう）》
本発明の有機ＥＬ素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、有機ＥＬ素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
【０１０８】
樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。樹脂フィルムの表面には、無機物または有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。
【０１０９】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は１％以上であることが好ましく、より好ましくは５％以上である。ここに、外部取り出し量子効率（％）＝有機ＥＬ素子外部に発光した光子数／有機ＥＬ素子に流した電子数×１００である。
【０１１０】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機ＥＬ素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機ＥＬ素子の発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下が好ましい。
【０１１１】
《有機ＥＬ素子の作製方法》
本発明の有機ＥＬ素子の作製方法の一例として、陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなる有機ＥＬ素子の作製法について説明する。
【０１１２】
まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下、好ましくは１０〜２００ｎｍの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に有機ＥＬ素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。
【０１１３】
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法、スピンコート法、インクジェット法を含む印刷法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０^-6〜１０^-2Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚０．１ｎｍ〜５μｍ、好ましくは５〜２００ｎｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１１４】
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、１μｍ以下好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【０１１５】
本発明の多色の表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。
【０１１６】
発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
【０１１７】
また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧２〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１１８】
本発明の多色の表示装置は、表示デバイス、ディスプレー、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレーにおいて、青、赤、緑発光の３種の有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。
【０１１９】
表示デバイス、ディスプレーとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、ＡＶ機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス（パッシブマトリックス）方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。
【０１２０】
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
【０１２１】
また、本発明に係る有機ＥＬ素子に共振器構造を持たせた有機ＥＬ素子として用いてもよい。
【０１２２】
このような共振器構造を有した有機ＥＬ素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより、上記用途に使用してもよい。
【０１２３】
《表示装置》
本発明の有機ＥＬ素子は、照明用や露光光源のような１種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置（ディスプレイ）として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス（パッシブマトリクス）方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機ＥＬ素子を３種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。または、一色の発光色、例えば白色発光をカラーフィルターを用いてＢＧＲにし、フルカラー化することも可能である。さらに、有機ＥＬの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機ＥＬ発光のλｍａｘは４８０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１２４】
本発明の有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
【０１２５】
図１は、有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機ＥＬ素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【０１２６】
ディスプレイ１は、複数の画素を有する表示部Ａ、画像情報に基づいて表示部Ａの画像走査を行う制御部Ｂ等からなる。
【０１２７】
制御部Ｂは、表示部Ａと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Ａに表示する。
【０１２８】
図２は、表示部Ａの模式図である。
表示部Ａは基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、複数の画素３等とを有する。表示部Ａの主要な部材の説明を以下に行う。図２においては、画素３の発光した光が、白矢印方向（下方向）へ取り出される場合を示している。
【０１２９】
配線部の走査線５及び複数のデータ線６は、それぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。
【０１３０】
画素３は、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１３１】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
図３は、画素の模式図である。
【０１３２】
画素は、有機ＥＬ素子１０、スイッチングトランジスタ１１、駆動トランジスタ１２、コンデンサ１３等を備えている。複数の画素に有機ＥＬ素子１０として、赤色、緑色、青色発光の有機ＥＬ素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【０１３３】
図３において、制御部Ｂからデータ線６を介してスイッチングトランジスタ１１のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Ｂから走査線５を介してスイッチングトランジスタ１１のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ１３と駆動トランジスタ１２のゲートに伝達される。
【０１３４】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ１３が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ１２の駆動がオンする。駆動トランジスタ１２は、ドレインが電源ライン７に接続され、ソースが有機ＥＬ素子１０の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン７から有機ＥＬ素子１０に電流が供給される。
【０１３５】
制御部Ｂの順次走査により走査信号が次の走査線５に移ると、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ１１の駆動がオフしてもコンデンサ１３は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ１２の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機ＥＬ素子１０の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ１２が駆動して有機ＥＬ素子１０が発光する。
【０１３６】
すなわち、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の画素それぞれの有機ＥＬ素子１０に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ１１と駆動トランジスタ１２を設けて、複数の画素３それぞれの有機ＥＬ素子１０の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【０１３７】
ここで、有機ＥＬ素子１０の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、２値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
【０１３８】
また、コンデンサ１３の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【０１３９】
本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機ＥＬ素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
【０１４０】
図４は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図４において、複数の走査線５と複数の画像データ線６が画素３を挟んで対向して格子状に設けられている。
【０１４１】
順次走査により走査線５の走査信号が印加されたとき、印加された走査線５に接続している画素３が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素３にアクティブ素子がなく、製造コストの低減が計れる。
【０１４２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明の実施態様はこれらに限定されるものではない。
【０１４３】
実施例１
有機ＥＬ素子を以下のように作製した。陽極として１００ｍｍ×１００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス基板上にＩＴＯ（インジウムチンオキシド）を１００ｎｍ製膜した基板（ＮＨテクノグラス社製ＮＡ４５）にパターニングを行った後、このＩＴＯ透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、ＵＶオゾン洗浄を５分間行なった。この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＣＢＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン（ＢＣＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに燐光性化合物Ｉｒ（ｐｐｙ）₃を１００ｍｇ入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ₃を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。
【０１４４】
次いで、真空槽を４×１０^-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚２５ｎｍの正孔輸送層を設けた。更に、ＣＢＰと燐光性化合物Ｉｒ（ｐｐｙ）₃の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度０．２ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１２ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して膜厚３５ｎｍの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、更に、Ａｌｑ₃の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子注入層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０１４５】
引き続きフッ化リチウム０．５ｎｍ及びアルミニウム１１０ｎｍを蒸着して陰極を形成し、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を作製した。図５はその断面図である。表１に示すその他の有機ＥＬ素子も、発光層のＣＢＰを表１に示す化合物に置き換えた以外は全く同じ方法で作製した。上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０１４６】
【化１１】

【０１４７】
〈有機ＥＬ素子の評価〉
以下のようにして作製した有機ＥＬ素子の評価を行い、その結果を表１に示す。
【０１４８】
（発光輝度、発光効率）
有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１は、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントである燐光性化合物からの緑色の発光を示した。作製した有機ＥＬ素子について、２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で１０Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度（ｃｄ／ｍ²）、発光効率（ｌｍ／Ｗ）を測定した。発光輝度、発光効率は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。発光輝度については、ＣＳ−１０００（ミノルタ製）を用いて測定した。
【０１４９】
（耐久性）
２．５ｍＡ／ｃｍ²の一定電流で駆動したときに初期輝度が元の半分に低下するのに要した時間である半減寿命時間を指標として表した。半減寿命時間は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１を１００とした時の相対値で表した。
【０１５０】
【表１】

【０１５１】
実施例２
実施例１の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１−１の燐光性化合物をＦＩｒ（ｐｉｃ）に置き換えた以外は全く同じ方法で有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ２−１を作製した。青色の発光を示すこの素子について、実施例１と同様の方法で発光輝度、発光効率を測定した。得られた結果を有機ＥＬ素子番号及び発光層に使用した化合物とともに表２に示す。
【０１５２】
【化１２】

【０１５３】
【表２】

【０１５４】
実施例３
実施例１の有機ＥＬ素子の電子輸送層に用いた化合物を、ＢＣＰから本発明に係る化合物及び比較化合物に置き換えた以外は全く同じ方法で有機ＥＬ素子を作製した。この有機ＥＬ素子について、実施例１と同様の方法で発光輝度、発光効率及び耐久性を測定した。得られた結果を有機ＥＬ素子番号及び電子輸送層に使用した化合物とともに表３に示す。
【０１５５】
【表３】

【０１５６】
実施例４
前記実施例で作製した緑色及び青色発光有機ＥＬ素子、及び緑色発光有機ＥＬ素子の燐光性化合物をＢｔｐ２Ｉｒ（ａｃａｃ）に置き換えた以外は同様にして作製した赤色発光有機ＥＬ素子を同一基板上に並置し、図１に示すアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。図２には作製したフルカラー表示装置の表示部Ａの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線５及びデータ線６を含む配線部と、並置した複数の画素３（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、配線部の走査線５及び複数のデータ線６はそれぞれ導電材料からなり、走査線５とデータ線６は格子状に直交して、直交する位置で画素３に接続している（詳細は図示せず）。前記複数の画素３は、それぞれの発光色に対応した有機ＥＬ素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線５から走査信号が印加されると、データ線６から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。このように各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１５７】
フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高く耐久性の良好な、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【０１５８】
【化１３】

【０１５９】
【発明の効果】
本発明により、高い発光輝度を示し、量子効率に優れ、かつ、半減寿命の長い有機ＥＬ素子及び表示装置を提供することができる。特に、青色発光において、発光輝度、発光効率及び耐久性の両立を達成した有機ＥＬ素子、及びそれを用いた発光輝度の高い、耐久性の良好な表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機ＥＬ素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。
【図２】表示部の模式図である。
【図３】画素の模式図である。
【図４】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。
【図５】有機ＥＬ素子１−１の断面図である。
【符号の説明】
１ ディスプレイ
３ 画素
５ 走査線
６ データ線
７ 電源ライン
１０ 有機ＥＬ素子
１１ スイッチングトランジスタ
１２ 駆動トランジスタ
１３ コンデンサ
Ａ 表示部
Ｂ 制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence element and a display device, and more particularly to an organic electroluminescence element excellent in light emission luminance, light emission efficiency, and durability and a display device having the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an electroluminescence display (ELD) as a light-emitting electronic display device. Examples of the constituent elements of ELD include inorganic electroluminescent elements and organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic EL elements). Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
[0003]
On the other hand, an organic EL element has a structure in which a light emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode. By injecting electrons and holes into the light emitting layer and recombining them, excitons (exciton) are obtained. Is a device that emits light using the emission of light (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of several V to several tens of V. Further, self-luminescence Since it is a type, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type completely solid element, it has attracted attention from the viewpoint of space saving, portability, and the like.
[0004]
For the development of organic EL elements for practical use in the future, organic EL elements that emit light efficiently and with high brightness with lower power consumption are desired. For example, stilbene derivatives, distyrylarylene derivatives, or tris A technique for doping a styrylarylene derivative with a small amount of a phosphor to improve emission luminance and extend the lifetime of the device (see, for example, Patent Document 1), and 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound. A device having an organic light-emitting layer doped with a trace amount of phosphor (for example, see Patent Document 2), a device having an organic light-emitting layer doped with a quinacridone dye as a host compound using 8-hydroxyquinoline aluminum complex (for example, , See Patent Document 3).
[0005]
In the technique disclosed in the above-mentioned patent document, when the emission from the excited singlet is used, the generation ratio of the singlet exciton and the triplet exciton is 1: 3, so the generation probability of the luminescent excited species is 25%. Since the light extraction efficiency is about 20%, the limit of the external extraction quantum efficiency (ηext) is set to 5%.
[0006]
However, since Princeton University has reported on organic EL devices that use phosphorescence from excited triplets (see, for example, Non-Patent Document 1), research on materials that exhibit phosphorescence at room temperature has become active. (For example, refer nonpatent literature 2 and patent literature 4.).
[0007]
When excited triplets are used, the upper limit of internal quantum efficiency is 100%, so in principle the luminous efficiency is four times that of excited singlets, and the performance is almost the same as that of cold cathode tubes. It can be applied to and attracts attention.
[0008]
For example, many compounds have been studied focusing on heavy metal complexes such as iridium complexes (see, for example, Non-Patent Document 3).
[0009]
Further, studies using tris (2-phenylpyridine) iridium as a dopant have been made (for example, see Non-Patent Document 2).
[0010]
In addition, L as a dopant₂Ir (acac), for example (ppy)₂Ir (acac) (see, for example, Non-Patent Document 4) and tris (2- (p-tolyl) pyridine) iridium (Ir (ptpy)) as a dopant_Three), Tris (benzo [h] quinoline) iridium (Ir (bzq))_Three), Ir (bzq)₂ClP (Bu)_ThreeEtc. (for example, refer nonpatent literature 5) is performed.
[0011]
In order to obtain high luminous efficiency, a hole transporting compound is used as a host of the phosphorescent compound (see, for example, Non-Patent Document 6).
[0012]
Further, various electron transporting materials are used as phosphorescent compound hosts by doping them with a novel iridium complex (see, for example, Non-Patent Document 4). Furthermore, high luminous efficiency is obtained by introducing a hole blocking layer (see, for example, Non-Patent Document 5).
[0013]
However, although the external extraction efficiency of nearly 20%, which is the theoretical limit, has been achieved for green light emission, sufficient efficiency has not yet been obtained for other light emission colors, and improvements are necessary. In the organic EL element for practical use, further development of an organic EL element that emits light efficiently and with high luminance with low power consumption is desired.
[0014]
In order to solve these problems, many compounds have been proposed so far as described above, and carbazole derivatives have been studied as one of such compounds. For example, Patent Document 5 discloses a derivative of N-phenylcarbazole as an electron transport material, and Patent Document 6 discloses biscarbazoles linked via a vinylene group as a hole injection material. . Patent Document 7 proposes a phosphorescent light emitting device using a polymer having a carbazole skeleton. Further, Patent Document 8 discloses a compound in which an aryl group is bonded to the N-position of carbazole. However, all of the organic EL elements using the compounds described in these known documents sufficiently satisfy all the performances such as quantum efficiency, light emission luminance, durability, etc., which are the issues for practical application. I can't say that.
[0015]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3093796
[0016]
[Patent Document 2]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-264692
[0017]
[Patent Document 3]
JP-A-3-255190
[0018]
[Patent Document 4]
US Pat. No. 6,097,147
[0019]
[Patent Document 5]
JP-A-8-60144
[0020]
[Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-194943
[0021]
[Patent Document 7]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-257076
[0022]
[Patent Document 8]
JP 2002-1000047 A
[0023]
[Non-Patent Document 1]
M.M. A. Baldo et al. , Nature, 395, 151-154 (1998)
[0024]
[Non-Patent Document 2]
M.M. A. Baldo et al. , Nature, 403, 17, 750-753 (2000)
[0025]
[Non-Patent Document 3]
S. Lamansky et al. , J .; Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001)
[0026]
[Non-Patent Document 4]
M.M. E. Thompson et al. , The 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu)
[0027]
[Non-Patent Document 5]
Moon-Jae Youn. 0 g, Tetsuo Tsutsui et al. , The 10th International Works on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu)
[0028]
[Non-Patent Document 6]
Ikai et al. , The 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu)
[0029]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an organic EL element and a display device that exhibit high emission luminance, excellent quantum efficiency, and a long half-life. In particular, it is to provide an organic EL element that achieves both emission luminance, emission efficiency, and durability in blue light emission, and a display device using the same and having high emission luminance and high durability.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
The above object of the present invention has been achieved by the following constitution.
[0031]
1. An organic electroluminescent element having at least one light emitting layer, wherein light emitted from the light emitting layer includes phosphorescent light emission, wherein any one of the layers constituting the organic electroluminescent element has the carbazole derivative represented by the general formula 1 An organic electroluminescence device comprising a compound.
[0037]
  2. The compound represented by the general formula 1 is contained in the light emitting layer.1The organic electroluminescence element described.
[0038]
  3. 1 aboveOr 2A display device comprising the organic electroluminescence element described above.
[0039]
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As a result of intensive studies, the present inventors have at least one light-emitting layer, and in the organic EL element in which light emission from the light-emitting layer includes phosphorescence, the general formula is included in any one layer constituting the organic EL element. It has been found that by including the carbazole derivative compound represented by 1, it is possible to provide an organic EL device and a display device that exhibit high emission luminance, excellent quantum efficiency, and a long half-life.
[0040]
The carbazole derivative compound represented by the general formula 1 (hereinafter also referred to as the compound according to the present invention) will be described in detail.
[0041]
  A in general formula 1 is, BePyridine, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,3,5-triazine, 1,2,4-triazine, pyrrole, imidazole, furan, thiopheneRepresents one of these.
[0042]
  In general formula 1, R₃, R₆At least one of them represents a phenyl group having a carbazolyl group as a substituent;₃Or R₆When is not a phenyl group having a carbazolyl group as a substituent, it represents a hydrogen atom, an aliphatic group or an aromatic group. R ₁, R₂, R₄, R₅, R₇, R₈Represents a hydrogen atom. n represents a natural number of 2 or more, and a plurality of carbazole derivative residues may be the same or different.
[0044]
The compound according to the present invention can be used for any of a hole transport layer, an electron transport layer, and a light emitting layer of an organic EL device to be described later, but is preferably an electron transport layer or a light emitting layer, particularly preferably a light emitting layer. When used as a material known as “host compound” by engineers engaged in the art, it does not emit light itself by transferring energy to the phosphorescent compound. An organic EL element exhibiting high performance can be produced. Although it is not clear why the compound according to the present invention can exhibit excellent characteristics with respect to known materials or the operation mechanism, a carbazole residue having no substituent is in operation as an organic EL device or It is presumed that the stability of the material is impaired because it decomposes due to electrical and thermal energy during storage, especially during operation, or because it decomposes due to an undesirable chemical reaction in the excited state. The It is considered that the compound according to the present invention can reduce such instability by having a substituent, and is thus suitable for production of a highly durable organic EL device.
[0045]
  less thanZ ₁₂ , Z _{twenty four} As an example, carbazole derivative residues forming a partial structure of the compound according to the present invention are shown, and examples of the compound according to the present invention having these as a partial structure7, 12, 23, 36, 40, 52, 59As shown. However, embodiments of the present inventionZ ₁₂ , Z _{twenty four} as well as7, 12, 23, 36, 40, 52, 59It is not limited by the structure.
[0046]
[Chemical 2]

[0047]
[Chemical Formula 3]

[0048]
[Formula 4]

[0049]
[Chemical formula 5]

[0050]
[Chemical 6]

[0051]
Moreover, it is preferable that the molecular weight of the compound based on this invention is 600-2000. When the molecular weight is 600 to 2000, Tg (glass transition temperature) increases, thermal stability is improved, and device lifetime is improved. A more preferred molecular weight is 800-2000.
[0052]
  The compounds according to the present invention are disclosed in Tetrahedron Lett. 39 (1998), 2367-2370, Japanese Patent No. 3161360, Angew. Chem. Int. Ed. 37 (1998), 2046-2067, Tetrahedron Lett. , 41 (2000), pages 481-484, Synth. Commun. , 11 (7), (1981), pages 513-519, and Chem. Rev. , 2002, 102, pages 1359 to 1469, etc., and can be produced by synthetic methods well known to those skilled in the art.
[0054]
<< Constituent layers of organic EL elements >>
The constituent layers of the organic EL element of the present invention will be described.
[0055]
In this invention, although the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below, this invention is not limited to these.
(I) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode
(Ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode
(Iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode
(Iv) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode
(V) Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode
"anode"
As the anode in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO.₂And conductive transparent materials such as ZnO. IDIXO (In₂O_Three-ZnO) or other amorphous material capable of producing a transparent conductive film may be used. For the anode, a thin film may be formed by depositing these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method. Degree), a pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. When light emission is extracted from the anode, the transmittance is desirably greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
[0056]
"cathode"
On the other hand, as the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al₂O_Three) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, such as a magnesium / silver mixture, magnesium, from the viewpoint of electron injectability and durability against oxidation, etc. / Aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al₂O_Three) Mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the emission luminance is advantageously improved.
[0057]
Moreover, after producing the said metal with a film thickness of 1-20 nm on a cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
[0058]
Next, an injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, etc. used as a constituent layer of the organic EL element of the present invention will be described.
[0059]
<< Injection layer >>: Electron injection layer, hole injection layer
The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. You may let them.
[0060]
An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).
[0061]
The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A Nos. 9-45479, 9-260062, and 8-288069, and a specific example is represented by copper phthalocyanine. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer, an oxide buffer layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
[0062]
The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, 9-17574, 10-74586, and the like, and specifically, strontium, aluminum, and the like are representative. A metal buffer layer, an alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, an alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, and an oxide buffer layer typified by aluminum oxide. The buffer layer (injection layer) is desirably a very thin film, and although it depends on the material, the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm.
[0063]
<< Blocking layer >>: Hole blocking layer, electron blocking layer
As described above, the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film. For example, JP-A-11-204258, JP-A-11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (published on November 30, 1998 by NTS), etc. There is a hole blocking layer.
[0064]
The hole blocking layer is an electron transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting electrons and has a very small ability to transport holes. By blocking holes while transporting electrons, And the recombination probability of holes can be improved.
[0065]
On the other hand, the electron blocking layer is a hole transport layer in a broad sense, made of a material that has a function of transporting holes and has a very small ability to transport electrons, and blocks electrons while transporting holes. Thus, the probability of recombination of electrons and holes can be improved.
[0066]
The hole transport layer is made of a material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer and the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
[0067]
In the organic EL device of the present invention, the excited triplet energy of all materials of the host of the light emitting layer, the hole transport layer adjacent to the light emitting layer, and the electron transport layer adjacent to the light emitting layer is the excited triplet energy of the phosphorescent dopant. Is preferably larger. In particular, the wavelength of the 0-0 band in the phosphorescence spectrum of the host of the light emitting layer, the hole transport layer adjacent to the light emitting layer, and the electron transport layer adjacent to the light emitting layer is preferably 450 nm or less.
[0068]
<Light emitting layer>
The light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
[0069]
The material used for the light emitting layer (hereinafter referred to as the light emitting material) is preferably an organic compound or complex that emits fluorescence or phosphorescence, and is appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device. Can be used. Such a light-emitting material is mainly an organic compound, and has a desired color tone, for example, Macromol. Synth. 125, pages 17-25, and the like. The light emitting material may have a hole transport function and an electron transport function in addition to the light emitting performance, and most of the hole transport material and the electron transport material can be used as the light emitting material. The light emitting material may be a polymer material such as p-polyphenylene vinylene or polyfluorene, and a polymer material in which the light emitting material is introduced into a polymer chain or the light emitting material is used as a polymer main chain is used. May be.
[0070]
The light emitting layer can be formed by forming the above compound by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method. Although the film thickness as a light emitting layer does not have a restriction | limiting in particular, Usually, 5 nm-5 micrometers, Preferably it is chosen in the range of 5-200 nm. This light emitting layer may have a single layer structure composed of one or more of these light emitting materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions. A preferred embodiment of the organic EL device of the present invention is when the light emitting layer is composed of two or more materials, and one of them is the compound of the present invention.
[0071]
In addition, as described in JP-A-57-51781, this light-emitting layer is prepared by dissolving the above light-emitting material in a solvent together with a binder such as resin to form a thin film by spin coating or the like. Can be formed. There is no restriction | limiting in particular about the film thickness of the light emitting layer formed in this way, Although it can select suitably according to a condition, Usually, it is the range of 5 nm-5 micrometers, Preferably it is the range of 5-200 nm.
[0072]
(Host compound)
“Host compound (hereinafter also simply referred to as host)” means a compound having the largest mixing ratio (mass) in a light-emitting layer composed of two or more kinds of compounds. It is called “dopant compound (also simply referred to as dopant)”. For example, if the light emitting layer is composed of two types of compound A and compound B and the mixing ratio is A: B = 10: 90, compound A is a dopant compound and compound B is a host compound. Furthermore, if a light emitting layer is comprised from 3 types of compound A, compound B, and compound C, and the mixing ratio is A: B: C = 5: 10: 85, compound A and compound B are dopant compounds, Compound C is a host compound.
[0073]
The host compound of the light emitting layer is preferably an organic compound or a complex, and in the present invention, the excited triplet energy of the host compound is preferably larger than the excited triplet energy of the phosphorescent dopant. Further, the wavelength of the 0-0 band in the phosphorescence spectrum of the host compound is preferably 450 nm or less. Thereby, visible light, in particular, BGR emission can be performed.
[0074]
That is, by making the excited triplet energy of the host compound larger than the excited triplet energy of the phosphorescent dopant, energy transfer type dopant emission from the host compound to the dopant is possible. In addition, a compound having a 0-0 band wavelength of 450 nm or less in the phosphorescence spectrum of the host compound has a very wide energy gap (ionization potential-electron affinity, HOMO-LUMO), and thus works advantageously for a carrier trap type.
[0075]
As such a host compound, an arbitrary one can be selected and used from known materials used in organic EL devices, and most of the hole transport materials and electron transport materials described below are light emitting layer host compounds. Can also be used.
[0076]
A polymer material such as polyvinyl carbazole or polyfluorene may be used, and a polymer material in which the host compound is introduced into a polymer chain or the host compound as a polymer main chain may be used.
[0077]
As the host compound, a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
[0078]
(Dopant)
Next, the dopant will be described.
[0079]
There are two types of principles. One is the recombination of carriers on the host to which the carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the dopant to obtain light emission from the dopant. The other is the carrier trap type in which the dopant becomes a carrier trap and carrier recombination occurs on the dopant compound, and light emission from the dopant is obtained. In either case, the dopant compound is excited. The condition is that the energy of the state is lower than the energy of the excited state of the host compound.
[0080]
The “phosphorescent dopant” and “phosphorescent compound” in the present invention are compounds in which light emission from an excited triplet is observed, and are compounds having a phosphorescence quantum yield of 0.001 or more at 25 ° C. The phosphorescent quantum yield is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more.
[0081]
The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence dopant used for this invention should just achieve the said phosphorescence quantum yield in arbitrary solvents.
[0082]
The phosphorescent dopant used in the present invention is preferably a complex compound containing a group 8 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex compound). Rare earth complexes, most preferably iridium compounds.
[0083]
Specific examples of the phosphorescent compound used in the present invention are shown below, but are not limited thereto. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711, and the like.
[0084]
[Chemical 8]

[0085]
[Chemical 9]

[0086]
[Chemical Formula 10]

[0087]
In the present invention, the phosphorescent maximum wavelength of the phosphorescent compound is not particularly limited, and in principle, light emission obtained by selecting a central metal, a ligand, a ligand substituent, and the like. The wavelength can be changed. A plurality of host compounds and phosphorescent dopants may be used. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient. In addition, by using a plurality of phosphorescent dopants, it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary emission color. White light emission is possible by adjusting the kind of phosphorescent dopant and the amount of doping, and can also be applied to illumination and backlight.
[0088]
In another embodiment, in addition to the host compound and the phosphorescent compound, there may be a case where at least one fluorescent compound having a fluorescence maximum wavelength is contained in a wavelength region longer than the maximum wavelength of light emission from the phosphorescent compound. . In this case, electroluminescence as an organic EL element can be emitted from the fluorescent compound by energy transfer from the host compound and the phosphorescent compound to the fluorescent compound. Preferred as the fluorescent compound is one having a high fluorescence quantum yield in a solution state. Here, the fluorescence quantum yield is preferably 10% or more, particularly preferably 30% or more. Specific fluorescent compounds include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, Examples include stilbene dyes and polythiophene dyes. The fluorescence quantum yield can be measured by the method described in 362 (1992, Maruzen) of Spectroscopic II of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7.
[0089]
The color emitted in this specification is the spectral radiance meter CS-1000 (Minolta) in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (Edited by the Japan Society for Color Science, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the measured result is applied to the CIE chromaticity coordinates.
[0090]
This light emitting layer can be formed by thinning a phosphorescent dopant and a host compound by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. . Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a light emitting layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm.
[0091]
《Hole transport layer》
The hole transport layer is made of a material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
[0092]
The hole transport material is not particularly limited, and is conventionally used as a hole charge injection / transport material in an optical transmission material or a well-known material used for a hole injection layer or a hole transport layer of an EL element. Any one can be selected and used.
[0093]
The hole transport material has one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbenes Derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers, and the like can be given.
[0094]
As the hole transport material, those described above can be used, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
[0095]
Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4′-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, and two more described in US Pat. No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring of, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine (MTDATA) in which three triphenylamine units described in No. 88 are linked in a starburst type ) And the like.
[0096]
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
[0097]
In the present invention, the excited triplet energy of the hole transport material in the hole transport layer adjacent to the light emitting layer is preferably larger than the excited triplet energy of the phosphorescent dopant. Furthermore, the wavelength of the 0-0 band in the phosphorescence spectrum of the hole transport material of the hole transport layer adjacent to the light emitting layer is preferably 450 nm or less. That is, the hole transport material is preferably a compound that has a hole transport ability, prevents deactivation of light emission from the phosphorescent dopant, and has a high Tg.
[0098]
The hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. This hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
[0099]
《Electron transport layer》
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
[0100]
Conventionally, in the case of a single-layer electron transport layer and a plurality of layers, the following materials are used as the electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for the electron transport layer adjacent to the cathode side with respect to the light emitting layer. Are known.
[0101]
Further, the electron transport layer only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and any material can be selected from conventionally known compounds. .
[0102]
Examples of materials used for this electron transport layer (hereinafter referred to as electron transport materials) include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone. Derivatives, oxadiazole derivatives and the like. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
[0103]
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
[0104]
In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum, Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Cu , Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as an electron transport material. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and similarly to the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC can be used. A semiconductor can also be used as an electron transport material.
[0105]
In the present invention, the excited triplet energy of the electron transport material in the electron transport layer adjacent to the light emitting layer is preferably larger than the excited triplet energy of the phosphorescent dopant. Furthermore, the wavelength of the 0-0 band in the phosphorescence spectrum of the electron transport material of the electron transport layer adjacent to the light emitting layer is preferably 450 nm or less.
[0106]
The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
[0107]
<< Substrate (also referred to as substrate, substrate, support, etc.) >>
The substrate of the organic EL device of the present invention is not particularly limited to the type of glass, plastic, etc., and is not particularly limited as long as it is transparent. Examples of substrates that are preferably used include glass, quartz, A light transmissive resin film can be mentioned. A particularly preferable substrate is a resin film that can give flexibility to the organic EL element.
[0108]
Examples of the resin film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), and cellulose triacetate. Examples thereof include films made of (TAC), cellulose acetate propionate (CAP) and the like. An inorganic or organic film or a hybrid film of both may be formed on the surface of the resin film.
[0109]
The external extraction efficiency at room temperature for light emission of the organic electroluminescence device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more. Here, the external extraction quantum efficiency (%) = the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element × 100.
[0110]
In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
[0111]
<< Method for producing organic EL element >>
As an example of the method for producing the organic EL device of the present invention, a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
[0112]
First, a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material is formed on a suitable substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm, thereby producing an anode. To do. Next, an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer, which are organic EL element materials, is formed thereon.
[0113]
As described above, the thinning method of the organic compound thin film includes a spin coating method, a casting method, an ink jet method, a vapor deposition method, a printing method, etc., but it is easy to obtain a homogeneous film and it is difficult to generate pinholes. In view of the above, a printing method including a vacuum deposition method, a spin coating method, and an ink jet method is particularly preferable. Further, different film forming methods may be applied for each layer. When a vapor deposition method is employed for film formation, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C. and a degree of vacuum of 10^-6-10^-2It is desirable to appropriately select Pa, vapor deposition rate of 0.01 to 50 nm / second, substrate temperature of −50 to 300 ° C., film thickness of 0.1 nm to 5 μm, preferably 5 to 200 nm.
[0114]
After forming these layers, a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided. Thus, a desired organic EL element can be obtained. The organic EL element is preferably produced from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
[0115]
The multicolor display device of the present invention is provided with a shadow mask only when the light emitting layer is formed, and the other layers are common, so that patterning of the shadow mask or the like is unnecessary, and the evaporation method, the casting method, the spin coating method, the ink jet method on one side. A film can be formed by a method or a printing method.
[0116]
When patterning is performed only on the light-emitting layer, the method is not limited, but a vapor deposition method, an inkjet method, and a printing method are preferable. In the case of using a vapor deposition method, patterning using a shadow mask is preferable.
[0117]
Further, it is possible to reverse the production order, and to produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order. When a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
[0118]
The multicolor display device of the present invention can be used as a display device, a display, or various light sources. In a display device or a display, full-color display is possible by using three types of organic EL elements of blue, red, and green light emission.
[0119]
Examples of the display device and display include a television, a personal computer, a mobile device, an AV device, a character broadcast display, and an information display in an automobile. In particular, it may be used as a display device for reproducing still images and moving images, and the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
[0120]
Light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc. For example, but not limited to.
[0121]
Further, the organic EL element according to the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure.
[0122]
Examples of the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure include a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processing machine, and a light source of an optical sensor. It is not limited. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
[0123]
<Display device>
The organic EL element of the present invention may be used as one kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a display for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a device (display). When used as a display device for reproducing moving images, the driving method may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. Alternatively, a full-color display device can be manufactured by using three or more organic EL elements of the present invention having different emission colors. Alternatively, it is possible to make one color emission color, for example, white emission, into BGR by using a color filter to achieve full color. Furthermore, it is possible to convert the emission color of the organic EL to another color by using a color conversion filter, and in this case, λmax of the organic EL emission is preferably 480 nm or less.
[0124]
An example of a display device composed of the organic EL element of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0125]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a display device including organic EL elements. It is a schematic diagram of a display such as a mobile phone that displays image information by light emission of an organic EL element.
[0126]
The display 1 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.
[0127]
The control unit B is electrically connected to the display unit A, and sends a scanning signal and an image data signal to each of the plurality of pixels based on image information from the outside. The pixels for each scanning line are converted into image data signals by the scanning signal. In response to this, light is sequentially emitted and image scanning is performed to display image information on the display unit A.
[0128]
FIG. 2 is a schematic diagram of the display unit A.
The display unit A includes a wiring unit including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6, a plurality of pixels 3 and the like on a substrate. The main members of the display unit A will be described below. FIG. 2 shows a case where the light emitted from the pixel 3 is extracted in the direction of the white arrow (downward).
[0129]
The scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a lattice shape and are connected to the pixels 3 at the orthogonal positions (details are shown in FIG. Not shown).
[0130]
When a scanning signal is applied from the scanning line 5, the pixel 3 receives an image data signal from the data line 6 and emits light according to the received image data. Full color display is possible by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region that emit light on the same substrate.
[0131]
Next, the light emission process of the pixel will be described.
FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
[0132]
The pixel includes an organic EL element 10, a switching transistor 11, a driving transistor 12, a capacitor 13, and the like. A full color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 10 in a plurality of pixels, and juxtaposing them on the same substrate.
[0133]
In FIG. 3, an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 11 through the data line 6. When a scanning signal is applied from the control unit B to the gate of the switching transistor 11 via the scanning line 5, the driving of the switching transistor 11 is turned on, and the image data signal applied to the drain is supplied to the capacitor 13 and the driving transistor 12. Is transmitted to the gate.
[0134]
By transmitting the image data signal, the capacitor 13 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive of the drive transistor 12 is turned on. The drive transistor 12 has a drain connected to the power supply line 7 and a source connected to the electrode of the organic EL element 10, and the power supply line 7 connects to the organic EL element 10 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.
[0135]
When the scanning signal is moved to the next scanning line 5 by the sequential scanning of the control unit B, the driving of the switching transistor 11 is turned off. However, even if the driving of the switching transistor 11 is turned off, the capacitor 13 maintains the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 12 is kept on and the next scanning signal is applied. Until then, the light emission of the organic EL element 10 continues. When the scanning signal is next applied by sequential scanning, the driving transistor 12 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 10 emits light.
[0136]
That is, the organic EL element 10 emits light by the switching transistor 11 and the drive transistor 12 that are active elements for the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels, and the light emission of the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels 3. It is carried out. Such a light emitting method is called an active matrix method.
[0137]
Here, the light emission of the organic EL element 10 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or on / off of a predetermined light emission amount by a binary image data signal. But you can.
[0138]
The potential of the capacitor 13 may be held continuously until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
[0139]
In the present invention, not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which the organic EL element emits light according to the data signal only when the scanning signal is scanned.
[0140]
FIG. 4 is a schematic view of a passive matrix display device. In FIG. 4, a plurality of scanning lines 5 and a plurality of image data lines 6 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 3 interposed therebetween.
[0141]
When the scanning signal of the scanning line 5 is applied by sequential scanning, the pixels 3 connected to the applied scanning line 5 emit light according to the image data signal. In the passive matrix system, the pixel 3 has no active element, and the manufacturing cost can be reduced.
[0142]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, the embodiment of this invention is not limited to these.
[0143]
Example 1
An organic EL element was produced as follows. Transparent support provided with this ITO transparent electrode after patterning on a substrate (NH45 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) formed by depositing 100 nm of ITO (indium tin oxide) on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode The substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. This transparent support substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, while 200 mg of α-NPD is put in a molybdenum resistance heating boat, and 200 mg of CBP is put in another molybdenum resistance heating boat, and another molybdenum resistance is added. 200 mg of bathocuproin (BCP) is put into a heating boat, and phosphorescent compound Ir (ppy) is put into another resistance heating boat made of molybdenum._Three100 mg, and Alq in another molybdenum resistance heating boat_Three200 mg was put and attached to a vacuum deposition apparatus.
[0144]
The vacuum chamber is then 4 × 10^-FourAfter depressurizing to Pa, the heating boat containing α-NPD was energized and heated, and deposited on a transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec to provide a hole transport layer having a thickness of 25 nm. Furthermore, CBP and phosphorescent compound Ir (ppy)_ThreeThe heating boat containing was heated by energizing and co-evaporated on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / sec and 0.012 nm / sec, respectively, to provide a light emitting layer having a thickness of 35 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Furthermore, an electron transport layer having a thickness of 10 nm is also provided, which is heated by energizing the heating boat containing BCP, and vapor-deposited on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec. It was. In addition, Alq_ThreeThe heating boat containing was heated by energizing, and was deposited on the electron transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec to further provide an electron injection layer having a thickness of 40 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
[0145]
Then, 0.5 nm of lithium fluoride and 110 nm of aluminum were vapor-deposited, the cathode was formed, and organic EL element OLED1-1 was produced. FIG. 5 is a sectional view thereof. Other organic EL elements shown in Table 1 were also produced in exactly the same manner except that the CBP of the light emitting layer was replaced with the compounds shown in Table 1. The structure of the compound used above is shown below.
[0146]
Embedded image

[0147]
<Evaluation of organic EL element>
Evaluation of the organic EL device produced as follows was performed, and the results are shown in Table 1.
[0148]
(Luminance, luminous efficiency)
In the organic EL element OLED1-1, a current started to flow at an initial driving voltage of 3 V, and green light was emitted from the phosphorescent compound which is a dopant of the light emitting layer. About the produced organic EL element, the light emission luminance (cd / m) when a 10 V DC voltage was applied at 23 ° C. in a dry nitrogen gas atmosphere.²) And luminous efficiency (lm / W) were measured. Luminance and luminous efficiency were expressed as relative values when the organic EL element OLED1-1 was set to 100. The light emission luminance was measured using CS-1000 (Minolta).
[0149]
(durability)
2.5 mA / cm²The half-life time, which is the time required for the initial luminance to drop to half of the original luminance when driven at a constant current, was expressed as an index. The half-life time was expressed as a relative value when the organic EL element OLED1-1 was set to 100.
[0150]
[Table 1]

[0151]
Example 2
An organic EL element OLED2-1 was produced in exactly the same manner except that the phosphorescent compound of the organic EL element OLED1-1 of Example 1 was replaced with FIr (pic). With respect to this element exhibiting blue light emission, light emission luminance and light emission efficiency were measured in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 2 together with the organic EL device numbers and the compounds used in the light emitting layer.
[0152]
Embedded image

[0153]
[Table 2]

[0154]
Example 3
An organic EL device was produced in exactly the same manner except that the compound used in the electron transport layer of the organic EL device of Example 1 was replaced with the compound according to the present invention and the comparative compound from BCP. With respect to this organic EL element, light emission luminance, light emission efficiency, and durability were measured in the same manner as in Example 1. The obtained results are shown in Table 3 together with the organic EL element number and the compound used for the electron transport layer.
[0155]
[Table 3]

[0156]
Example 4
The green and blue light-emitting organic EL elements prepared in the above examples and the red light-emitting organic EL elements prepared in the same manner except that the phosphorescent compound of the green light-emitting organic EL element was replaced with Btp2Ir (acac) on the same substrate. Then, the active matrix type full-color display device shown in FIG. 1 was produced. FIG. 2 shows only a schematic diagram of the display portion A of the produced full-color display device. That is, a wiring portion including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 and a plurality of juxtaposed pixels 3 (light emission color is a red region pixel, a green region pixel, a blue region pixel, etc.) on the same substrate. Each of the scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion is made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a lattice shape and are connected to the pixels 3 at the orthogonal positions (details). Is not shown). The plurality of pixels 3 are driven by an active matrix system provided with an organic EL element corresponding to each emission color, a switching transistor as an active element, and a driving transistor, and a scanning signal is applied from a scanning line 5. Then, an image data signal is received from the data line 6 and light is emitted according to the received image data. In this way, full-color display is possible by appropriately juxtaposing the red, green, and blue pixels.
[0157]
By driving the full-color display device, a clear full-color moving image display with high luminance and good durability was obtained.
[0158]
Embedded image

[0159]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an organic EL element and a display device that exhibit high emission luminance, excellent quantum efficiency, and a long half-life. In particular, in blue light emission, it is possible to provide an organic EL element that achieves both emission luminance, emission efficiency, and durability, and a display device with high emission luminance and durability using the organic EL element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a display device composed of organic EL elements.
FIG. 2 is a schematic diagram of a display unit.
FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
FIG. 4 is a schematic diagram of a passive matrix type full-color display device.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an organic EL element 1-1.
[Explanation of symbols]
1 Display
3 pixels
5 scanning lines
6 data lines
7 Power line
10 Organic EL elements
11 Switching transistor
12 Driving transistor
13 Capacitor
A display
B Control unit

Claims (3)

In an organic electroluminescent element having at least one light emitting layer, and light emission from the light emitting layer includes phosphorescent light emission, a carbazole derivative represented by the following general formula 1 in any one of the layers constituting the organic electroluminescent element An organic electroluminescence device comprising a compound.

(In the formula, A represents any one of benzene, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, 1,3,5-triazine, 1,2,4-triazine, pyrrole, imidazole, furan, and thiophene , and R ₃ , At least one of R ₆ represents a phenyl group having a carbazolyl group as a substituent, and when R ₃ or R ₆ is not a phenyl group having a carbazolyl group as a substituent, a hydrogen atom, an aliphatic group or an aromatic group is R ₁ , R ₂ , R ₄ , R ₅ , R ₇ and R ₈ each represents a hydrogen atom, n represents a natural number of 2 or more, and a plurality of carbazole derivative residues may be the same or different. The organic electroluminescent device according to claim 1 , wherein the light emitting layer contains a compound represented by the general formula 1. A display device comprising the organic electroluminescence element according to claim 1.

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