JP5242976B2 - Organic electroluminescence device - Google Patents

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Description

本発明は、有機電界発光素子に関するものである。   The present invention relates to an organic electroluminescent device.

有機電界発光素子(以下、有機EL素子と略す)は、低電圧で高輝度高効率の発光が得られるため、有望な次世代表示素子としての応用が期待されている。有機EL素子は、電界発光現象(EL)を用いた自発光型の発光デバイスであり、原理的にはLEDと似ているが、発光材料として有機材料を用いているところが特徴である。   Organic electroluminescent elements (hereinafter abbreviated as organic EL elements) are expected to be applied as promising next-generation display elements because they can emit light with high luminance and high efficiency at a low voltage. An organic EL element is a self-luminous light emitting device using an electroluminescence phenomenon (EL), which is similar in principle to an LED, but is characterized by using an organic material as a light emitting material.

有機EL素子の実用化への観点から、一層の低電圧化と発光効率のさらなる向上が求められている。まず、発光効率向上の手法の一つとして、三重項励起子の利用があげられる。有機発光素子では、有機層内での正孔と電子との再結合により、一重項励起子と三重項励起子が1:3の割合で生成すると考えられている。
従来の発光材料においては、生成した三重項励起子は、その励起寿命が長いため、失活過程において、放射失活よりも無輻射の熱失活が優先的におこる。したがって、従来の有機発光素子では、一重項励起子からの放射(蛍光)のみを発光として利用し、三重項励起子からの放射(燐光)を発光に利用することができなかった。
From the viewpoint of putting organic EL elements into practical use, further reduction in voltage and further improvement in luminous efficiency are required. First, the use of triplet excitons is one of the methods for improving luminous efficiency. In the organic light emitting device, it is considered that singlet excitons and triplet excitons are generated in a ratio of 1: 3 due to recombination of holes and electrons in the organic layer.
In the conventional light-emitting material, the generated triplet exciton has a long excitation lifetime, and therefore, non-radiative thermal deactivation occurs preferentially over radiative deactivation in the deactivation process. Therefore, in the conventional organic light-emitting device, only radiation (fluorescence) from singlet excitons can be used as light emission, and radiation from triplet excitons (phosphorescence) cannot be used for light emission.

しかしながら、Princeton大の研究グループにより、室温で燐光を示す燐光性有機材料を発光層に用いた有機発光素子が開示され(非特許文献1)、これらの有機発光素子が、従来の蛍光材料を用いた有機発光素子と比較して高い発光効率を有していることが示された。これによって、原理的には、生成した励起子をすべて発光に用いることができることとなり、燐光材料を用いた有機発光素子の研究が活発に行われるようになった。このような燐光発光性有機材料は、白金やイリジウムなどの重金属を中心に有する錯体構造を有している。典型的な緑色燐光材料として、tris(2−phenylpyridine)iridiumなどがあげられる。   However, a research group of Princeton University has disclosed organic light-emitting elements using phosphorescent organic materials that exhibit phosphorescence at room temperature as a light-emitting layer (Non-Patent Document 1), and these organic light-emitting elements use conventional fluorescent materials. It was shown that it has high luminous efficiency compared with the organic light emitting device. Accordingly, in principle, all the generated excitons can be used for light emission, and research on organic light-emitting devices using phosphorescent materials has been actively conducted. Such a phosphorescent organic material has a complex structure mainly having heavy metals such as platinum and iridium. A typical green phosphorescent material is tris (2-phenylpyridine) iridium.

また、次世代表示素子の実用化に向けて、燐光発光性材料を用いた有機EL素子は高効率化の観点から期待されている。しかし、その研究はまだ端緒に就いたところであり、素子の効率向上、駆動電圧の低減、色純度の向上および素子構造の最適化など、未解決の課題が多く残されている。したがって、これらの課題を解決するために、燐光発光材料を用いた素子の材料と素子構造の最適化が求められている。さらに、将来の大画面、高精細ディスプレイに対して有機EL素子を応用する場合を考慮すると、スピンコート法、インクジェット法、印刷法などの溶液を用いたウェットプロセスにより発光層を成膜することが好適であると考えられるため、ウェットプロセスで成膜でき、低電圧駆動が可能であるとともに高効率・長寿命材料の開発が求められている。   Further, organic EL elements using phosphorescent materials are expected from the viewpoint of high efficiency toward the practical application of next-generation display elements. However, the research has just begun, and many unsolved issues remain, such as improving the efficiency of the element, reducing the driving voltage, improving the color purity, and optimizing the element structure. Therefore, in order to solve these problems, optimization of element materials and element structures using phosphorescent materials is required. Furthermore, in consideration of the application of organic EL elements to future large screens and high-definition displays, it is possible to form a light emitting layer by a wet process using a solution such as a spin coating method, an ink jet method, or a printing method. Since it is considered to be suitable, it is required to develop a material that can be formed by a wet process, can be driven at a low voltage, and has high efficiency and a long life.

ここで、発光層が、ホスト材料と燐光発光性のゲスト材料との混合体により構成される場合において、ゲスト材料の三重項励起子からの燐光発光に至るまでの過程は以下のように考えられている。
1.発光層への正孔・電子の注入
2.正孔・電子の再結合による、ホスト材料の励起子生成(一重項および三重項)
3.ホスト材料からゲスト材料への励起エネルギーの移動(一重項および三重項)
4.ゲスト材料の三重項励起子生成
5.ゲスト材料の三重項励起子の失活に伴う燐光放出
上記以外にも、ゲスト材料上で、正孔または電子のトラップと再結合がおこる過程も考えられており、各々の過程におけるエネルギー移動、発光は、これらを阻害する様々な失活過程との競争で起こっている。
Here, when the light-emitting layer is composed of a mixture of a host material and a phosphorescent guest material, the process leading to phosphorescence from triplet excitons of the guest material is considered as follows. ing.
1. 1. Injection of holes and electrons into the light emitting layer Exciton generation of host material by recombination of holes and electrons (singlet and triplet)
3. Transfer of excitation energy from host material to guest material (singlet and triplet)
4). 4. Triplet exciton generation of guest material Phosphorescence emission associated with deactivation of triplet excitons in guest materials In addition to the above, processes involving trapping and recombination of holes or electrons in the guest material are also considered. Energy transfer and light emission in each process Occurs in competition with various deactivation processes that inhibit them.

したがって、有機EL素子の発光効率を高めるためには、発光量子収率の高い発光材料をゲスト材料として用いることが必須となるが、有機EL素子においてこのゲスト材料を効率よく発光させるためには、発光層中でゲスト材料の周りをとりまくホスト材料の選択も極めて重要である。すなわち、ホスト材料には、電極から効率よく電子および正孔が注入されること、および注入された電子と正孔が効率よく輸送されることが求められる。また、素子の耐久性の観点からは、ホスト材料には高い膜安定性が求められる。   Therefore, in order to increase the light emission efficiency of the organic EL element, it is essential to use a light emitting material having a high emission quantum yield as a guest material. However, in order to efficiently emit the guest material in the organic EL element, The selection of the host material surrounding the guest material in the light emitting layer is also extremely important. That is, the host material is required to efficiently inject electrons and holes from the electrode and to efficiently transport the injected electrons and holes. Further, from the viewpoint of device durability, the host material is required to have high film stability.

また、ウェットプロセスにより発光層の成膜が可能な有機EL素子の実現のためには、有機溶媒に対する溶解性およびウェットプロセスでの優れた成膜性が求められる。燐光材料をゲスト材料として用いる有機EL素子における、従来のホスト材料としては、非特許文献1に開示されているN,N’−ジカルバゾリルビフェニル(CBP)や、特許文献1に開示されているカルバゾール骨格を有する低分子材料が広く知られている。しかし、これらの材料は真空蒸着法によって成膜する有機EL素子には有効であるが、一般的には低分子材料をウェットプロセスによって成膜すると、膜の結晶化の問題があるため、ウェットプロセスによる有機EL素子の作製には不向きであると考えられている。   In addition, in order to realize an organic EL element capable of forming a light emitting layer by a wet process, solubility in an organic solvent and excellent film formation by a wet process are required. As a conventional host material in an organic EL element using a phosphorescent material as a guest material, N, N′-dicarbazolylbiphenyl (CBP) disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 1 are disclosed. Low molecular weight materials having a carbazole skeleton are widely known. However, these materials are effective for organic EL elements formed by vacuum deposition, but generally, when low molecular weight materials are formed by a wet process, there is a problem of film crystallization. It is considered that it is unsuitable for the production of organic EL devices by the above.

一方、本発明に関係して特許文献2〜4が開示されている。特許文献2では、ホスト材料として側鎖型の非共役系高分子が開示され、実施例でも非共役方高分子を用いた素子が開示されている。しかし、側鎖型の非共役系高分子は共役の広がりが乏しく、電荷移動度が低い。このように電荷移動度の低い高分子材料を有機EL素子のホスト材料として用いた場合、素子の駆動電圧の上昇を招いてしまうという問題がある。尚、主鎖型高分子についても開示はされているが、具体的な実施例は開示されていない。
また、特許文献3では、高分子ホスト材料として、3,6位で結合した主鎖型ポリカルバゾールが開示されている。しかし、開示された高分子ホスト材料では、3,6位連結のため共役系が広がりにくいことが知られている。さらに、特許文献4では、ベンゼン環とフルオレンが結合したものを繰り返し単位とする主鎖型高分子が開示されるとともに、この主鎖型高分子を用いた有機EL素子が開示されている。しかしながら、ベンゼン環とフルオレンが結合したものを繰り返し単位とする主鎖型高分子では共役系の広がりが不十分であると考えられる。またカルバゾールの2位にベンゼン環が結合したものを繰り返し単位とする主鎖型高分子についても開示されているが、共役系の広がりが不十分であると考えられ、具体的な実施例も示されていない。
したがって、特許文献3および特許文献4において実際に実施例で開示されている高分子材料は主鎖型高分子ではあるものの高い電荷移動度が望めず、有機EL素子のホストに用いた場合には、素子の駆動電圧の上昇を招くことになる。
特許WO01/072927号公報 特開2001−257076号公報 特開2003−077673号公報 特開2007−106990号公報 Appl.Phys.Lett.,175,4(1999)
On the other hand, Patent Documents 2 to 4 are disclosed in relation to the present invention. In Patent Document 2, a side chain type non-conjugated polymer is disclosed as a host material, and an element using a non-conjugated polymer is also disclosed in Examples. However, the side chain type non-conjugated polymer has a poor conjugation spread and a low charge mobility. Thus, when a polymer material with low charge mobility is used as a host material of an organic EL element, there is a problem that the drive voltage of the element is increased. Although the main chain type polymer is also disclosed, specific examples are not disclosed.
Patent Document 3 discloses main chain type polycarbazole bonded at the 3 and 6 positions as a polymer host material. However, in the disclosed polymer host material, it is known that the conjugated system is difficult to spread due to the linkage at the 3,6-position. Further, Patent Document 4 discloses a main chain polymer having a repeating unit in which a benzene ring and fluorene are bonded, and an organic EL element using the main chain polymer. However, it is considered that the conjugated system does not spread sufficiently in a main chain polymer having a repeating unit of a benzene ring and fluorene bonded. A main chain type polymer having a benzene ring bonded to the 2-position of carbazole as a repeating unit is also disclosed, but it is considered that the conjugated system is not sufficiently widened, and specific examples are also shown. It has not been.
Therefore, although the polymer materials actually disclosed in Examples in Patent Document 3 and Patent Document 4 are main chain polymers, high charge mobility cannot be expected, and when used as a host of an organic EL element, As a result, the drive voltage of the element increases.
Patent WO01 / 072927 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-257076 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-076673 JP 2007-106990 A Appl. Phys. Lett. , 175, 4 (1999)

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、発光効率が高く、安定性に優れ、ウェットプロセスによって発光層の成膜が可能な有機電界発光素子およびディスプレイを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides an organic electroluminescent device and a display having high luminous efficiency, excellent stability, and capable of forming a light emitting layer by a wet process. With the goal.

本発明者らは、高効率発光が得られ、安定性に優れ、ウェットプロセスにより発光層の成膜が可能な塗布型有機EL素子を実現すべく、鋭意検討を重ねた結果、N位に置換基を導入したカルバゾールを繰り返し単位として、2,7位で結合したポリカルバゾールが、高分子形状が直鎖状であって共役が発達しているため高い電荷移動度を有し、ウェットプロセスによって均一で安定性に優れた薄膜を形成可能であることを見出した。
これらのポリカルバゾールをホスト材料として、蛍光または燐光を発する発光材料をゲスト材料として用いることにより、低電圧動作が可能で極めて高効率な塗布型有機電界発光素子が得られることを明らかにし、本発明を完成するに至った。
As a result of intensive investigations to realize a coating type organic EL device capable of obtaining high-efficiency light emission, excellent stability, and capable of forming a light-emitting layer by a wet process, the present inventors have substituted the N-position. Polycarbazole bonded at the 2,7-position with the carbazole group introduced as a repeating unit has high charge mobility due to the linear shape of the polymer and the development of conjugation, uniform by wet process And found that a thin film having excellent stability can be formed.
By using these polycarbazole as a host material and a light emitting material that emits fluorescence or phosphorescence as a guest material, it has been clarified that a coating type organic electroluminescent device capable of low voltage operation and extremely high efficiency can be obtained. It came to complete.

すなわち、本発明は以下の構成を採用する。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極と、前記一対の電極間に配置される単層又は多層の有機薄膜層と、を備え、前記有機薄膜層のうち少なくとも一層に発光層を有する有機電界発光素子であって、
前記発光層には、下記一般式(2)で表される、3,6,N位置換カルバゾールとN位置換カルバゾールとのランダム共重合高分子である電荷輸送性の高分子ホスト材料と、白金またはイリジウム原子と芳香族炭化水素を含む配位子とからなる燐光発光性の金属錯体であるゲスト材料と、が少なくとも含有されていることを特徴とする。

Figure 0005242976
一般式(2)中、lおよびmはそれぞれ1〜99の整数、nは2〜1,000,000の整数であり、R,R,RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。 That is, the present invention adopts the following configuration.
An organic electroluminescent device of the present invention includes a pair of electrodes and a single-layer or multilayer organic thin film layer disposed between the pair of electrodes, and an organic layer having a light-emitting layer in at least one of the organic thin film layers. An electroluminescent device comprising:
The light emitting layer includes a charge transporting polymer host material which is a random copolymer of 3,6, N-substituted carbazole and N-substituted carbazole represented by the following general formula (2), platinum or a guest material is a ligand Toka Ranaru phosphorescent metal complex containing iridium atom and Kaoru aromatic hydrocarbons, but characterized in that it is contained at least.
Figure 0005242976
In general formula (2), l 2 and m 2 are each an integer of 1 to 99, n 2 is an integer of 2 to 1,000,000, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or An independent substituent, which is a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.

本発明の有機電界発光素子は、前記高分子ホスト材料が、下記一般式(2)−(a)で表される、3,6,N位置換カルバゾールとN位置換カルバゾールとのランダム共重合高分子であることが好ましい。

Figure 0005242976
一般式(2)−(a)中、lおよびmはそれぞれ1〜99の整数、nは2〜1,000,000の整数であり、R、R、RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。 In the organic electroluminescent device of the present invention, the polymer host material is represented by the following general formula (2)-(a): high random copolymerization of 3,6, N-substituted carbazole and N-substituted carbazole It is preferably a molecule.
Figure 0005242976
Formula (2) - in (a), an integer of l 3 and m 3 respectively 1 to 99, n 3 is an integer of 2~1,000,000, R 2, R 3, R 5 and R 6 Are the same or independent substituents, and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.

本発明の有機電界発光素子は、前記一般式(2)または前記一般式(2)−(a)で表される前記高分子ホスト材料中の、l:mまたはl:mの比率が、90:10〜10:90の範囲であることが好ましい。 The organic electroluminescent element of the present invention has an l 2 : m 2 or l 3 : m 3 in the polymer host material represented by the general formula (2) or the general formula (2)-(a). The ratio is preferably in the range of 90:10 to 10:90.

本発明の有機電界発光素子は、前記一般式(2)または前記一般式(2)−(a)で表される高分子ホスト材料の、電場強度1×10(V/cm)における正孔ドリフト移動度が1×10−5(cm/V・s)以上であることが好ましい。 The organic electroluminescent device of the present invention, prior to following general formula (2) or the general formula (2) - of the polymeric host material represented by (a), positive in an electric field intensity 1 × 10 5 (V / cm ) The hole drift mobility is preferably 1 × 10 −5 (cm 2 / V · s) or more.

本発明の有機電界発光素子は、前記燐光発光性の金属錯体が、下記一般式(3)で表されるイリジウムと配位子フェニルピリジンとからなるイリジウム錯体であることが好ましい。

Figure 0005242976
一般式(3)中、mは0〜2の整数であり、nは1〜3の整数である。また、R〜R16は、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基またはベンゼン環もしくはピリジン環に縮合した芳香環である。さらに、R17〜R19は、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。 In the organic electroluminescent element of the present invention, the phosphorescent metal complex is preferably an iridium complex composed of iridium represented by the following general formula (3) and a ligand phenylpyridine.
Figure 0005242976
In the general formula (3), m 4 is an integer of 0 to 2, n 4 is an integer of 1-3. R 9 to R 16 are the same or independent substituents and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, an aryl group, or an aromatic ring condensed with a benzene ring or a pyridine ring. Furthermore, R17 to R19 are the same or independent substituents, and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.

以上説明したように、本発明の有機電界発光素子によれば、N位に置換基を導入したカルバゾールを繰り返し単位として、2,7位で結合したポリカルバゾールをホスト材料とし、蛍光または燐光を発する発光材料をゲスト材料として用いることで、極めて高効率発光を示す塗布型有機電界発光素子を得ることができる。
さらに、本発明の有機電界発光素子によれば、低電圧動作が可能となる。
As described above, according to the organic electroluminescence device of the present invention, carbazole having a substituent introduced at the N-position is used as a repeating unit, and polycarbazole bonded at the 2,7-position is used as a host material to emit fluorescence or phosphorescence. By using a light-emitting material as a guest material, a coating-type organic electroluminescent element that exhibits extremely high-efficiency light emission can be obtained.
Furthermore, according to the organic electroluminescent element of the present invention, low voltage operation is possible.

以下、本発明の実施の形態である有機電界発光素子(有機EL素子)の一例について図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態である有機電界発光素子(有機EL素子)の断面模式図を示す。尚、図1は、本実施形態の有機EL素子10の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の有機EL素子の寸法関係とは異なる。
図1に示す有機電界発光素子(有機EL素子)10は、基板1上に、陽極2が形成され、その上に正孔注入層3と発光層4とからなる有機薄膜層8が形成され、さらに陰極5が積層されている。更にまた、封止用ガラス7が、紫外線硬化樹脂6により接着されて概略構成されている。
前記陽極2と前記陰極5とに電圧を印加することにより、陽極2から正孔が正孔注入層3に注入される。前記正孔は、前記正孔注入層3中を移動した後、発光層4に注入される。一方、陰極5からは、電子が発光層4に注入される。発光層4中で前記正孔と前記電子とが再結合し、電界発光する構成となっている。
Hereinafter, an example of an organic electroluminescent element (organic EL element) according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an organic electroluminescent element (organic EL element) according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is for explaining the configuration of the organic EL element 10 of the present embodiment, and the size, thickness, dimensions, and the like of each part shown in the drawing are different from the dimensional relationships of the actual organic EL elements.
An organic electroluminescent element (organic EL element) 10 shown in FIG. 1 has an anode 2 formed on a substrate 1 and an organic thin film layer 8 composed of a hole injection layer 3 and a light emitting layer 4 formed thereon, Further, a cathode 5 is laminated. Furthermore, a sealing glass 7 is roughly constituted by being bonded by an ultraviolet curable resin 6.
By applying a voltage to the anode 2 and the cathode 5, holes are injected from the anode 2 into the hole injection layer 3. The holes move through the hole injection layer 3 and are then injected into the light emitting layer 4. On the other hand, electrons are injected from the cathode 5 into the light emitting layer 4. In the light emitting layer 4, the holes and the electrons are recombined to emit light.

(基板)
基板1は、透明で、空気および水分等を遮蔽する特性に優れた材料が好ましい。基材1の材質として、たとえば、ガラスや石英等の無機材料、プラスチックフィルム等の有機材料を例示することができるが、本実施形態では特にこれらに限定されるものではない。
また、基板1としてプラスチックフィルム等の有機材料を用いる場合は、ガスバリア層を設けることが好ましい。
ここでガスバリア層とは、空気および水分等を遮蔽する効果を有する薄膜層を指し、CVD法または高周波スパッタリング法等によって形成されるSiOまたはSiN等を例示することができる。さらに、ガスバリア層として、基板1にハードコート層を設けることもできる。
(substrate)
The substrate 1 is preferably made of a material that is transparent and excellent in properties of shielding air, moisture, and the like. Examples of the material of the substrate 1 include inorganic materials such as glass and quartz, and organic materials such as a plastic film, but are not particularly limited in the present embodiment.
Moreover, when using organic materials, such as a plastic film, as the board | substrate 1, it is preferable to provide a gas barrier layer.
Here, the gas barrier layer refers to a thin film layer having an effect of shielding air, moisture, and the like, and can be exemplified by SiO 2 or SiN formed by a CVD method or a high-frequency sputtering method. Furthermore, a hard coat layer can be provided on the substrate 1 as a gas barrier layer.

(陽極)
陽極2は、透明で、導電性が高く、仕事関数の大きい材料が好ましく、少なくとも仕事関数が4.2eV以上であることがより好ましい。
また、有機EL素子10の発光を陽極2側から取り出す場合は、陽極2の材料は透明であることが好ましい。
陽極2の材質として、インジウム−錫−酸化物(以下、ITO)またはインジウム−亜鉛−酸化物(以下、IZO)等の導電性透明酸化物を例示することができるが、本実施形態では特にこれらに限定されるものではない。
(anode)
The anode 2 is preferably made of a material that is transparent, has high conductivity, and a high work function, and more preferably has a work function of at least 4.2 eV.
Moreover, when taking out light emission of the organic EL element 10 from the anode 2 side, it is preferable that the material of the anode 2 is transparent.
Examples of the material of the anode 2 include conductive transparent oxides such as indium-tin-oxide (hereinafter referred to as ITO) or indium-zinc-oxide (hereinafter referred to as IZO). It is not limited to.

(正孔注入層)
正孔注入層3は、正孔注入能の高い有機材料によって構成されることが好ましく、電界を印加することによって陽極2から正孔注入層3内に、正孔を高効率で取り込み、さらに正孔注入層3内から発光層4に正孔を高効率に注入可能な材料であることが好ましい。
また、正孔注入層3は、電界を印加しても、有機薄膜として安定に存在することのできる有機材料であることが好ましい。
正孔注入層3は、たとえば、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホネ―トとの混合材料(PEDOT/PSS混合材料)、ポリアニリンおよびポリチオフェン等の導電性高分子材料を例示することができるが、本実施形態では特にこれらに限定されるものではない。
(Hole injection layer)
The hole injection layer 3 is preferably made of an organic material having a high hole injection capability. By applying an electric field, holes are taken into the hole injection layer 3 from the anode 2 with high efficiency, and further positive. A material capable of injecting holes from the hole injection layer 3 into the light emitting layer 4 with high efficiency is preferable.
The hole injection layer 3 is preferably an organic material that can stably exist as an organic thin film even when an electric field is applied.
Examples of the hole injection layer 3 include conductive polymer materials such as a mixed material of polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS mixed material), polyaniline, and polythiophene. The embodiment is not particularly limited to these.

正孔注入層3の膜厚は、1nm〜5μmとすることが好ましく、10nm〜1μmがより好ましく、20nm〜200nmがさらに好ましい。
正孔注入層3の膜厚が1nm未満であると、正孔注入層3は層を形成せずにアイランド構造となり、有機EL素子として機能できないために好ましくない。一方、正孔注入層3の膜厚が5μmを超えると、膜厚が厚いため発光に必要な電圧が高くなりすぎて、発光効率が低下するために好ましくない。さらに、電圧が高くなると短絡が生じて、有機EL素子10が破壊されてしまう場合があるため、好ましくない。
The film thickness of the hole injection layer 3 is preferably 1 nm to 5 μm, more preferably 10 nm to 1 μm, and still more preferably 20 nm to 200 nm.
If the thickness of the hole injection layer 3 is less than 1 nm, the hole injection layer 3 is not preferable because it does not form a layer and has an island structure and cannot function as an organic EL element. On the other hand, if the thickness of the hole injection layer 3 exceeds 5 μm, the voltage required for light emission becomes too high due to the thick film thickness, which is not preferable because the light emission efficiency is lowered. Furthermore, when the voltage is increased, a short circuit occurs and the organic EL element 10 may be destroyed.

(発光層)
発光層4は、少なくとも2成分以上の有機材料、すなわち、高分子ホスト材料と、燐光性の発光材料からなるゲスト化合物とから構成されている。
発光層4をホスト/ゲスト系とすることで、濃度消光が抑制され、有機EL素子10の発光効率を向上することができる。また、生じた励起子を安定してゲスト化合物の三重項エネルギー準位に保持することができる。このため、有機EL素子10の発光効率を向上することができる。
(Light emitting layer)
The light emitting layer 4 is composed of an organic material having at least two components, that is, a polymer host material and a guest compound made of a phosphorescent light emitting material.
By using the light emitting layer 4 as a host / guest system, concentration quenching is suppressed and the light emission efficiency of the organic EL element 10 can be improved. In addition, the generated excitons can be stably held at the triplet energy level of the guest compound. For this reason, the luminous efficiency of the organic EL element 10 can be improved.

<高分子ホスト材料>
発光層4を構成する高分子ホスト材料は、前述の発光層4の主成分となる電荷輸送材料である。
高分子ホスト材料としては、下記一般式(4)で示される、3,6,N位置換カルバゾールを繰り返し単位とする2,7位で結合された高分子材料であることが好ましい。
<Polymer host material>
The polymer host material constituting the light emitting layer 4 is a charge transporting material that is a main component of the light emitting layer 4 described above.
The polymer host material is preferably a polymer material bonded at the 2,7-position represented by the following general formula (4) and having 3,6-, N-substituted carbazole as a repeating unit.

Figure 0005242976
式中、nは2〜1,000,000の整数であり、R,RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子;メチル基、エチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、t−ブチル基等の分岐状アルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、t−ブチルフェニル基、ビフェニル基等のアリール基等である。
Figure 0005242976
In the formula, n 1 is an integer of 2 to 1,000,000, and R 1 , R 2 and R 3 are the same or independent substituents, and are hydrogen atoms; straight chain such as methyl group, ethyl group, etc. A branched alkyl group such as isopropyl group and t-butyl group; an aryl group such as phenyl group, tolyl group, xylyl group, mesityl group, t-butylphenyl group and biphenyl group.

また、高分子ホスト材料が、下記一般式(5)で示される、3,6,N位置換カルバゾールとN位置換カルバゾールとの2,7位で結合されたランダム共重合高分子であることが好ましい。

Figure 0005242976
式中、lおよびmはそれぞれ1〜99の整数、nは2〜1,000,000の整数であり、R,R,RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子;メチル基、エチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、t−ブチル基等の分岐状アルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、t−ブチルフェニル基、ビフェニル基等のアリール基等である。 In addition, the polymer host material is a random copolymer polymer bonded by the 2,7-position of the 3,6- and N-substituted carbazole and the N-substituted carbazole represented by the following general formula (5). preferable.
Figure 0005242976
In the formula, l 2 and m 2 are each an integer of 1 to 99, n 2 is an integer of 2 to 1,000,000, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or independent substituents. A hydrogen atom; a linear alkyl group such as a methyl group or an ethyl group; a branched alkyl group such as an isopropyl group or a t-butyl group; a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, or a t-butylphenyl group. Group, an aryl group such as a biphenyl group, and the like.

さらに、高分子ホスト材料が、下記一般式(5)−(a)で示される、3,6,N位置換カルバゾールとN位置換カルバゾールとの2,7位で結合されたランダム共重合高分子であることが好ましい。

Figure 0005242976
式中、lおよびmはそれぞれ1〜99の整数、nは2〜1,000,000の整数であり、R、R、RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子;メチル基、エチル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、t−ブチル基等の分岐状アルキル基;フェニル基、トリル基、キシリル基、メシチル基、t−ブチルフェニル基、ビフェニル基等のアリール基等である。 Further, a random copolymer polymer in which the polymer host material is bonded at the 2,7-positions of 3,6-, N-substituted carbazole and N-substituted carbazole represented by the following general formula (5)-(a) It is preferable that
Figure 0005242976
In the formula, l 3 and m 3 are each an integer of 1 to 99, n 3 is an integer of 2 to 1,000,000, and R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are the same or independent substituents. A hydrogen atom; a linear alkyl group such as a methyl group or an ethyl group; a branched alkyl group such as an isopropyl group or a t-butyl group; a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, a mesityl group, or a t-butylphenyl group. Group, an aryl group such as a biphenyl group, and the like.

以下に、一般式(4)で示される化合物の具体的な例を示す。ただし、これらは、代表例を例示しただけであり、本発明に用いられる一般式(4)で示される高分子ホスト材料がこれらに限定されるわけではない。

Figure 0005242976
Specific examples of the compound represented by the general formula (4) are shown below. However, these are merely representative examples, and the polymer host material represented by the general formula (4) used in the present invention is not limited thereto.
Figure 0005242976

また、一般式(5)で示される化合物の具体的な例を示す。ただし、これらは、代表例を例示しただけであり、本発明に用いられる一般式(5)で示される高分子ホスト材料がこれらに限定されるわけではない。

Figure 0005242976
Moreover, the specific example of a compound shown by General formula (5) is shown. However, these are merely representative examples, and the polymer host material represented by the general formula (5) used in the present invention is not limited thereto.
Figure 0005242976

さらに、一般式(5)で示される化合物のうち、一般式(5)−(a)で表される化合物の具体的な例を示す。ただし、これらは、代表例を例示しただけであり、本発明に用いられる一般式(5)−(a)で示される高分子ホスト材料がこれらに限定されるわけではない。

Figure 0005242976
Furthermore, the specific example of a compound represented by General formula (5)-(a) among the compounds shown by General formula (5) is shown. However, these are merely representative examples, and the polymer host material represented by the general formula (5)-(a) used in the present invention is not limited thereto.
Figure 0005242976

Figure 0005242976
Figure 0005242976

本実施形態の高分子ホスト材料に、前記一般式(5)または前記一般式(5)−(a)で表されるランダム共重合高分子を用いる場合は、3,6,N位置換カルバゾールとN位置換カルバゾールとの組成比率(l:mまたはl:m)が、90:10から10:90の範囲であることが好ましい。組成比率のlまたはlが90を超えると、素子の発光効率の低下のために好ましくなく、lまたはlが10未満であると、一重項および三重項エネルギーが低下するために好ましくない。これに対して、lまたはlが10から90の範囲であると、素子の発光効率が向上するために好ましい。 In the case where the random copolymer polymer represented by the general formula (5) or the general formula (5)-(a) is used as the polymer host material of this embodiment, The composition ratio (l 2 : m 2 or l 3 : m 3 ) with the N-substituted carbazole is preferably in the range of 90:10 to 10:90. When the composition ratio l 2 or l 3 exceeds 90, it is not preferable because of a decrease in the light emission efficiency of the device, and when l 2 or l 3 is less than 10, it is preferable because the singlet and triplet energy decreases. Absent. On the other hand, when l 2 or l 3 is in the range of 10 to 90, the light emission efficiency of the device is preferably improved.

また、本実施形態の高分子ホスト材料に、前記一般式(5)または前記一般式(5)−(a)で表されるランダム共重合高分子を用いる場合は、電場強度1×10(V/cm)における正孔ドリフト移動度が1×10−5(cm/V・s)以上であることが好ましい。正孔ドリフト移動度が、1×10−5(cm/V・s)未満であると、素子の駆動電圧が上昇するため好ましくない。これに対して、1×10−5(cm/V・s)以上であると、素子の駆動電圧を低減できるため好ましい。
なお、本発明において、正孔ドリフト移動度とは、ホスト材料の正孔の運びやすさを評価する指標であり、材料の薄膜を2つの電極で挟んだ構造の素子に対し、電圧を印加した状態でパルス光を照射したときの過渡光電流をオシロスコープ等によってモニターして、正孔の走行時間を算出する。印加電圧、膜厚、走行時間から、正孔ドリフト移動度を見積もる。
In addition, when the random copolymer polymer represented by the general formula (5) or the general formula (5)-(a) is used as the polymer host material of the present embodiment, the electric field strength is 1 × 10 5 ( The hole drift mobility in (V / cm) is preferably 1 × 10 −5 (cm 2 / V · s) or more. When the hole drift mobility is less than 1 × 10 −5 (cm 2 / V · s), the driving voltage of the device increases, which is not preferable. On the other hand, 1 × 10 −5 (cm 2 / V · s) or more is preferable because the driving voltage of the element can be reduced.
In the present invention, the hole drift mobility is an index for evaluating the ease of transport of holes in the host material, and a voltage is applied to an element having a structure in which a thin film of material is sandwiched between two electrodes. The transient photocurrent when irradiated with pulsed light in the state is monitored with an oscilloscope or the like to calculate the transit time of holes. The hole drift mobility is estimated from the applied voltage, film thickness, and travel time.

<ゲスト材料>
発光層4を構成するゲスト材料は、蛍光または燐光を発する材料であることが好ましく、燐光発光性材料がより好ましい。本実施形態のゲスト材料として用いられる燐光発光性材料としては、好ましくは遷移金属を有する金属錯体であり、より好ましくは白金またはイリジウム原子と、芳香族炭化水素を含む配位子と、からなる燐光発光性の金属錯体である。燐光発光性の金属錯体は、燐光の量子収率が高いため、好ましい。
<Guest materials>
The guest material constituting the light emitting layer 4 is preferably a material that emits fluorescence or phosphorescence, and more preferably a phosphorescent material. The phosphorescent material used as the guest material of this embodiment is preferably a metal complex having a transition metal, more preferably a phosphorescence comprising a platinum or iridium atom and a ligand containing an aromatic hydrocarbon. It is a luminescent metal complex. A phosphorescent metal complex is preferable because of its high quantum yield of phosphorescence.

さらに、本実施形態のゲスト材料において、前記燐光発光性の金属錯体が、下記一般式(6)で表されるイリジウムと配位子フェニルピリジンとからなるイリジウム錯体であることが好ましい。

Figure 0005242976
式中、mは0〜2の整数であり、nは1〜3の整数である。また、R〜R16は、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基またはベンゼン環もしくはピリジン環に縮合した芳香環である。さらに、R17〜R19は、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。 Furthermore, in the guest material of this embodiment, the phosphorescent metal complex is preferably an iridium complex composed of iridium represented by the following general formula (6) and a ligand phenylpyridine.
Figure 0005242976
In the formula, m 4 is an integer of 0 to 2, and n 4 is an integer of 1 to 3. R 9 to R 16 are the same or independent substituents and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, an aryl group, or an aromatic ring condensed with a benzene ring or a pyridine ring. Furthermore, R17 to R19 are the same or independent substituents, and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.

以下に、本実施形態で用いられるゲスト材料の具体的な構造式を示す。ただし、これらは、代表例を例示しただけであり、本発明に用いられるゲスト材料がこれらに限定されるものではない。なお、式(6−1)〜式(6−27)は、一般式(6)に対応する。   Below, the concrete structural formula of the guest material used by this embodiment is shown. However, these are merely representative examples, and the guest material used in the present invention is not limited to these. In addition, Formula (6-1)-Formula (6-27) respond | corresponds to General formula (6).

Figure 0005242976
Figure 0005242976

Figure 0005242976
Figure 0005242976

本実施形態の発光層4の膜厚は、1nm〜5μmとすることが好ましく、10nm〜1μmがより好ましく、20nm〜200nmがさらに好ましい。
発光層4の膜厚が1nm未満であると、発光層4は層を形成せずにアイランド構造となり、有機EL素子として機能できないために好ましくない。一方、発光層4の膜厚が5μmを超えると、膜厚が厚いため発光に必要な電圧が高くなりすぎて、発光効率が低下するために好ましくない。さらには、電圧が高くなると短絡が生じて、有機EL素子10が破壊されてしまう場合があるため、好ましくない。
The thickness of the light emitting layer 4 of the present embodiment is preferably 1 nm to 5 μm, more preferably 10 nm to 1 μm, and still more preferably 20 nm to 200 nm.
When the thickness of the light emitting layer 4 is less than 1 nm, the light emitting layer 4 is not preferable because it does not form a layer and has an island structure and cannot function as an organic EL element. On the other hand, if the thickness of the light emitting layer 4 exceeds 5 μm, the voltage required for light emission becomes too high due to the thick film thickness, which is not preferable because the light emission efficiency is lowered. Furthermore, when the voltage is increased, a short circuit occurs and the organic EL element 10 may be destroyed.

なお、上記具体例で示された高分子ホスト材料およびゲスト材料を含む発光層4は、他の成分を含んでいてもよい。すなわち、他の金属錯体材料、蛍光材料もしくは燐光材料等の発光材料、または正孔輸送層、電子注入層もしくは電子輸送層に用いられる化合物などが挙げられる。 In addition, the light emitting layer 4 containing the polymer host material and the guest material shown in the above specific examples may contain other components. That is, other metal complex materials, light emitting materials such as fluorescent materials or phosphorescent materials, or compounds used for a hole transport layer, an electron injection layer, or an electron transport layer can be used.

(陰極)
本実施形態の陰極5は、仕事関数の低い金属を用いることが好ましく、少なくとも4.0eV以下であることが好ましい。陰極5に仕事関数の低い金属を用いることで、陰極5と発光層4との間の電子注入障壁が低くなり、陰極5から発光層4へ電子が注入されやすくなる。仕事関数の低い金属としては、たとえば、Li、Csなどのアルカリ金属、Ca、Ba、Mgなどのアルカリ土類金属を例示することができるが、本実施形態は特にこれらに限定されるものではない。
しかしながら、仕事関数の低い金属は空気中の酸素や水分等と反応しやすいため、MgAg等の合金、またはLiF、LiO2、CsF等の化合物として形成することが好ましい。または、前記アルカリ金属および前記アルカリ土類金属の上に、AlおよびAu等の仕事関数の高い金属を積層することが好ましい。
(cathode)
The cathode 5 of this embodiment preferably uses a metal having a low work function, and is preferably at least 4.0 eV or less. By using a metal having a low work function for the cathode 5, the electron injection barrier between the cathode 5 and the light emitting layer 4 is lowered, and electrons are easily injected from the cathode 5 into the light emitting layer 4. Examples of the metal having a low work function include alkali metals such as Li and Cs, and alkaline earth metals such as Ca, Ba, and Mg, but the present embodiment is not particularly limited thereto. .
However, since a metal having a low work function easily reacts with oxygen or moisture in the air, it is preferably formed as an alloy such as MgAg or a compound such as LiF, LiO2, or CsF. Alternatively, it is preferable to stack a metal having a high work function such as Al and Au on the alkali metal and the alkaline earth metal.

(封止用ガラス)
本実施形態の封止用ガラス7を、紫外線硬化樹脂6を用いて基板1に接着することで、有機EL素子10のデバイス部分が外界から遮蔽することができる。このため、空気中の酸素や水分等の影響が少なくなり、有機EL素子としての耐久性、素子寿命を大きく改善することができる。また、ガラスによる封止を行う際には、封止用ガラス7と基板1との内部の空気を窒素ガスで置換し、さらに内部に乾燥剤を導入することで、前述の効果をさらに高めることができる。
(Sealing glass)
The device portion of the organic EL element 10 can be shielded from the outside by adhering the sealing glass 7 of the present embodiment to the substrate 1 using the ultraviolet curable resin 6. For this reason, the influence of oxygen, moisture, etc. in the air is reduced, and the durability and element life as an organic EL element can be greatly improved. Further, when sealing with glass, the air inside the sealing glass 7 and the substrate 1 is replaced with nitrogen gas, and the desiccant is further introduced into the interior, thereby further enhancing the above-described effects. Can do.

(製造方法)
以下に、本実施形態の有機EL素子10の製造方法の一例について詳細に説明する。
有機EL素子の製造工程は、一般的には、陽極形成工程、有機薄膜層形成工程、陰極形成工程からなる。
(Production method)
Below, an example of the manufacturing method of the organic EL element 10 of this embodiment is demonstrated in detail.
The manufacturing process of the organic EL element generally includes an anode forming process, an organic thin film layer forming process, and a cathode forming process.

(陽極形成工程)
まず、基板1上に、スパッタ法、真空蒸着法等によって陽極2を形成する。陽極2はパターン状に形成してもよく、パターンの形成は、陽極2の形成の際、マスクを用いて形成するか、もしくは、全面に陽極2を形成した後、レジストを塗布し、ガラスマスクにより露光処理して、パターンを形成する。
(Anode formation process)
First, the anode 2 is formed on the substrate 1 by sputtering, vacuum deposition, or the like. The anode 2 may be formed in a pattern, and the pattern may be formed by using a mask when forming the anode 2, or after forming the anode 2 over the entire surface, a resist is applied and a glass mask is formed. Then, an exposure process is performed to form a pattern.

(有機薄膜層形成工程)
次に、陽極2上に、有機薄膜層8を形成する。
本実施形態の有機薄膜層8の形成方法は、特に限定されないが、真空蒸着、電子ビーム、スパッタリング、分子積層法、インクジェット法、印刷法などの方法で形成することができる。また、形成された有機薄膜層8の特性面および製造面から、真空蒸着、スピンコート、インクジェット、印刷法が特に好ましい。さらに、将来の大画面、高精細ディスプレイに有機EL素子を適用する場合においては、スピンコート法、インクジェット法、印刷法など、ウェットプロセスにより有機薄膜層8を形成することが好ましい。
(Organic thin film layer forming process)
Next, the organic thin film layer 8 is formed on the anode 2.
Although the formation method of the organic thin film layer 8 of this embodiment is not specifically limited, It can form by methods, such as vacuum evaporation, an electron beam, sputtering, a molecular lamination method, the inkjet method, and the printing method. In addition, vacuum deposition, spin coating, ink jetting, and printing are particularly preferable in view of the characteristics and manufacturing aspects of the formed organic thin film layer 8. Furthermore, when the organic EL element is applied to a future large screen or high-definition display, it is preferable to form the organic thin film layer 8 by a wet process such as a spin coating method, an ink jet method, or a printing method.

(正孔注入層)
正孔注入層3として、前述のPEDOT/PSS混合材料を用いる場合には、スピンコート法を利用する形成方法を例示することができる。
たとえば、まず、所定量のPEDOT/PSSを有機溶媒に含有させ、正孔注入層用溶液を調整する。次に、スピンコーターの所定の位置に、基板1をセットし、所定の回転速度とした後、前記正孔注入層用溶液を塗布する。それを180℃のチャンバーに導入し、乾燥工程を行い、有機溶媒を除去することにより、所定の膜厚の正孔注入層3を形成する。
前記有機溶媒としては、極性溶媒が好ましく、N、N−ジメチルホルムアミド、N,N―ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンなどを挙げることができる。
(Hole injection layer)
When the above-mentioned PEDOT / PSS mixed material is used as the hole injection layer 3, a formation method using a spin coating method can be exemplified.
For example, first, a predetermined amount of PEDOT / PSS is contained in an organic solvent to prepare a hole injection layer solution. Next, the substrate 1 is set at a predetermined position of the spin coater, set to a predetermined rotation speed, and then the hole injection layer solution is applied. The hole injection layer 3 having a predetermined thickness is formed by introducing it into a chamber at 180 ° C., performing a drying process, and removing the organic solvent.
The organic solvent is preferably a polar solvent, and examples thereof include N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin.

(発光層)
発光層4は、まず、発光層溶液を調整した後、スピンコート法、もしくはインクジェット法などのウェットプロセスにより、発光層溶液を正孔注入層3の上に塗布、乾燥させて形成する方法を例示することができる。
より具体的には、たとえば、スピンコーターの所定の位置に、正孔注入層3を形成した基板1をセットし、前記発光層溶液を滴下した後、所定の速度で回転させて塗布する。回転を止め、前記スピンコーターから取り出した前記基板1をチャンバーに導入し、1時間保持する。この乾燥工程により、前記有機溶媒を除去し、所定の膜厚の発光層4を形成する。
(Light emitting layer)
The light emitting layer 4 is exemplified by a method in which the light emitting layer solution is first prepared, and then the light emitting layer solution is applied and dried on the hole injection layer 3 by a wet process such as a spin coating method or an ink jet method. can do.
More specifically, for example, the substrate 1 on which the hole injection layer 3 is formed is set at a predetermined position of a spin coater, and after the light emitting layer solution is dropped, the substrate is rotated and applied at a predetermined speed. The rotation is stopped, and the substrate 1 taken out from the spin coater is introduced into the chamber and held for 1 hour. By this drying step, the organic solvent is removed, and the light emitting layer 4 having a predetermined thickness is formed.

有機薄膜層8は、正孔注入層3および発光層4を含む複数の層から構成されている。正孔注入層3および発光層4以外の有機薄膜層8としては、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層などが挙げられる。前記他の層の形成にはそれぞれ、各層を構成するために知られた種々の材料を用いることができる。   The organic thin film layer 8 is composed of a plurality of layers including the hole injection layer 3 and the light emitting layer 4. Examples of the organic thin film layer 8 other than the hole injection layer 3 and the light emitting layer 4 include a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer. For the formation of the other layers, various materials known for constituting each layer can be used.

(陰極形成工程)
最後に、スパッタ法、真空蒸着法等によって、陰極5を形成する。以下に、真空蒸着法による陰極5の形成方法を例示するが、特にこれに限定されることはない。
まず、有機薄膜層8までを形成した前記基板1を真空蒸着器のチャンバー内の所定の位置に取り付け、その後、前記チャンバー内を減圧状態にし、金属材料を真空蒸着することによって、前記金属材料からなる陰極5を前記基板1上に形成する。
(Cathode formation process)
Finally, the cathode 5 is formed by sputtering, vacuum deposition, or the like. Below, the formation method of the cathode 5 by a vacuum evaporation method is illustrated, However It does not specifically limit to this.
First, the substrate 1 on which the organic thin film layer 8 has been formed is attached to a predetermined position in a chamber of a vacuum evaporator, and then the inside of the chamber is decompressed and a metal material is vacuum-deposited. A cathode 5 is formed on the substrate 1.

以下、本発明の実施形態の効果について説明する。
本実施形態の有機EL素子は、発光層を構成する2成分以上の材料が、高分子ホスト材料と、燐光性の発光材料からなるゲスト化合物とから構成されているので、電子、正孔および電子および正孔の再結合により生成される励起子を発光層内に蓄積することができる。また、生じた励起子をゲスト化合物の三重項エネルギー準位に保持させることができるため、有機EL素子の発光効率を向上させることができる。
Hereinafter, effects of the embodiment of the present invention will be described.
In the organic EL device of this embodiment, since the material of two or more components constituting the light emitting layer is composed of a polymer host material and a guest compound made of a phosphorescent light emitting material, electrons, holes and electrons And excitons generated by hole recombination can be accumulated in the light emitting layer. Moreover, since the generated excitons can be held at the triplet energy level of the guest compound, the light emission efficiency of the organic EL element can be improved.

本実施形態の有機EL素子は、高分子ホスト材料が、形状が直鎖状であって共役が発達しているため電荷輸送能に優れている、N位に置換基を導入したカルバゾールを繰り返し単位として、2,7位で結合したポリカルバゾールであるため、発光層内に多くの正孔を蓄積することができる。その結果、有機EL素子の発光効率を向上させることができる。   In the organic EL device of this embodiment, the polymer host material has a linear shape and has developed conjugation, so that the charge transport ability is excellent, and the carbazole having a substituent introduced at the N-position is a repeating unit. As described above, since it is a polycarbazole bonded at positions 2 and 7, many holes can be accumulated in the light emitting layer. As a result, the light emission efficiency of the organic EL element can be improved.

本実施形態の有機EL素子は、ゲスト化合物が、励起子を三重項エネルギー準位に安定的に保持することができる、白金またはイリジウム原子を有する燐光性の発光材料であるので、発光層内のゲスト化合物の三重項エネルギー準位に励起子を蓄積し、高効率発光させることができる。その結果、有機EL素子の発光効率を向上させることができる。   In the organic EL device of the present embodiment, the guest compound is a phosphorescent light-emitting material having platinum or iridium atoms that can stably hold excitons at the triplet energy level. Excitons can be accumulated at the triplet energy level of the guest compound, and light can be emitted with high efficiency. As a result, the light emission efficiency of the organic EL element can be improved.

本実施形態の有機EL素子は、発光層などの有機薄膜層をウェットプロセスにより成膜することができるため、ドライプロセスで必要となる大型の真空チャンバーなどを必要とせず、大型の有機ELディスプレイの製造を簡易にすることができる。   Since the organic EL element of this embodiment can form organic thin film layers, such as a light emitting layer, with a wet process, it does not require the large vacuum chamber etc. which are required by a dry process, but is a large-sized organic EL display. Manufacturing can be simplified.

以上説明したように、本実施形態の有機電界発光素子によれば、N位に置換基を導入したカルバゾールを繰り返し単位として、2,7位で結合したポリカルバゾールをホスト材料とし、蛍光または燐光を発する発光材料をゲスト材料として用いることで、極めて高効率発光を示す塗布型有機電界発光素子を得ることができる。
さらに、本実施形態の有機電界発光素子によれば、電荷輸送能の高い高分子ホスト材料を用いているために、低電圧動作が可能となる。
As described above, according to the organic electroluminescent device of this embodiment, carbazole having a substituent introduced at the N-position is used as a repeating unit, polycarbazole bonded at the 2,7-position is used as a host material, and fluorescence or phosphorescence is emitted. By using a light emitting material that emits light as a guest material, it is possible to obtain a coating type organic electroluminescent element that exhibits extremely high efficiency light emission.
Furthermore, according to the organic electroluminescent element of the present embodiment, since a polymer host material having a high charge transport capability is used, low voltage operation is possible.

以下に、実施例および比較例の有機EL素子の作製と特性について詳細に説明し、本発明の効果について説明するが、本発明はこれらの実施例よって限定されるものではない。   Hereinafter, the production and characteristics of the organic EL elements of Examples and Comparative Examples will be described in detail, and the effects of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to these Examples.

本発明のポリカルバゾール誘導体の製造に用いたモノマー体、例えば、2,7−ジクロロ−N−アルキルカルバゾール、2,7−ジクロロ−3,6−ジメチル−N−アルキルカルバゾール、2,7−ジクロロ−N−(4−アルキルオキシフェニル)カルバゾール、および2,7−ジクロロ−3,6−ジメチル−N−(4−アルキルオキシフェニル)カルバゾールは、Jeam−Francoisら著、Macromolecules,Vol.34,p4680,(2001)、Gianniら著、Macromolecules,Vol.35,p2122,(2002)、Kijimaら著、Chemistry Letter,Vol.34,p900,(2005)、Ahmedら著、Chemistry of Materials,Vol.18,p1007,(2006)などの公知の方法により合成した。得られた生成物は質量スペクトル、およびH−NMR分析により構造を確認し、以下のポリカルバゾール誘導体の合成に用いた。 Monomers used for the production of the polycarbazole derivatives of the present invention, such as 2,7-dichloro-N-alkylcarbazole, 2,7-dichloro-3,6-dimethyl-N-alkylcarbazole, 2,7-dichloro- N- (4-alkyloxyphenyl) carbazole and 2,7-dichloro-3,6-dimethyl-N- (4-alkyloxyphenyl) carbazole have been described by James-Francois et al., Macromolecules, Vol. 34, p4680, (2001), Gianni et al., Macromolecules, Vol. 35, p2122, (2002), Kijima et al., Chemistry Letter, Vol. 34, p900, (2005), Ahmed et al., Chemistry of Materials, Vol. 18, p1007, (2006). The structure of the obtained product was confirmed by mass spectrum and 1 H-NMR analysis, and used for the synthesis of the following polycarbazole derivatives.

<実施例1>
発光層の高分子ホスト材料として、2,7位結合−3,6−ジメチル−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾールと2,7位結合−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾールとの、モル比でl:m=50:50となるようなランダム共重合体(化合物(5)−17)を合成した。

Figure 0005242976
<Example 1>
As a polymer host material of the light emitting layer, 2,7-position bonded 3,6-dimethyl-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole and 2,7-position bonded-N- (4- (2- (2- A random copolymer (compound (5) -17) was synthesized with ethylhexyloxy) phenyl) carbazole in a molar ratio of l: m = 50: 50.
Figure 0005242976

ます、最初に、アルゴン置換したシュレンクに0.79g(2.88mmol)のビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)、0.45g(2.88mmol)の2,2’−ビピリジルをアルゴン気流中で入れ、6.0mLのN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)を加えた後、室温で30分間攪拌した。そこに0.28g(0.60mmol)の2,7−ジクロロ−3,6−ジメチル−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾールと0.26g(0.60mmol)の2,7−ジクロロ−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾールを15mLのテトラヒドロフラン(THF)に溶かした溶液を加え、容器を密閉し、65℃で72時間攪拌した。
次いで、エンドキャップ剤として0.17g(0.60mmol)の4−クロロトリフェニルアミンを反応溶液に加え、容器を密閉し、65℃で8時間攪拌した。反応液をメタノール2000mL、濃塩酸80mLの混合溶媒に滴下し、12時間攪拌した。沈殿物を濾取して150mLのトルエンに溶解させ、150mLの3N−HClで2回洗浄し、さらに超純水で中性になるまで繰り返し洗浄した。
続いて150mLのアンモニア水で2回洗浄し、超純水で中性になるまで洗浄した。トルエン溶液を濃縮し、2000mLのメタノール中に滴下して、再沈澱処理した。沈殿物を濾取し、ポリマー0.42g(回収率77%)を得た。
First, 0.79 g (2.88 mmol) of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) and 0.45 g (2.88 mmol) of 2,2′-bipyridyl were added to an argon-substituted Schlenk. The mixture was placed in an argon stream, 6.0 mL of N, N-dimethylformamide (DMF) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. There 0.28 g (0.60 mmol) 2,7-dichloro-3,6-dimethyl-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole and 0.26 g (0.60 mmol) 2,7 A solution of -dichloro-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole in 15 mL of tetrahydrofuran (THF) was added, and the vessel was sealed and stirred at 65 ° C. for 72 hours.
Next, 0.17 g (0.60 mmol) of 4-chlorotriphenylamine as an end cap agent was added to the reaction solution, and the container was sealed and stirred at 65 ° C. for 8 hours. The reaction solution was added dropwise to a mixed solvent of 2000 mL of methanol and 80 mL of concentrated hydrochloric acid and stirred for 12 hours. The precipitate was collected by filtration, dissolved in 150 mL of toluene, washed twice with 150 mL of 3N-HCl, and further repeatedly washed with ultrapure water until neutral.
Subsequently, it was washed twice with 150 mL of ammonia water and washed with ultrapure water until neutral. The toluene solution was concentrated and dropped into 2000 mL of methanol for reprecipitation. The precipitate was collected by filtration to obtain 0.42 g of polymer (recovery rate 77%).

ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリマーの分子量は、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)638,804、数平均分子量(Mn)92,604、および多分散性(Mw/Mn)6.90であった。
また、図2に、このポリマーのH−NMRスペクトル(CDCl,400MHz)を示す。
The molecular weight of the polymer measured by gel permeation chromatography (GPC) is, in terms of polystyrene, weight average molecular weight (Mw) 638,804, number average molecular weight (Mn) 92,604, and polydispersity (Mw / Mn). 90.
FIG. 2 shows a 1 H-NMR spectrum (CDCl 3 , 400 MHz) of this polymer.

<実施例2>
発光層の高分子ホスト材料として、2,7位結合−3,6−ジメチル−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾールと2,7位結合−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾールとを、モル比で、l:m=30:70となるようにランダム共重合体(化合物(5)−17)を合成した。
<Example 2>
As a polymer host material of the light emitting layer, 2,7-position bonded 3,6-dimethyl-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole and 2,7-position bonded-N- (4- (2- (2- A random copolymer (compound (5) -17) was synthesized so that ethylhexyloxy) phenyl) carbazole was in a molar ratio of 1: m = 30: 70.

実施例1で用いた、2,7−ジクロロ−3,6−ジメチル−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾール0.28g(0.60mmol)および、2,7−ジクロロ−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾール0.26g(0.60mmol)に替えて、2,7−ジクロロ−3,6−ジメチル−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾール0.16g(0.36mmol)および、2,7−ジクロロ−N−(4−(2−エチルヘキシルオキシ)フェニル)カルバゾール0.37g(0.84mmol)とし、その他の条件は実施例1と同様にして共重合体を合成し、ポリマー0.41g(回収率78%)を得た。   As used in Example 1, 0.28 g (0.60 mmol) of 2,7-dichloro-3,6-dimethyl-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole and 2,7-dichloro-N -(4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole instead of 0.26 g (0.60 mmol), 2,7-dichloro-3,6-dimethyl-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) Carbasol 0.16 g (0.36 mmol) and 2,7-dichloro-N- (4- (2-ethylhexyloxy) phenyl) carbazole 0.37 g (0.84 mmol) were used, and the other conditions were the same as in Example 1. Thus, a copolymer was synthesized to obtain 0.41 g of a polymer (recovery rate 78%).

GPCにより測定したポリマーの分子量は、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)418,649、数平均分子量(Mn)124,461、および多分散性(Mw/Mn)3.36であった。
また、図3に、このポリマーのH−NMRスペクトル(CDCl,400MHz)を示す。
The molecular weight of the polymer measured by GPC was weight average molecular weight (Mw) 418,649, number average molecular weight (Mn) 124,461, and polydispersity (Mw / Mn) 3.36 in terms of polystyrene.
FIG. 3 shows the 1 H-NMR spectrum (CDCl 3 , 400 MHz) of this polymer.

<実施例3>
発光層の高分子ホスト材料として、2,7位結合−3,6−ジメチル−N−デシルカルバゾールと2,7位結合−N−デシルカルバゾールとを、モル比でl:m=40:60となるようにランダム共重合体(化合物(5)−2)を合成した。

Figure 0005242976
<Example 3>
As a polymer host material for the light-emitting layer, 2,7-position bonded 3,6-dimethyl-N-decylcarbazole and 2,7-position bonded-N-decylcarbazole were used in a molar ratio of l: m = 40: 60. Thus, a random copolymer (compound (5) -2) was synthesized.
Figure 0005242976

まず、最初に、アルゴン置換したシュレンクに0.66g(2.40mmol)のビス(1,5−シクロオクタジエン)ニッケル(0)、0.38g(2.40mmol)の2,2’−ビピリジルをアルゴン気流中で入れ、8.0mLのDMFを加えた後、室温で30分間攪拌した。そこに、0.16g(0.40mmol)の2,7−ジクロロ−3,6−ジメチル−N−デシルカルバゾールと、0.23g(0.60mmol)の2,7−ジクロロ−N−デシルカルバゾールを、20mLのTHFで溶かした溶液を加え、容器を密閉し、65℃で72時間攪拌した。
次に、反応液をメタノール1000mL、濃塩酸40mLの混合溶媒に滴下し、12時間攪拌した。沈殿物を濾取して150mLのトルエンに溶解させ、150mLの3N−HClで2回洗浄し、さらに超純水で中性になるまで繰り返し洗浄した。
続いて150mLのアンモニア水で2回洗浄し、超純水で中性になるまで洗浄した。トルエン溶液を濃縮し、1000mLのメタノール中に滴下して、再沈澱処理した。沈殿物を濾取し、ポリマー0.13g(回収率65%)を得た。
First, 0.66 g (2.40 mmol) of bis (1,5-cyclooctadiene) nickel (0) and 0.38 g (2.40 mmol) of 2,2′-bipyridyl were added to an argon-substituted Schlenk. After putting in an argon stream and adding 8.0 mL of DMF, the mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. There, 0.16 g (0.40 mmol) 2,7-dichloro-3,6-dimethyl-N-decylcarbazole and 0.23 g (0.60 mmol) 2,7-dichloro-N-decylcarbazole. Then, a solution dissolved in 20 mL of THF was added, the vessel was sealed, and stirred at 65 ° C. for 72 hours.
Next, the reaction solution was dropped into a mixed solvent of 1000 mL of methanol and 40 mL of concentrated hydrochloric acid and stirred for 12 hours. The precipitate was collected by filtration, dissolved in 150 mL of toluene, washed twice with 150 mL of 3N-HCl, and further repeatedly washed with ultrapure water until neutral.
Subsequently, it was washed twice with 150 mL of ammonia water and washed with ultrapure water until neutral. The toluene solution was concentrated and dropped into 1000 mL of methanol for reprecipitation. The precipitate was collected by filtration to obtain 0.13 g of polymer (recovery rate 65%).

GPCにより測定したポリマーの分子量は、ポリスチレン換算で重量平均分子量(Mw)490,920、数平均分子量(Mn)102,884、および多分散性(Mw/Mn)4.77であった。
また、図4に、このポリマーのH−NMRスペクトル(CDCl,400MHz)を示す。
The molecular weight of the polymer measured by GPC was weight average molecular weight (Mw) 490,920, number average molecular weight (Mn) 102,884, and polydispersity (Mw / Mn) 4.77 in terms of polystyrene.
FIG. 4 shows the 1 H-NMR spectrum (CDCl 3 , 400 MHz) of this polymer.

実施例1〜3で得られた高分子の溶液光学特性および薄膜光学特性を測定した。表1に、実施例1〜3により合成した高分子の特性をそれぞれ示す。
溶液光学特性は、実施例1〜3で得られた高分子をそれぞれクロロホルムに溶解して、吸収スペクトル(UV)測定時には、1.0×10−5(mol/l)に、蛍光スペクトル(PL)測定時には、1.0×10−7(mol/l)にそれぞれ濃度を調整した後に測定した。
また、薄膜光学特性は、実施例1〜3で得られた高分子の、トルエンまたはキシレン溶液を作成し、スピンコート法によって成膜した。成膜条件は、500rpm(5秒)後、2000rpm(60秒)であり、薄膜の膜厚は30〜40(nm)に調整した。
The solution optical properties and thin film optical properties of the polymers obtained in Examples 1 to 3 were measured. Table 1 shows the characteristics of the polymers synthesized according to Examples 1 to 3, respectively.
The solution optical properties were obtained by dissolving the polymers obtained in Examples 1 to 3 in chloroform and measuring the absorption spectrum (UV) to 1.0 × 10 −5 (mol / l), the fluorescence spectrum (PL ) At the time of measurement, the concentration was adjusted to 1.0 × 10 −7 (mol / l) and then measured.
The thin film optical characteristics were obtained by preparing a toluene or xylene solution of the polymer obtained in Examples 1 to 3 and forming a film by spin coating. Film formation conditions were 2000 rpm (60 seconds) after 500 rpm (5 seconds), and the film thickness of the thin film was adjusted to 30 to 40 (nm).

Figure 0005242976
Figure 0005242976

表1において、λmaxは吸収スペクトルの極大波長(nm)を示し、PLは蛍光の極大波長(nm)を示している。
また、実施例1〜3の高分子の、溶液状態での蛍光量子収率(Φsol)は、9,10−ジフェニルアントラセン(φ=0.90)を基準に算出した。
さらに、最高被占軌道(HOMO)は、サイクリックボルタメトリーにより測定した薄膜の酸化電位のonsetから算出した。
更にまた、最低空軌道(LUMO)は、光学的バンドギャップとHOMOとの差から算出した。
また、光学的バンドギャップ(Eg)は、実施例1〜3で得られた高分子の薄膜の、UVスペクトルの吸収端から求めた。
In Table 1, λmax indicates the maximum wavelength (nm) of the absorption spectrum, and PL indicates the maximum wavelength (nm) of the fluorescence.
Moreover, the fluorescence quantum yield ((PHI) sol) in the solution state of the polymer of Examples 1 to 3 was calculated based on 9,10-diphenylanthracene ([Phi] = 0.90).
Further, the highest occupied orbit (HOMO) was calculated from onset of the oxidation potential of the thin film measured by cyclic voltammetry.
Furthermore, the lowest empty orbit (LUMO) was calculated from the difference between the optical band gap and HOMO.
The optical band gap (Eg) was determined from the absorption edge of the UV spectrum of the polymer thin film obtained in Examples 1 to 3.

また、実施例1〜3の高分子をもちいてスピンコート膜(溶媒:トルエン)を形成し、正孔ドリフト移動度をタイムオブフライト法により測定した。
表2に、実施例1〜3の高分子膜の正孔ドリフト移動度の測定結果を示す。実施例1〜3のいずれの高分子も、10−4(cm2/V・s)以上の高い正孔ドリフト移動度を有することが示された。
Moreover, the spin coat film | membrane (solvent: toluene) was formed using the polymer of Examples 1-3, and the hole drift mobility was measured by the time-of-flight method.
Table 2 shows the measurement results of the hole drift mobility of the polymer films of Examples 1 to 3. It was shown that all the polymers of Examples 1 to 3 have a high hole drift mobility of 10 −4 (cm 2 / V · s) or more.

Figure 0005242976
Figure 0005242976

<実施例4>
実施例4として、図1に示す構造を有する有機EL素子を以下のように作製した。
まず、ガラスからなる基板1上にインジウム−すず酸化物(ITO)からなる陽極2を形成した。
次に、陽極2上に、正孔注入層としてPEDOT:PSS(Baytron P CH8000)を、スピンコート法により35nmに成膜し、180℃にて乾燥した。
さらに、高分子ホスト材料として実施例1で示した高分子(5)−17と、ゲスト化合物として例示した化合物(6)−2の構造式で表されるIr(ppy)とを、質量比で94:6の割合になるように混合してトルエン溶液を調製した。このトルエン溶液を用いて、スピンコート法により発光層4を成膜した。
更にまた、発光層4の上に、CsF(2nm)/Al(100nm)からなる陰極5を真空蒸着により成膜した。
また、陰極5の成膜後、窒素ガスで満たされたグローブボックス中にて、封止用ガラス7を紫外線硬化樹脂6にて素子に接着し、封止を行った。
<Example 4>
As Example 4, an organic EL element having the structure shown in FIG. 1 was produced as follows.
First, an anode 2 made of indium-tin oxide (ITO) was formed on a substrate 1 made of glass.
Next, PEDOT: PSS (Baytron P CH8000) was formed as a hole injection layer on the anode 2 to a thickness of 35 nm by a spin coating method and dried at 180 ° C.
Further, the mass ratio of the polymer (5) -17 shown in Example 1 as a polymer host material and Ir (ppy) 3 represented by the structural formula of the compound (6) -2 exemplified as the guest compound And a toluene solution was prepared by mixing in a ratio of 94: 6. Using this toluene solution, the light emitting layer 4 was formed by spin coating.
Furthermore, a cathode 5 made of CsF (2 nm) / Al (100 nm) was formed on the light emitting layer 4 by vacuum deposition.
Further, after the cathode 5 was formed, sealing glass 7 was adhered to the element with ultraviolet curable resin 6 in a glove box filled with nitrogen gas, and sealing was performed.

実施例4の有機EL素子に、ITO陽極側に正、アルミニウム陰極側に負となるように電圧を印加したときの、電流、輝度、発光スペクトルを測定した。電圧印加時に、発光ピークが516nmのゲストからの緑色発光が得られた。また、輝度100(cd/m)における電圧は、4.9(V)、同じく輝度100(cd/m)における外部発光量子効率と、電力効率はそれぞれ、3.3(%)、7.4l(m/W)であった。 When the voltage was applied to the organic EL element of Example 4 so as to be positive on the ITO anode side and negative on the aluminum cathode side, the current, luminance, and emission spectrum were measured. When voltage was applied, green light emission from a guest having an emission peak of 516 nm was obtained. The voltage at a luminance of 100 (cd / m 2 ) is 4.9 (V), and the external light emission quantum efficiency and the power efficiency at a luminance of 100 (cd / m 2 ) are 3.3 (%) and 7 respectively. 4 l (m / W).

<実施例5>
実施例5の有機EL素子は、実施例1で示した高分子(5)−17(モノマー仕込み比率50:50)と、電子輸送材料OXD−7とを、質量比で70:30となるように混合したものを、高分子ホスト材料として用いた。
この高分子ホスト材料と、ゲスト化合物としてIr(ppy)とを、質量比で94:6となるように混合してトルエン溶液を調製した。このトルエン溶液を用いて、スピンコート法により発光層4を成膜した。なお、発光層の組成以外は、前述の実施例4の素子と同様の構造を有する。
<Example 5>
In the organic EL device of Example 5, the polymer (5) -17 (monomer charge ratio 50:50) shown in Example 1 and the electron transport material OXD-7 are 70:30 in mass ratio. The mixture was used as a polymer host material.
This polymer host material and Ir (ppy) 3 as a guest compound were mixed at a mass ratio of 94: 6 to prepare a toluene solution. Using this toluene solution, the light emitting layer 4 was formed by spin coating. In addition, it has the same structure as the element of the above-mentioned Example 4 except the composition of the light emitting layer.

実施例5の有機EL素子に、ITO陽極側に正、アルミニウム陰極側に負となるように電圧を印加したとき、発光ピークが516nmのゲストからの緑色発光が得られた。また、輝度100(cd/m)における電圧は、6.0(V)、同じく輝度100(cd/m)における外部発光量子効率と、電力効率はそれぞれ、4.4(%)、7.8l(m/W)であった。 When a voltage was applied to the organic EL element of Example 5 so as to be positive on the ITO anode side and negative on the aluminum cathode side, green light emission from a guest having an emission peak of 516 nm was obtained. The voltage at a luminance of 100 (cd / m 2 ) is 6.0 (V), and the external light emission quantum efficiency and the power efficiency at a luminance of 100 (cd / m 2 ) are 4.4 (%) and 7 respectively. 0.8 l (m / W).

Figure 0005242976
Figure 0005242976

<比較例1>
比較例1の有機EL素子は、カルバゾール基を側鎖に有する非共役系高分子であるポリ(N−ビニルカルバゾール)と、電子輸送材料OXD−7とを、質量比で70:30となるように混合したものを、高分子ホスト材料として用いた。
この高分子ホストと、ゲスト化合物としてIr(ppy)とを、質量比で94:6となるように混合してトルエン溶液を調製した。このトルエン溶液を用いて、スピンコート法により発光層4を成膜した。なお、発光層の組成以外は、前述の実施例5の素子と同様の構造を有する。
<Comparative Example 1>
In the organic EL device of Comparative Example 1, the mass ratio of poly (N-vinylcarbazole), which is a non-conjugated polymer having a carbazole group in the side chain, and the electron transport material OXD-7 is 70:30. The mixture was used as a polymer host material.
This polymer host and Ir (ppy) 3 as a guest compound were mixed at a mass ratio of 94: 6 to prepare a toluene solution. Using this toluene solution, the light emitting layer 4 was formed by spin coating. In addition, except for the composition of the light emitting layer, it has the same structure as the device of Example 5 described above.

比較例1の有機EL素子に、ITO陽極側に正、アルミニウム陰極側に負となるように電圧を印加したとき、発光ピークが512nmのゲストからの緑色発光が得られた。また、輝度100(cd/m)における電圧は、5.3(V)、同じく輝度100(cd/m)における外部発光量子効率と、電力効率はそれぞれ、3.1(%)、6.6l(m/W)であった。 When a voltage was applied to the organic EL element of Comparative Example 1 so as to be positive on the ITO anode side and negative on the aluminum cathode side, green light emission from a guest having an emission peak of 512 nm was obtained. The voltage at luminance 100 (cd / m 2 ) is 5.3 (V), and the external light emission quantum efficiency and power efficiency at luminance 100 (cd / m 2 ) are 3.1 (%) and 6 respectively. 0.6 l (m / W).

実施例5〜6および比較例1の有機EL素子の、発光層の組成を表3に、評価結果を表4にそれぞれ示す。
実施例5の有機EL素子は比較例1の有機EL素子よりも低電圧で発光が得られた。また、実施例6の有機EL素子は比較例1の有機EL素子よりも高い外部量子効率が得られた。
Table 3 shows the composition of the light emitting layer of the organic EL devices of Examples 5 to 6 and Comparative Example 1, and Table 4 shows the evaluation results.
The organic EL element of Example 5 emitted light at a lower voltage than the organic EL element of Comparative Example 1. In addition, the organic EL device of Example 6 had higher external quantum efficiency than the organic EL device of Comparative Example 1.

以上の結果から、本発明の高分子材料をホストとして、燐光材料をゲストとして用いることで、低電圧での駆動が可能で、高効率発光が得られる塗布型有機EL素子を作製できることが示された。   From the above results, it is shown that by using the polymer material of the present invention as a host and the phosphorescent material as a guest, a coating type organic EL element capable of being driven at a low voltage and obtaining high efficiency light emission can be produced. It was.

Figure 0005242976
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Figure 0005242976
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本発明は、高効率な燐光を発する有機電界発光素子に関するものであり、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、露光光源、標識、看板、インテリアの分野に好適に使用できる発光素子、照明機器、ディスプレイ産業において利用可能性がある。特に、省エネルギーで視認性の高いフラットパネルディスプレイに好適に使用できる。   The present invention relates to an organic electroluminescent device that emits high-efficiency phosphorescence, and can be suitably used in the fields of display devices, displays, backlights, electrophotography, illumination light sources, exposure light sources, signs, signboards, and interiors. It can be used in the lighting equipment and display industries. In particular, it can be suitably used for energy saving and highly visible flat panel displays.

実施例1に係る高分子である化合物(5)−17(モノマー仕込み比率50:50)のH−NMRスペクトルを示す。1 shows the 1 H-NMR spectrum of Compound (5) -17 (monomer charge ratio: 50:50), which is a polymer according to Example 1. 実施例2に係る高分子である化合物(5)−17(モノマー仕込み比率70:30)のH−NMRスペクトルを示す。 1 shows the 1 H-NMR spectrum of Compound (5) -17 (monomer charge ratio 70:30), which is a polymer according to Example 2. 実施例3に係る高分子である化合物(5)−2(モノマー仕込み比率40:60)のH−NMRスペクトルを示す。 1 shows the 1 H-NMR spectrum of Compound (5) -2 (monomer charge ratio 40:60) which is a polymer according to Example 3. 本発明の実施形態である有機電界発光素子(有機EL素子)の断面模式図を示す。The cross-sectional schematic diagram of the organic electroluminescent element (organic EL element) which is embodiment of this invention is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・基板、2・・・陽極、3・・・正孔注入層、4・・・発光層、5・・・陰極、6・・・紫外線硬化樹脂、7・・・封止用ガラス、8・・・有機薄膜層、10・・・有機電界発光素子(有機EL素子)   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Anode, 3 ... Hole injection layer, 4 ... Light emitting layer, 5 ... Cathode, 6 ... UV curable resin, 7 ... Glass for sealing , 8 ... Organic thin film layer, 10 ... Organic electroluminescence device (organic EL device)

Claims (5)

一対の電極と、前記一対の電極間に配置される単層又は多層の有機薄膜層と、を備え、前記有機薄膜層のうち少なくとも一層に発光層を有する有機電界発光素子であって、
前記発光層には、下記一般式(2)で表される、3,6,N位置換カルバゾールとN位置換カルバゾールとのランダム共重合高分子である電荷輸送性の高分子ホスト材料と、白金またはイリジウム原子と芳香族炭化水素を含む配位子とからなる燐光発光性の金属錯体であるゲスト材料と、が少なくとも含有されていることを特徴とする有機電界発光素子。
Figure 0005242976
一般式(2)中、lおよびmはそれぞれ1〜99の整数、nは2〜1,000,000の整数であり、R,R,RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。
An organic electroluminescent device comprising a pair of electrodes and a single-layer or multi-layer organic thin film layer disposed between the pair of electrodes, and having a light emitting layer in at least one of the organic thin film layers,
The light emitting layer includes a charge transporting polymer host material which is a random copolymer of 3,6, N-substituted carbazole and N-substituted carbazole represented by the following general formula (2), platinum or a guest material is a ligand Toka Ranaru phosphorescent metal complex containing iridium atom and Kaoru aromatic hydrocarbon, but the organic electroluminescent device, characterized in that it is contained at least.
Figure 0005242976
In general formula (2), l 2 and m 2 are each an integer of 1 to 99, n 2 is an integer of 2 to 1,000,000, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or An independent substituent, which is a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.
前記高分子ホスト材料が、下記一般式(2)−(a)で表される、3,6,N位置換カルバゾールと、N位置換カルバゾールと、のランダム共重合高分子であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
Figure 0005242976
一般式(2)−(a)中、lおよびmはそれぞれ1〜99の整数、nは2〜1,000,000の整数であり、R、R、RおよびRは、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。
The polymer host material is a random copolymer polymer of 3,6, N-substituted carbazole and N-substituted carbazole represented by the following general formula (2)-(a): The organic electroluminescent element according to claim 1.
Figure 0005242976
Formula (2) - in (a), an integer of l 3 and m 3 respectively 1 to 99, n 3 is an integer of 2~1,000,000, R 2, R 3, R 5 and R 6 Are the same or independent substituents, and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.
前記一般式(2)または前記一般式(2)−(a)で表される前記高分子ホスト材料中の、l:mまたはl:mの比率が、90:10〜10:90の範囲であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の有機電界発光素子。 The ratio of l 2 : m 2 or l 3 : m 3 in the polymer host material represented by the general formula (2) or the general formula (2)-(a) is 90:10 to 10: The organic electroluminescent element according to claim 1 or 2, wherein the organic electroluminescent element is in a range of 90. 前記一般式(2)または前記一般式(2)−(a)で表される高分子ホスト材料の、電場強度1×10(V/cm)における正孔ドリフト移動度が1×10−5(cm/V・s)以上であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。 The hole drift mobility in the electric field strength of 1 × 10 5 (V / cm) of the polymer host material represented by the general formula (2) or the general formula (2)-(a) is 1 × 10 −5. The organic electroluminescent element according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic electroluminescent element is (cm 2 / V · s) or more. 前記燐光発光性の金属錯体が、下記一般式(3)で表されるイリジウムと配位子フェニルピリジンとからなるイリジウム錯体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
Figure 0005242976
一般式(3)中、mは0〜2の整数であり、nは1〜3の整数である。また、R〜R16は、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、アリール基またはベンゼン環もしくはピリジン環に縮合した芳香環である。さらに、R17〜R19は、同一又は独立の置換基であって、水素原子、直鎖状アルキル基、分岐状アルキル基、またはアリール基である。
5. The phosphorescent metal complex is an iridium complex composed of iridium represented by the following general formula (3) and a ligand phenylpyridine. Organic electroluminescent element.
Figure 0005242976
In the general formula (3), m 4 is an integer of 0 to 2, n 4 is an integer of 1-3. R 9 to R 16 are the same or independent substituents and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, an aryl group, or an aromatic ring condensed with a benzene ring or a pyridine ring. Furthermore, R17 to R19 are the same or independent substituents, and are a hydrogen atom, a linear alkyl group, a branched alkyl group, or an aryl group.
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