JP5282260B2 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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Description

本発明は、電気エネルギーを光に変換して発光できる発光素子、特に、有機電界発光素子(発光素子、又はEL素子)に関する。
有機電界発光素子は、低電圧で高輝度の発光を得ることができるため、有望な表示素子として注目されている。この有機電界発光素子の重要な特性値として、消費電力がある。「消費電力=電圧×電流」で表され、所望の明るさを得るに必要な電圧値が低く、かつ、電流値を小さくするほど、素子の消費電力を低くすることが出来る。
素子に流れる電流値を低くする一つの試みとして、オルトメタル化イリジウム錯体(Ir(ppy)3:Tris−Ortho−Metalated Complex of Iridium(III) with 2−Phenylpyridine)からの発光を利用した発光素子が報告されている(例えば特許文献1参照)。これらに記載のりん光発光素子は、従来の一重項発光素子に比べて外部量子効率が大幅に向上し、電流値を小さくすることに成功している。
りん光発光素子の効率、耐久性改良を目的に、インドール誘導体を含有する素子(特許文献2)、白金錯体を含有する素子が報告されているが(特許文献3)、耐久性、効率の点で、さらなる改良が望まれており、さらに、経時での色味変化の点で、さらなる改良が求められていた。
特開2001−247859号公報 特開2002−305084号公報 国際公開第04/108857号パンフレット
本発明の目的は、耐久性、効率が良好、かつ、経時での色味変化が少ない素子の提供にある。
この課題は下記手段によって達成された。
<1>
一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層の少なくとも一層に(a)一般式(12)で表されるインドール誘導体を含有し、発光層に(b)下記一般式(2)で表される4座配位子を有する白金錯体系りん光材料を含有する有機電界発光素子。
Figure 0005282260

202及びR203 は水素原子を表す。R204〜R207は水素原子を表す。n 201は2〜4の整数を表す。L201は、置換基としてアルキル基またはアリール基を有していてもよい下記群より選ばれるいずれか1つの連結基を表す。
Figure 0005282260

Figure 0005282260

21は白金イオンを表し、Q23、Q24はそれぞれM21に炭素原子で配位するアリール基又は炭素原子で配位するヘテロアリール基を表し、L22は単結合、アルキレン連結基、窒素連結基、又は酸素連結基を表す。R21、R22はそれぞれ置換基を表し、m21、m22は0を表す。
<2>
前記L201が、置換基としてアルキル基、アリール基を有していてもよい下記群より選ばれるいずれか1つの連結基を表すことを特徴とする<1>に記載の有機電界発光素子。
Figure 0005282260

<3>
前記4座配位子を有する白金錯体系りん光材料の発光極大波長が500nm以下であることを特徴とする<1>又は<2>に記載の有機電界発光素子。
<4>
前記一般式(12)で表されるインドール誘導体を発光層に含有することを特徴とする<1>〜<3>のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
<5>
前記一般式(12)で表されるインドール誘導体を、発光層に隣接する層に含有することを特徴とする<1>〜<4>のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
<6>
カルバゾール誘導体を発光層に隣接する層に含有することを特徴とする<1>〜<5>のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
<7>
金属錯体を発光層に隣接する層に含有することを特徴とする<1>〜<6>のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
本発明は上記<1>〜<7>に関するものであるが、参考のためその他の事項(例えば下記(1)〜(12)に係る事項など)についても記載した。
(1)一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層の少なくとも一層に(a)一般式(11)で表されるインドール誘導体を含有し、発光層に(b)4座配位子を有する白金錯体系りん光材料を含有する有機電界発光素子。
Figure 0005282260
101〜R107は、それぞれ水素原子または置換基を表す。但し、R102とR103は結合して芳香族縮合環を形成しない。
(2)前記インドール誘導体が一般式(12)で表される化合物であることを特徴とする(1)に記載の有機電界発光素子。
Figure 0005282260
202〜R207は、それぞれ水素原子または置換基を表す。但し、R202とR203は結合して芳香族縮合環を形成しない。L201は連結基を表す。n201は2〜10の整数を表す。
(3)前記一般式(12)で表される化合物において、L201がアリール連結基を含む連結基であり、n201が2〜10の整数を表すことを特徴とする(2)に記載の有機電界発光素子。
(4)前記一般式(12)で表される化合物において、L201がアリール連結基、または、アリール連結基とアルキル連結基との組み合わせからなる連結基であり、n201が2〜10の整数を表すことを特徴とする(2)または(3)に記載の有機電界発光素子。(5)前記一般式(12)で表される化合物において、L201がアリール連結基であり、n201が2〜10の整数を表すことを特徴とする(2)〜(4)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(6)前記一般式(12)で表される化合物において、L201がフェニル連結基であり、n201が2〜10の整数を表すことを特徴とする(2)〜(5)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(7)前記4座配位子を有する白金錯体系りん光材料が、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする(1)〜(6)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
Figure 0005282260
21は白金イオンを表し、Q23、Q24はそれぞれM21に配位する原子群を表し、L22は単結合または連結基を表す。R21、R22はそれぞれ置換基を表し、m21、m22はそれぞれ0〜3の整数を表す。
(8)前記4座配位子を有する白金錯体系りん光材料の発光極大波長が500nm以下であることを特徴とする(1)〜(7)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(9)前記一般式(11)または(12)で表されるインドール誘導体を発光層に含有することを特徴とする(1)〜(8)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(10)前記一般式(11)または(12)で表されるインドール誘導体を、発光層に隣接する層に含有することを特徴とする(1)〜(9)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(11)カルバゾール誘導体を発光層に隣接する層に含有することを特徴とする(1)〜(10)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
(12)金属錯体を発光層に隣接する層に含有することを特徴とする(1)〜(11)のいずれかに記載の有機電界発光素子。
本発明の発光素子は、高効率発光が可能であり、耐久性に優れ、経時での色相変化が少ない。
本発明は、一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層の少なくとも一層に(a)一般式(11)で表されるインドール誘導体を含有し、発光層に(b)4座配位子を有する白金錯体系りん光材料を含有する有機電界発光素子に関する。4座配位子を有する白金錯体と一般式(11)で表されるインドール誘導体が同一層内、層界面で分子間相互作用することにより、高効率発光、耐久性、経時での色相変化が少ない素子が得られる。
一般式(11)について説明する。
101〜R107は、それぞれ水素原子または置換基を表す。但し、R102とR103は結合して芳香族縮合環を形成しない。(例えばR102とR103でベンゾ縮環構造を形成してカルバゾール環を形成しない)。
置換基としては例えば、アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、iso−プロピル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えばイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。
101はアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、アリール基がより好ましく、アリール基がさらに好ましい。
102、R103は水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましく、水素原子、アルキル基、アリール基がより好ましく、水素原子、アルキル基がさらに好ましい。
104〜R107は、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基が好ましく、水素原子、アルキル基、アリール基がより好ましく、水素原子、アルキル基がさらに好ましく、水素原子が特に好ましい。
一般式(11)で表される化合物は、一般式(12)で表される化合物であることが好ましい。
一般式(12)について説明する。R202〜R207は、それぞれ、前記R102〜R107と同義であり、好ましい範囲も同じである。
201は連結基を表す。連結基としては、アルキル連結基、アリール連結基、ヘテロアリール連結基、ケイ素連結基、アミノ連結基、酸素連結基、及び、これらの組み合わせからなる連結基が好ましく、アルキル連結基、アリール連結基、ケイ素連結基、及び、これらの組み合わせからなる連結基がより好ましく、アリール連結基、アルキル連結基、及び、これらの組み合わせからなる連結基がさらに好ましく、アリール連結基(好ましくはフェニル連結基)が特に好ましい。L201で表される連結基は置換基を有してもよく、置換基としては、例えば前記R101〜R107で表される置換基として挙げたものが適用できる。
201で表される置換基の具体例としては、例えば以下のものが挙げられる。
Figure 0005282260
Figure 0005282260
Figure 0005282260
Figure 0005282260
Figure 0005282260
201は2〜10の整数を表し、2〜6が好ましく、2〜4がより好ましく、2、3がさらに好ましく、2が特に好ましい。n201個のインドリル基は同じであっても異なってもよい。
一般式(11)および(12)で表される化合物は、特開2002−305084号公報の記載に基き、合成することができる。
4座配位子を有する白金錯体系りん光材料としては特に限定されないが、一般式(1)で表される化合物が好ましく、一般式(2)で表される化合物がより好ましい。
Figure 0005282260
(一般式(1)中、M11は白金イオンを表す。Q11、Q12、Q13、Q14はそれぞれM11に配位する原子群を表す。L11、L12、L13、L14はそれぞれ単結合または連結基を表す。n11は0または1を表す。n11が0の時は、Q13とQ14の間のL14を介した結合は存在しない。M11−Q11間の結合、M11−Q12間の結合、M11−Q13間の結合、M11−Q14間の結合は、共有結合であっても良いし、配位結合であっても良いし、イオン結合であっても良い。
Figure 0005282260
一般式(2)中、M21は白金イオンを表す。Q23、Q24はそれぞれM21に配位する原子群を表す。L22は単結合または連結基を表す。R21、R22は置換基を表す。m21、m22はそれぞれ0〜3の整数を表す。M21−N間の結合(点線部)は、配位結合を示す。M21−Q23間の結合及びM21−Q24間の結合は、共有結合であっても良いし、配位結合であっても良いし、イオン結合であっても良い。)
一般式(1)について説明する。
11は白金イオンを表し、白金イオンの価数は特に限定されないが、2価が好ましい。
11、Q12、Q13、Q14はそれぞれM11に配位する(配位により形成される結合としては、例えば配位結合、共有結合、イオン結合 がある)原子群を表す。Q11
、Q12、Q13、Q14はM11に配位する原子群であれば、特に限定されないが、炭素原子で配位する原子群、窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群、硫黄原子で配位する原子群、りん原子で配位する原子群が好ましい。
炭素原子で配位する原子群としては、例えばイミノ基、芳香族炭化水素環基(ベンゼン、ナフタレンなど)、ヘテロ環基(チオフェン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、チアゾール、オキサゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾールなど)およびこれらを含む縮合環、およびこれらの互変異性体が挙げられる。これらの基は、さらに置換基を有していても良い。置換基の例としては、後述のR21で説明する基が挙げられる。
窒素原子で配位する原子群としては、例えば含窒素ヘテロ環基(ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、チアゾール、オキサゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾールなど)、アミノ基(アルキルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばメチルアミノ)、アリールアミノ基(例えばフェニルアミノ)などが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、イミノ基などが挙げられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のR21で説明する基が挙げられる。
酸素原子で配位する原子群としては、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)、カルボニル基(例えばケトン基、エステル基、アミド基など)、エーテル基(例えばジアルキルエーテル基、ジアリールエーテル基、フリル基など)などが挙げられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のR21で説明する基が挙げられる。
硫黄原子で配位する原子群としては、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、チオカルボニル基(例えばチオケトン基、チオエステル基など)、チオエーテル基(例えばジアルキルチオエーテル基、ジアリールチオエーテル基、チオフリル基など)などが挙げられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のR21で説明する基が挙げられる。
りん原子で配位する原子群としては、ジアルキルホスフィノ基、ジアリールホスフィノ基、トリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィン、ホスフィニン基等があげられる。これらの基はさらに置換されていても良い。置換基の例としては、後述のR21で説明する基が挙げられる。
11、Q12は窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群、りん原子で配位する原子群が好ましく、窒素原子で配位する原子群がより好ましく、窒素原子で配位する含窒素へテロ環基がさらに好ましく、窒素原子で配位する単環の含窒素へテロ環基が特に好ましい。
13、Q14は炭素原子で配位する原子群、窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群が好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基、酸素原子で配位するアリールオキシ基、酸素原子で配位するヘテロアリールオキシ基がより好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基がさらに好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基が特に好ま
しい。
11、L12、L13、L14はそれぞれ単結合または連結基を表す。連結基としては、特に限定されないが、アルキレン基(例えばメチレン基、ジメチルメチレン基、ジイソプロピルメチレン基、ジフェニルメチレン基、エチレン基、テトラメチルエチレン基など)、アルケニレン基(ビニレン基、ジメチルビニレン基など)、アルキニレン基(エチニレン基など)、アリーレン基(フェニレン基、ナフチレン基など)、ヘテロアリーレン基(ピリジレン基、ピラジレン基、キノリレン基など)、酸素連結基、硫黄連結基、窒素連結基(メチルアミノ連結基、フェニルアミノ連結基、tブチルアミノ連結基など)、ケイ素連結基、及び、これらを組み合わせた連結基(例えばオキシレンメチレン基など)などが挙げられる。
11、L13は単結合、アルキレン基、酸素連結基が好ましく、単結合、アルキレン基がより好ましく、単結合がさらに好ましい。
12、L14は、単結合、アルキレン基、酸素連結基、窒素連結基が好ましく、アルキレン基、酸素連結基がより好ましく、アルキレン連結基が特に好ましい。
11〜L14で表される連結基は、可能な場合には置換基を有してもよく、置換基としては、例えば前記R101〜R107で表される置換基として挙げたものが適用できる。
11は0または1を表す。n11が0の時は、Q13とQ14の間のL14を介した結合は存在しない。
11−Q11間の結合、M11−Q12間の結合、M11−Q13間の結合、M11−Q14間の結合は、共有結合であっても良いし、配位結合であっても良いし、イオン結合であっても良い。
11−Q11間の結合、M11−Q12間の結合は、配位結合(点線で表される結合)であることが好ましく、M11−Q13間の結合、M11−Q14間の結合は、共有結合(実線で表される結合)、または、イオン結合(実線で表される結合)であることが好ましく、共有結合であることがより好ましい。
一般式(2)について説明する。
21は前記M11と同義であり、好ましい範囲も同じである。Q23、Q24はそれぞれM21に配位する原子群を表す。
23、Q24は炭素原子で配位する原子群、窒素原子で配位する原子群、酸素原子で配位する原子群が好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基、酸素原子で配位するアリールオキシ基、酸素原子で配位するヘテロアリールオキシ基がより好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基、窒素原子で配位するヘテロアリール基、酸素原子で配位するカルボキシル基がさらに好ましく、炭素原子で配位するアリール基、炭素原子で配位するヘテロアリール基が特に好ましい。その中でも、炭素原子で配位する5員環のヘテロアリール基が特に好ましい。
本発明においては、Q23、Q24のいずれかが、電子吸引性基(フッ素原子、シアノ基、フッ素置換アルキル基、フッ素置換アリール基など)が置換したアリール基(好ましくはフェニル基)、もしくは、5員の含窒素ヘテロ環基(ピロール、イミダゾール、ピラ
ゾール、トリアゾール)であることが好ましく、いずれかが5員の含窒素ヘテロ環基であることがより好ましい。
21、R22はそれぞれ置換基を表す。置換基としては、前記R102で説明した基が挙げられる。
22は前記L12と同義であり、好ましい範囲も同じである。
21、R22はアルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基が好ましく、アルキル基、置換アミノ基がより好ましく、アルキル基がさらに好ましい。
21、m22はそれぞれ0〜3の整数を表し、0、1が好ましく、0がより好ましい。m21、m22が複数の場合、複数のR21、R22はそれぞれ同じであっても異なっても良い。
一般式(1)、(2)で表される化合物は、特許文献3 WO2004/108857A1号 に記載の手法、及び、その手法を参考に合成することができる。
本発明に用いられるインドール誘導体は低分子量化合物であっても良いし、残基がポリマー主鎖に接続された高分子量化合物(好ましくは質量平均分子量1000〜5000000、より好ましくは5000〜2000000、更に好ましくは10000〜1000000)もしくは、本発明のインドール誘導体構造を主鎖に持つ高分子量化合物(好ましくは質量平均分子量1000〜5000000、より好ましくは5000〜2000000、更に好ましくは10000〜1000000)であっても良い。高分子量化合物の場合はホモポリマーであっても良いし、他のポリマーとの共重合体であっても良く、共重合体である場合はランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であっても良い。更に共重合体の場合、発光機能を有する化合物および/または電荷輸送機能を有する化合物をポリマー内に有しても良い。
4座配位子を有する白金錯体系りん光材料の発光極大波長波長は500nm以下であることが好ましく、480nm以下であることがよりに好ましく、470nm以下であることがさらに好ましく、460nm以下であることが特に好ましい。発光極大波長は、発光層の膜を作製し、発光膜の吸収が存在する波長で光励起し、放出された発光のスペクトルを測定する事により、求めることが出来る。
本発明の発光素子の外部量子効率としては、5%以上が好ましく、10%以上がより好ましく、13%以上がさらに好ましい。外部量子効率の数値は20℃で素子を駆動したときの外部量子効率の最大値、もしくは、20℃で素子を駆動した時の100〜300cd/m付近での外部量子効率の値を用いることができる。
本発明の発光素子の内部量子効率としては、30%以上が好ましく、50%以上がさらに好ましく、70%以上がさらに好ましい。素子の内部量子効率は 内部量子効率=外部
量子効率/光取り出し効率 で算出される。通常の有機EL素子では光取り出し効率は約
20%であるが、基板の形状、電極の形状、有機層の膜厚、無機層の膜厚、有機層の屈折率、無機層の屈折率等を工夫することにより、光取り出し効率を20%以上にすることが可能で有る。
本発明の一般式(11)または(12)で表されるインドール誘導体は、発光層、または、発光層に隣接する層に含有することが好ましく、発光層または発光層の陽極側に隣接する層に含有することがより好ましく、発光層に含有することがさらに好ましい。
本発明の一般式(11)または(12)で表されるインドール誘導体を発光層中のホス
ト材料として含有する場合には、発光層中、50〜99質量%あることが好ましく、60〜95質量%であることがより好ましく、70〜90質量%であることがさらに好ましい。また、発光層以外の層に含有する場合には、該層中、20〜100質量%であることが好ましく、60〜100質量%であることがより好ましく、90〜100質量%であることがさらに好ましい。
本発明の発光素子は、カルバゾール誘導体を発光層に隣接する層(好ましくは陽極側で隣接する層)に含有することが好ましい。カルバゾール誘導体を発光層に隣接する層に導入することにより、白金錯体との分子間相互作用による高耐久化、エネルギー、及び、電荷ブロックによる高効率化効果を奏する。
本発明の発光素子は、金属錯体を発光層に隣接する層(好ましくは陰極側で隣接する層)に含有することが好ましい。金属錯体を発光層に隣接する層に導入することにより、エネルギー、及び、電荷ブロックによる高効率化効果を奏する。
金属錯体を構成する金属イオンとしては特に限定されないが、2価または3価の金属イオンが好ましく、3価のアルミニウムイオン、2価の亜鉛イオン、3価のガリウムイオン、2価のベリリウムイオン、2価のマグネシウムイオンがより好ましく、3価のアルミニウムイオン、3価のガリウムイオン、2価の亜鉛イオンがさらに好ましく、3価のアルミニウムイオンが特に好ましい。
本発明の発光素子は、ホール輸送層、発光層、電子輸送層の少なくとも3層を有する素子であることが好ましい。ホール輸送層と発光層の間に、発光層へのホール注入を促進する層、電子をブロックする層、励起子をブロックする層を追加することがより好ましい。
発光層中に含まれるホスト材料の電荷移動度は 1×10−6 cm/Vs以上、1×10−1cm/Vs以下であることが好ましく、5×10−6cm/Vs以上1×10−2cm/Vs以下であることがより好ましく、1×10−5cm/Vs以上1×10−2cm/Vs以下であることがさらに好ましく、5×10−5cm/Vs以上1×10−2cm/Vs以下であることが特に好ましい。
本発明の有機電界発光素子含まれるホスト材料、電子輸送材料、及び、ホール輸送材料のガラス転移点は90℃以上400℃以下であることが好ましく、100℃以上380℃以下であることがより好ましく、120℃以上370℃以下であることがさらに好ましく、140℃以上360℃以下であることが特に好ましい。
本発明の有機電界発光素子は白色発光素子であっても良い。
本発明の4座配位子を有する白金錯体系りん光材料を少なくとも含む発光層に含まれる白金錯体系りん光材料のTレベル(最低三重項励起状態のエネルギーレベル)は、60kcal/mol 以上(251.4 kJ/mol以上)、90 kcal/mol 以下(377.1 kJ/mol以下) が好ましく、62 kcal/mol 以上(259.78 kJ/mol 以上)、85 kcal/mol 以下(356.15 kJ/mol 以下)がより好ましく、65 kcal/mol 以上(272.35 kJ/mol以上)、80 kcal/mol 以下(335.2 kJ/mol 以下)がさらに好ましい。
本発明の4座配位子を有する白金錯体系りん光材料を少なくとも含む発光層に含まれるホスト材料のTレベル(最低三重項励起状態のエネルギーレベル)は、60 kcal/mol 以上(251.4 kJ/mol以上)、90 kcal/mol 以下(377.1 kJ/mol以下) が好ましく、62 kcal/mol 以上(259.78 kJ
/mol 以上)、85 kcal/mol 以下(356.15 kJ/mol 以下)がより好ましく、65 kcal/mol 以上(272.35 kJ/mol以上)、80 kcal/mol 以下(335.2 kJ/mol 以下)がさらに好ましい。
発光層に隣接する層のTレベル(最低三重項励起状態のエネルギーレベル)は、60kcal/mol 以上(251.4 kJ/mol以上)、90 kcal/mol 以下(377.1 kJ/mol以下) が好ましく、62 kcal/mol 以上(259.78 kJ/mol 以上)、85 kcal/mol 以下(356.15 kJ/mol 以下)がより好ましく、65 kcal/mol 以上(272.35 kJ/mol以上)、80 kcal/mol 以下(335.2 kJ/mol 以下)がさらに好ましい。
ここで、T1エネルギーは、材料の薄膜の燐光発光スペクトルを測定し、その短波長端から求めることができる。例えば、洗浄した石英ガラス基板上に、材料を真空蒸着法により約50nmの膜厚に成膜する。薄膜の燐光発光スペクトルを液体窒素温度下でF-7000日立分光蛍光光度計(日立ハイテクノロジーズ)を用いて測定する。得られた発光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長をエネルギー単位に換算することにより求めることができる。
次に本発明の化合物例を示すが、本発明はこれに限定されない。
<一般式(11)で表されるインドール誘導体>
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<4座配位子を有する白金錯体系りん光材料>
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その他、4座配位子を有する白金錯体系りん光材料としては、具体的には米国特許第6,653,654号、国際公開第04−108857号、国際公開第04−081017号、国際公開第05−042444号、特開2006−232784、国際公開第05−042550号、特開2005−310733、特開2005−317516、特開2006−261623、国際公開第06−098505号に記載の化合物が挙げられる。
Figure 0005282260
[有機電界発光素子]
以下、本発明の有機電界発光素子について詳細に説明する。
本発明の発光素子は基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に有機発光層(以下、単に「発光層」と称する場合がある。)を含む有機層(有機化合物のみからなる層であっても良いし、無機化合物を含有する有機層であっても良い)を有する。発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
本発明における有機層の積層の態様としては、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。更に、正孔輸送層と発光層との間、又は、発光層と電子輸送層との間には、電荷ブロック層等を有していてもよい。陽極と正孔輸送層との間に、正孔注入層を有してもよく、陰極と電子輸送層との間には、電子注入層を有
してもよい。尚、各層は複数の二次層に分かれていてもよい。
次に、本発明の発光材料を構成する要素について、詳細に説明する。
<基板>
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。その具体例としては、イットリア安定化ジルコニア、ガラス等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、ポリ(クロロトリフルオロエチレン)等の有機材料が挙げられる。
例えば、基板としてガラスを用いる場合、その材質については、ガラスからの溶出イオンを少なくするため、無アルカリガラスを用いることが好ましい。また、ソーダライムガラスを用いる場合には、シリカなどのバリアコートを施したものを使用することが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
基板の形状、構造、大きさ等については、特に制限はなく、発光素子の用途、目的等に応じて適宜選択することができる。一般的には、基板の形状としては、板状であることが好ましい。基板の構造としては、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよく、また、単一部材で形成されていてもよいし、2以上の部材で形成されていてもよい。
基板は、無色透明であっても、有色透明であってもよいが、有機発光層から発せられる光を散乱又は減衰等させることがない点で、無色透明であることが好ましい。
基板には、その表面又は裏面に透湿防止層(ガスバリア層)を設けることができる。
透湿防止層(ガスバリア層)の材料としては、窒化珪素、酸化珪素などの無機物が好適に用いられる。透湿防止層(ガスバリア層)は、例えば、高周波スパッタリング法などにより形成することができる。
熱可塑性基板を用いる場合には、更に必要に応じて、ハードコート層、アンダーコート層などを設けてもよい。
<陽極>
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陽極の材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、導電性化合物、又はこれらの混合物が好適に挙げられる。陽極材料の具体例としては、アンチモンやフッ素等をドープした酸化錫(ATO、FTO)、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫(ITO)、酸化亜鉛インジウム(IZO)等の導電性金属酸化物、金、銀、クロム、ニッケル等の金属、さらにこれらの金属と導電性金属酸化物との混合物又は積層物、ヨウ化銅、硫化銅などの無機導電性物質、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの有機導電性材料、及びこれらとITOとの積層物などが挙げられる。この中で好ましいのは、導電性金属酸化物であり、特に、生産性、高導電性、透明性等の点からはITOが好ましい。
陽極は、例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的
方式などの中から、陽極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って、前記基板上に形成することができる。例えば、陽極の材料として、ITOを選択する場合には、陽極の形成は、直流又は高周波スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って行うことができる。
本発明の有機電界発光素子において、陽極の形成位置としては特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができる。が、前記基板上に形成されるのが好ましい。この場合、陽極は、基板における一方の表面の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
なお、陽極を形成する際のパターニングとしては、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、また、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
陽極の厚みとしては、陽極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常、10nm〜50μm程度であり、50nm〜20μmが好ましい。
陽極の抵抗値としては、103Ω/□以下が好ましく、102Ω/□以下がより好ましい。陽極が透明である場合は、無色透明であっても、有色透明であってもよい。透明陽極側から発光を取り出すためには、その透過率としては、60%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。
なお、透明陽極については、沢田豊監修「透明導電膜の新展開」シーエムシー刊(1999)に詳述があり、ここに記載される事項を本発明に適用することができる。耐熱性の低いプラスティック基材を用いる場合は、ITO又はIZOを使用し、150℃以下の低温で成膜した透明陽極が好ましい。
<陰極>
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
陰極を構成する材料としては、例えば、金属、合金、金属酸化物、電気伝導性化合物、これらの混合物などが挙げられる。具体例としてはアルカリ金属(たとえば、Li、Na、K、Cs等)、アルカリ土類金属(たとえばMg、Ca等)、金、銀、鉛、アルミニウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−銀合金、インジウム、イッテルビウム等の希土類金属、などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいが、安定性と電子注入性とを両立させる観点からは、2種以上を好適に併用することができる。
これらの中でも、陰極を構成する材料としては、電子注入性の点で、アルカリ金属やアルカリ土類金属が好ましく、保存安定性に優れる点で、アルミニウムを主体とする材料が好ましい。
アルミニウムを主体とする材料とは、アルミニウム単独、アルミニウムと0.01〜10質量%のアルカリ金属又はアルカリ土類金属との合金若しくはこれらの混合物(例えば、リチウム−アルミニウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金など)をいう。
なお、陰極の材料については、特開平2−15595号公報、特開平5−121172
号公報に詳述されており、これらの広報に記載の材料は、本発明においても適用することができる。
陰極の形成方法については、特に制限はなく、公知の方法に従って行うことができる。例えば、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、CVD、プラズマCVD法等の化学的方式などの中から、前記した陰極を構成する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って形成することができる。例えば、陰極の材料として、金属等を選択する場合には、その1種又は2種以上を同時又は順次にスパッタ法等に従って行うことができる。
陰極を形成するに際してのパターニングは、フォトリソグラフィーなどによる化学的エッチングによって行ってもよいし、レーザーなどによる物理的エッチングによって行ってもよく、マスクを重ねて真空蒸着やスパッタ等をして行ってもよいし、リフトオフ法や印刷法によって行ってもよい。
本発明において、陰極形成位置は特に制限はなく、有機層上の全部に形成されていてもよく、その一部に形成されていてもよい。
また、陰極と前記有機層との間に、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物等による誘電体層を0.1〜5nmの厚みで挿入してもよい。この誘電体層は、一種の電子注入層と見ることもできる。誘電体層は、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等により形成することができる。
陰極の厚みは、陰極を構成する材料により適宜選択することができ、一概に規定することはできないが、通常10nm〜5μm程度であり、50nm〜1μmが好ましい。
また、陰極は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。なお、透明な陰極は、陰極の材料を1〜10nmの厚さに薄く成膜し、更にITOやIZO等の透明な導電性材料を積層することにより形成することができる。
<有機層>
本発明における有機層について説明する。
本発明の有機電界発光素子は、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有しており、有機発光層以外の他の有機層としては、前述したごとく、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
−有機層の形成−
本発明の有機電界発光素子において、有機層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
−有機発光層−
有機発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
本発明における発光層は、発光材料のみで構成されていても良く、ホスト材料と発光材料の混合層とした構成でも良い。発光材料は蛍光発光材料でも燐光発光材料であっても良く、ドーパントは1種であっても2種以上であっても良い。ホスト材料は電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は1種であっても2種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。さらに、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
また、発光層は1層であっても2層以上であってもよく、それぞれの層が異なる発光色で発光してもよい。
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、8−キノリノール誘導体の金属錯体やピロメテン誘導体の金属錯体に代表される各種金属錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。
また、本発明に使用できる燐光発光材料は、例えば、遷移金属原子又はランタノイド原子を含む錯体が挙げられる。
遷移金属原子としては、特に限定されないが、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、及び白金が挙げられ、より好ましくは、レニウム、イリジウム、及び白金である。
ランタノイド原子としては、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテシウムが挙げられる。これらのランタノイド原子の中でも、ネオジム、ユーロピウム、及びガドリニウムが好ましい。
錯体の配位子としては、例えば、G.Wilkinson等著,Comprehensive Coordination Chemistry, Pergamon Press社1987年発行、H.Yersin著,「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」 Springer-Verlag社1987年発行、山本明夫著「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社1982年発行等に記載の配位子などが挙げられる。
具体的な配位子としては、好ましくは、ハロゲン配位子(好ましくは塩素配位子)、含窒素ヘテロ環配位子(例えば、フェニルピリジン、ベンゾキノリン、キノリノール、ビピリジル、フェナントロリンなど)、ジケトン配位子(例えば、アセチルアセトンなど)、カルボン酸配位子(例えば、酢酸配位子など)、一酸化炭素配位子、イソニトリル配位子、シアノ配位子であり、より好ましくは、含窒素ヘテロ環配位子である。上記錯体は、化合物中に遷移金属原子を一つ有してもよいし、また、2つ以上有するいわゆる複核錯体であってもよい。異種の金属原子を同時に含有していてもよい。
燐光発光材料は、発光層中に、0.1〜40質量%含有されることが好ましく、0.5〜20質量%含有されることがより好ましい。
また、本発明における発光層に含有されるホスト材料としては、例えば、インドール骨格を有するもの、カルバゾール骨格を有するもの、ジアリールアミン骨格を有するもの、ピリジン骨格を有するもの、ピラジン骨格を有するもの、トリアジン骨格を有するもの及びアリールシラン骨格を有するものや、後述の正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の項で例示されている材料が挙げられる。ホスト材料として好ましくは、インドール骨格を有する化合物であり、より好ましくは前述の一般式(11)で表される化合物であり、更に好ましくは一般式(12)で表される化合物である。
発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
−正孔注入層、正孔輸送層−
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。正孔注入層、正孔輸送層は、具体的には、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、インドール誘導体、アザインドール誘導体、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、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、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、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、芳香族ジメチリディン系化合物、ポルフィリン系化合物、有機シラン誘導体、カーボン、フェニルアゾールやフェニルアジンを配位子に有するIr錯体に代表される各種金属錯体等を含有する層であることが好ましい。
本発明の有機EL素子の正孔注入層あるいは正孔輸送層には、電子受容性ドーパントを含有させることができる。正孔注入層、あるいは正孔輸送層に導入する電子受容性ドーパントとしては、電子受容性で有機化合物を酸化する性質を有すれば、無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
具体的には、無機化合物は塩化第二鉄や塩化アルミニウム、塩化ガリウム、塩化インジウム、五塩化アンチモンなどのハロゲン化金属、五酸化バナジウム、および三酸化モリブデンなどの金属酸化物などが挙げられる。
有機化合物の場合は、置換基としてニトロ基、ハロゲン、シアノ基、トリフルオロメチル基などを有する化合物、キノン系化合物、酸無水物系化合物、フラーレンなどを好適に用いることができる。
この他にも、特開平6−212153、特開平11−111463、特開平11−251067、特開2000−196140、特開2000−286054、特開2000−315580、特開2001−102175、特開2001−160493、特開2002−252085、特開2002−56985、特開2003−157981、特開2003−217862、特開2003−229278、特開2004−342614、特開2005−72012、特開2005−166637、特開2005−209643等に記載の化合物を好適に用いることが出来る。
このうちヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、p−フルオラニル、p−クロラニル、p−ブロマニル、p−ベンゾキノン、2,6−ジクロロベンゾキノン、2,5−ジクロロベンゾキノン、1,2,4,5−テトラシアノベンゼン、1,4−ジシアノテトラフルオロベンゼン、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン、p−ジニトロベンゼン、m−ジニトロベンゼン、o−ジニトロベンゼン、1,4−ナフトキノン、2,3−ジクロロナフトキノン、1,3−ジニトロナフタレン、1,5−ジニトロナフタレン、9,10−アントラキノン、1,3,6,8−テトラニトロカルバゾール、2,4,7−トリニトロ−9−フルオレノン、2,3,5,6−テトラシアノピリジン、またはフラーレンC60が好ましく、ヘキサシアノブタジエン、ヘキサシアノベンゼン、テトラシアノエチレン、テトラシアノキノジメタン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、p−フルオラニル、p−クロラニル、p−ブロマニル、2,6−ジクロロベンゾキノン、2,5−ジクロロベンゾキノン、2,3−ジクロロナフトキノン、1,2,4,5−テトラシアノベンゼン、2,3−ジクロロ−5,6−ジシアノベンゾキノン、または2,3,5,6−テトラシアノピリジンがより好ましく、テトラフルオロテトラシアノキノジメタンが特に好ましい。
これらの電子受容性ドーパントは、単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。電子受容性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、正孔輸送層材料に対し
て0.01質量%〜50質量%であることが好ましく、0.05質量%〜20質量%であることが更に好ましく、0.1質量%〜10質量%であることが特に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々500nm以下であることが好ましい。
正孔輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、正孔注入層の厚さとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.5nm〜100nmであるのがより好ましく、1nm〜100nmであるのが更に好ましい。
正孔注入層、正孔輸送層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
−電子注入層、電子輸送層−
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。電子注入層、電子輸送層は、具体的には、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレン、ペリレン等の芳香環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、8−キノリノール誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾールを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体、有機シラン誘導体、等を含有する層であることが好ましい。
本発明の有機EL素子の電子注入層あるいは電子輸送層には、電子供与性ドーパントを含有させることができる。電子注入層、あるいは電子輸送層に導入される電子供与性ドーパントとしては、電子供与性で有機化合物を還元する性質を有していればよく、Liなどのアルカリ金属、Mgなどのアルカリ土類金属、希土類金属を含む遷移金属や還元性有機化合物などが好適に用いられる。金属としては、特に仕事関数が4.2eV以下の金属が好適に使用でき、具体的には、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Y、Cs、La、Sm、Gd、およびYbなどが挙げられる。また、還元性有機化合物としては、例えば、含窒素化合物、含硫黄化合物、含リン化合物などが挙げられる。
この他にも、特開平6−212153、特開2000−196140、特開2003−68468、特開2003−229278、特開2004−342614等に記載の材料を用いることが出来る。
これらの電子供与性ドーパントは、単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。電子供与性ドーパントの使用量は、材料の種類によって異なるが、電子輸送層材料に対して0.1質量%〜99質量%であることが好ましく、1.0質量%〜80質量%であることが更に好ましく、2.0質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
電子注入層、電子輸送層の厚さは、駆動電圧を下げるという観点から、各々500nm以下であることが好ましい。
電子輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、電子注入層の厚さとしては、0.1nm〜200nmであるのが好ましく、0.2nm〜100nmであるのがより好ましく、0.5nm〜50nmであるのが更に好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
−正孔ブロック層−
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、Aluminum (III)bis(2−methyl−8−quinolinato)−4−phenylphenolate(BAlqと略記する)等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、2,9−Dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline(BCPと略記する)等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
<保護層>
本発明において、有機EL素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
その具体例としては、In、Sn、Pb、Au、Cu、Ag、Al、Ti、Ni等の金属、MgO、SiO、SiO2、Al23、GeO、NiO、CaO、BaO、Fe23
、Y23、TiO2等の金属酸化物、SiNx、SiNxy等の金属窒化物、MgF2、L
iF、AlF3、CaF2等の金属フッ化物、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリウレア、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリジクロロジフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンとジクロロジフルオロエチレンとの共重合体、テトラフルオロエチレンと少なくとも1種のコモノマーとを含むモノマー混合物を共重合させて得られる共重合体、共重合主鎖に環状構造を有する含フッ素共重合体、吸水率1%以上の吸水性物質、吸水率0.1%以下の防湿性物質等が挙げられる。
保護層の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、MBE(分子線エピタキシ)法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法(高周波励起イオンプレーティング法)、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、ガスソースCVD法、コーティング法、印刷法、転写法を適用できる。
<封止>
さらに、本発明の有機電界発光素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−
301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
以下に本発明の具体的実施例を述べるが、本発明の実施の態様はこれらに限定されない。
[比較例1]
洗浄したITO基板を蒸着装置に入れ、銅フタロシアニンを10nm蒸着し、この上に、NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニルベンジジン)を40nm蒸着した。この上に、B−1と(1−10)を12:88の比率(質量比)で30nm蒸着し、この上に、Aluminum(III)bis(2−methyl−8−quinolinato)−4−phenylphenolate(BAlqと略記する)を6nm蒸着し、この上に、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム錯体)を20nm蒸着した。この上に、フッ化リチウムを3nm蒸着した後、シャドウマスクによりパターニングして陰極として厚み60nmのAlを設けた。
各層はいずれも抵抗加熱真空蒸着により設けた。
作製した積層体を、窒素ガスで置換したグロ−ブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶および紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ製)を用いて封止した。
東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400型を用いて、直流定電圧をEL素子に印加して発光させた結果、B−1に由来するりん光発光が得られた。
Figure 0005282260
Figure 0005282260
Figure 0005282260
[比較例2]
洗浄したITO基板を蒸着装置に入れ、銅フタロシアニンを10nm蒸着し、この上に、NPD(N,N’−ジ−α−ナフチル−N,N’−ジフェニルベンジジン)を40nm蒸着した。この上に、B−2とmCPを12:88の比率(質量比)で30nm蒸着し、この上に、BAlqを6nm蒸着し、この上に、Alq(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム錯体)を20nm蒸着した。この上に、フッ化リチウムを3nm蒸着した後、アルミニウム60nmを蒸着し、素子を作製した。東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400型を用いて、直流定電圧をEL素子に印加して発光させた結果、B−2に由来するりん光発光が得られた。
[実施例1]
比較例1のB−1の変わりにB−2を用い、比較例1と同様に素子評価した。B−2に由来するりん光発光が得られた。
[実施例2]
実施例1の(1−10)の変わりに(1−1)を用い、実施例1と同様に素子評価した。B−2に由来するりん光発光が得られた。
[実施例3]
実施例2のB−2の変わりにB−3を用い、実施例2と同様に素子評価した。B−3に由来するりん光発光が得られた。
[実施例4]
実施例3のNPD層と発光層の間に、H−1からなる層を5nm挿入した素子を作製、評価した。B−3に由来するりん光発光が得られた。
[比較例3]
比較例2のB−2の変わりにB−4を用い、比較例2と同様に素子評価した。B−4に由来するりん光発光が得られた。
[実施例5]
実施例1の(1−10)の変わりに(1−7)を用い、実施例1と同様に素子評価した。B−2に由来するりん光発光が得られた。
[実施例6]
比較例3のmCPの変わりに(1−217)を用い、比較例3と同様に素子評価した。B−4に由来するりん光発光が得られた。
[実施例7]
実施例1のB−2の変わりにB−5を用い、実施例1と同様に素子評価した。B−5に由来するりん光発光が得られた。
[実施例8]
実施例1のB−2の変わりに前記化合物(79)を用い、(1−10)の変わりに(1−103)を用い、実施例1と同様に素子評価した。前記化合物(79)に由来するりん光発光が得られた。
[実施例9]
実施例1のB−2の変わりにB−7を用い、実施例1と同様に素子評価した。B−7に由来するりん光発光が得られた。
[実施例10]
実施例2のB−2の変わりにB−6を用い、実施例2と同様に素子評価した。B−7に由来するりん光発光が得られた。
[実施例11]
実施例1の(1−10)の変わりに(1−206)を用い、実施例1と同様に素子評価した。B−2に由来するりん光発光が得られた。
[実施例12]
実施例1の(1−10)の変わりに(1−8)を用い、実施例1と同様に素子評価した。B−2に由来するりん光発光が得られた。
Figure 0005282260
上記実施例1、6、7、8、9、11、及び12は、「実施例」とあるのを「参考例」と読み替えるものとする。
(発光素子の評価)
得られた発光素子を20℃で定電流駆動し、輝度はトプコン社の輝度計BM−8(商品名)を用いて測定した。発光スペクトルは島津製作所製の発光スペクトル測定システム(ELS1500)で測定した。初期輝度360cd/mから輝度半減した時間を測定して輝度半減時間を求めた。また、色度変化は20℃で測定した発光スペクトル(島津製作所製の発光スペクトル測定システム(ELS1500)を使用)からCIE y値を求め、算出した。外部量子効率は20℃、輝度360cd/mで素子を定電流駆動し、得られた発光スペクトルと正面輝度から輝度換算法により算出した。
各評価結果を表1に示した。
実施例1において、20℃、100cd/m発光させた時の発光極大波長は490nmであった。また、実施例3において、20℃、100cd/m発光させた時の発光極大波長は480nmであった。
表1から本発明の発光素子は、効率、耐久性に優れ、かつ、色度変化の少ないことが分かる。
他の本発明の化合物を用いた素子でも、同様な効果を得ることが出来る。

Claims (7)

  1. 一対の電極間に、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有する有機電界発光素子であって、該有機層の少なくとも一層に(a)一般式(12)で表されるインドール誘導体を含有し、発光層に(b)下記一般式(2)で表される4座配位子を有する白金錯体系りん光材料を含有する有機電界発光素子。
    Figure 0005282260

    202及びR203 は水素原子を表す。R204〜R207は水素原子を表す。n 201は2〜4の整数を表す。L201は、置換基としてアルキル基またはアリール基を有していてもよい下記群より選ばれるいずれか1つの連結基を表す。
    Figure 0005282260

    Figure 0005282260

    21は白金イオンを表し、Q23、Q24はそれぞれM21に炭素原子で配位するアリール基又は炭素原子で配位するヘテロアリール基を表し、L22は単結合、アルキレン連結基、窒素連結基、又は酸素連結基を表す。R21、R22はそれぞれ置換基を表し、m21、m22は0を表す。
  2. 前記L201が、置換基としてアルキル基、アリール基を有していてもよい下記群より選ばれるいずれか1つの連結基を表す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 0005282260
  3. 前記4座配位子を有する白金錯体系りん光材料の発光極大波長が500nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機電界発光素子。
  4. 前記一般式(12)で表されるインドール誘導体を発光層に含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  5. 前記一般式(12)で表されるインドール誘導体を、発光層に隣接する層に含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  6. カルバゾール誘導体を発光層に隣接する層に含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
  7. 金属錯体を発光層に隣接する層に含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の有機電界発光素子。
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