JP5637084B2 - ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT, DISPLAY DEVICE, LIGHTING DEVICE, AND ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT MATERIAL - Google Patents
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element, a display device, a lighting device, and an organic electroluminescence element material.
従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(以下、ELDという)がある。ELDの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)が挙げられる。 Conventionally, as a light-emitting electronic display device, there is an electroluminescence display (hereinafter referred to as ELD). Examples of the constituent elements of ELD include inorganic electroluminescent elements and organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic EL elements).
無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。 Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
一方、有機EL素子は発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・リン光)を利用して発光する素子であり、数V〜数十V程度の電圧で発光が可能であり、更に自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。 On the other hand, an organic EL device has a structure in which a light-emitting layer containing a light-emitting compound is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons (excitons) are generated by injecting electrons and holes into the light-emitting layer and recombining them. The device emits light by utilizing the emission of light (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of several volts to several tens of volts. Therefore, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type completely solid element, it has attracted attention from the viewpoints of space saving and portability.
しかしながら、今後の実用化に向けた有機EL素子においては、更に低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機EL素子の開発が望まれている。 However, in organic EL elements for practical use in the future, development of organic EL elements that emit light efficiently and with high luminance with lower power consumption is desired.
特許第3093796号公報では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体またはトリススチリルアリーレン誘導体に微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成している。 In Japanese Patent No. 3093796, a small amount of a phosphor is doped into a stilbene derivative, a distyrylarylene derivative or a tristyrylarylene derivative to achieve an improvement in light emission luminance and a longer device lifetime.
また、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子(例えば、特開昭63−264692号公報)、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子(例えば、特開平3−255190号公報)等が知られている。 Further, an element having an organic light-emitting layer in which an 8-hydroxyquinoline aluminum complex is used as a host compound and a small amount of phosphor is doped thereto (for example, JP-A 63-264692), and an 8-hydroxyquinoline aluminum complex is used as a host compound. For example, an element having an organic light emitting layer doped with a quinacridone dye (for example, JP-A-3-255190) is known.
以上のように、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が1:3であるため発光性励起種の生成確率が25%であり、光の取り出し効率が約20%であるため、外部取り出し量子効率(η)の限界は5%とされている。 As described above, when light emission from excited singlet is used, the generation ratio of singlet excitons and triplet excitons is 1: 3, and thus the generation probability of luminescent excited species is 25%. Since the efficiency is about 20%, the limit of the external extraction quantum efficiency (η) is set to 5%.
ところが、プリンストン大より励起三重項からのリン光発光を用いる有機EL素子の報告(M.A.Baldo et al.,Nature、395巻、151〜154頁(1998年))がされて以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている。 However, since Princeton University reported on an organic EL device using phosphorescence emission from an excited triplet (MA Baldo et al., Nature, 395, 151-154 (1998)), Research on materials that exhibit phosphorescence has become active.
例えば、M.A.Baldo et al.,Nature、403巻、17号、750〜753頁(2000年)、また米国特許第6,097,147号明細書等にも開示されている。 For example, M.M. A. Baldo et al. , Nature, 403, 17, 750-753 (2000), US Pat. No. 6,097,147, and the like.
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が100%となるため励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が4倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られる可能性があることから照明用途としても注目されている。 When the excited triplet is used, the upper limit of the internal quantum efficiency is 100%. In principle, the luminous efficiency is four times that of the excited singlet. Therefore, it is attracting attention as a lighting application.
例えば、S.Lamansky et al.,J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)等においては、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討されている。 For example, S.M. Lamansky et al. , J .; Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001), etc., many compounds are being studied for synthesis centering on heavy metal complexes such as iridium complexes.
また、前述のM.A.Baldo et al.,Nature、403巻、17号、750〜753頁(2000年)においては、ドーパントとしてトリス(2−フェニルピリジン)イリジウムを用いた検討がされている。 In addition, the aforementioned M.I. A. Baldo et al. , Nature, 403, 17, 750-753 (2000), studies have been made using tris (2-phenylpyridine) iridium as a dopant.
その他、M.E.Tompson等は、The 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence(EL’00、浜松)において、ドーパントとしてL2Ir(acac)、例えば、(ppy)2Ir(acac)を、またMoon−Jae Youn.0g、Tetsuo Tsutsui等は、やはりThe 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence(EL’00、浜松)において、ドーパントとしてトリス(2−(p−トリル)ピリジン)イリジウム(Ir(ptpy)3),トリス(ベンゾ[h]キノリン)イリジウム(Ir(bzq)3)等を用いた検討を行っている(なおこれらの金属錯体は一般にオルトメタル化イリジウム錯体と呼ばれている。)。 In addition, M.M. E. Thompson et al. In The 10th International Works on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu) used L 2 Ir (acac), for example, (ppy) 2 Ir (acac), e 0 g, Tetsuo Tsutsui, etc., again The 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu), the dopant as tris (2-(p-tolyl) pyridine) iridium (Ir (ptpy) 3), tris ( Studies using benzo [h] quinoline) iridium (Ir (bzq) 3 ) and the like are being conducted (note that these metal complexes are generally called ortho-metalated iridium complexes).
また、前記S.Lamansky et al.,J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)や特開2001−247859号公報等においても、各種イリジウム錯体を用いて素子化する試みがされている。 In addition, the S. Lamansky et al. , J .; Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-247859, etc., attempts have been made to form devices using various iridium complexes.
また、高い発光効率を得るためにThe 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence(EL’00、浜松)では、Ikai等はホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている。 In order to obtain high luminous efficiency, in the 10th International Workshop on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL'00, Hamamatsu), Ikai et al. Uses a hole transporting compound as a host of a phosphorescent compound.
また、M.E.Tompson等は各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。 In addition, M.M. E. Thompson et al. Use various electron transporting materials as a host of phosphorescent compounds, doped with a novel iridium complex.
中心金属をイリジウムの代わりに白金としたオルトメタル化錯体も注目されている。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている。 Orthometalated complexes in which the central metal is platinum instead of iridium are also attracting attention. With respect to this type of complex, many examples are known in which ligands are characterized.
いずれの場合も発光素子とした場合の発光輝度や発光効率は、その発光する光がリン光に由来することから従来の素子に比べ大幅に改良されるものであるが、素子の発光寿命については従来の素子よりも低いという問題点があった。 In either case, the light emission brightness and light emission efficiency of the light emitting device are greatly improved compared to conventional devices because the emitted light is derived from phosphorescence. There was a problem that it was lower than the conventional element.
このように、リン光性の高効率の発光材料は、発光波長の短波化と素子の発光寿命の改善が難しく、実用に耐えうる性能を十分に達成できていないのが現状である。 As described above, it is difficult for phosphorescent highly efficient light-emitting materials to shorten the light emission wavelength and improve the light emission lifetime of the device, and the performance that can withstand practical use cannot be sufficiently achieved.
配位子としてフェニルピラゾールを有する金属錯体は発光波長が短波な発光材料であることが開示されている(例えば、特許文献1、2参照。)。 It is disclosed that a metal complex having phenylpyrazole as a ligand is a light-emitting material having a short emission wavelength (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
また、配位子としてフェニルイミダゾールを有する金属錯体も発光波長が短波な発光材料であることが開示されている(例えば、特許文献3、4参照。)。 Further, it is disclosed that a metal complex having phenylimidazole as a ligand is also a light-emitting material having a short emission wavelength (see, for example, Patent Documents 3 and 4).
さらに、フェナンスリジン骨格のような18π電子系の縮合芳香族複素環配位子とする金属錯体についての開示がある(例えば、特許文献5、6参照。)。 Furthermore, there is a disclosure of a metal complex that is a condensed aromatic heterocyclic ligand of an 18π electron system such as a phenanthridine skeleton (see, for example, Patent Documents 5 and 6).
有機EL発光素子の低消費電力性に注目し、近年、新たな用途として屋外表示装置用の白色バックライトや事業用の照明光源、あるいは大規模照明装置用の白色発光素子としての応用が検討されている。このような用途に使用するためには、従来以上に高輝度(2000cd/m2超)での長時間連続発光が求められることとなり、より一層の発光効率の向上と発光寿命の向上が課題となっている。 Focusing on the low power consumption of organic EL light-emitting elements, in recent years, applications as white backlights for outdoor display devices, business illumination light sources, or white light-emitting elements for large-scale lighting devices have been studied as new applications. ing. In order to use for such applications, continuous light emission for a long time with higher brightness (over 2000 cd / m 2 ) than before is required, and further improvement in light emission efficiency and light emission lifetime are problems. It has become.
従来は、比較的中〜低輝度(1000cd/m2以下)での発光効率向上が注目されており、その限りにおいて発光寿命の向上も検討されてきた。しかし、高輝度での発光を前提とした場合には従来の発光素子では十分な発光効率が得られず、発光寿命も大幅に劣化してしまうことが明らかになってきた。 Conventionally, attention has been focused on improving the light emission efficiency at relatively medium to low luminance (1000 cd / m 2 or less). However, when it is assumed that light is emitted at high luminance, it has become clear that the conventional light emitting device cannot obtain sufficient light emission efficiency and the light emission life is greatly deteriorated.
白色のりん光発光素子に前記のフェニルピラゾールを有する金属錯体やフェニルイミダゾールを有する金属錯体などを青色発光ドーパントとして使用した場合、高輝度発光(2000cd/m2超)をさせるため高電流を通電すると、従来の素子構成のままでは、高輝度発光域での発光効率が低下し、それと同時に発光寿命も大幅に悪化することが判明した。 When a metal complex having phenylpyrazole or a metal complex having phenylimidazole is used as a blue light-emitting dopant in a white phosphorescent light-emitting element, when a high current is applied to cause high-intensity light emission (over 2000 cd / m 2 ) It has been found that with the conventional device configuration, the light emission efficiency in the high-luminance light emission region is lowered, and at the same time, the light emission life is greatly deteriorated.
従来の素子構成で高輝度発光域での発光効率が低下するのは、発光層内の発光ドーパントのドーピング量が注入されてくる電流に対して十分でないためであり、ドーパントのドーピング量を増やすことで、発光効率を改善できることが見出されている。 The reason why the luminous efficiency in the high-luminance emission region is lowered in the conventional device configuration is that the doping amount of the light emitting dopant in the light emitting layer is not sufficient for the injected current, and the doping amount of the dopant is increased. It has been found that the luminous efficiency can be improved.
しかしながら、ドーパントのドーピング量を増やし過ぎると、濃度消光の影響が大きくなり、十分な発光効率を得ることができないという問題があった。濃度消光を抑える技術として、ドーパントの配位子に立体障害性の置換基を導入し凝集を防止する技術が知られている(例えば、非特許文献1参照)。 However, if the doping amount of the dopant is increased too much, the effect of concentration quenching becomes large, and there is a problem that sufficient luminous efficiency cannot be obtained. As a technique for suppressing concentration quenching, a technique for preventing aggregation by introducing a sterically hindered substituent to a ligand of a dopant is known (for example, see Non-Patent Document 1).
また、本発明と同様にアミジナト配位子を副配位子として用いたイリジウム錯体で、ドープ濃度を100%とした場合でも発光する事が知られている(例えば、非特許文献2参照)。 Similarly to the present invention, it is known that an iridium complex using an amidinato ligand as a subligand emits light even when the doping concentration is 100% (for example, see Non-Patent Document 2).
しかしながら、発光寿命に関しては同時に改善することができず、さらなる改善が必要とされている。 However, the light emission lifetime cannot be improved at the same time, and further improvement is required.
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高輝度発光域(2000cd/m2超)において、高い発光効率を示し、且つ発光寿命の長い有機EL素子材料、それを用いた有機EL素子、照明装置及び表示装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an organic EL element material that exhibits high luminous efficiency and has a long light emission lifetime in a high-luminance light emitting region (over 2000 cd / m 2 ). It is providing the organic electroluminescent element, lighting apparatus, and display apparatus using this.
特に、白色発光で、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機EL素子材料を提供することである。 In particular, it is to provide an organic EL element material that emits white light, exhibits high luminous efficiency, has a low driving voltage, and has a long emission lifetime.
本発明の上記目的は下記の構成により達成された。 The above object of the present invention has been achieved by the following constitution.
1.陽極と陰極とを有し、少なくとも1層の発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該発光層が、下記一般式(I)で表される化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
1. In an organic electroluminescence device having an anode and a cathode and having at least one light emitting layer,
The light emitting layer contains at least one compound represented by the following general formula (I).
〔式中、Ra、Rb、Rcは、各々脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。R1〜R4は、各々水素原子または置換基を表す。Arは脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。X、Yは、各々窒素原子または置換基を有しても良い炭素原子を表す。R1〜R4、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。X及びYが、置換基を有する炭素原子の場合、炭素上の置換基が互いに連結して環状構造を形成しても良く、Arと連結して環状構造を形成しても良い。Mは元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。m、nは、各々1または2を表し、但し、nはMの原子価よりも小さく、n+mは2または3であり、Mの配位数の半分に等しい。〕
2.前記発光層が、下記一般式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)または(Ie)で表される化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein, Ra, Rb and Rc each represents an aliphatic group, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group. R 1 to R 4 each represent a hydrogen atom or a substituent. Ar represents an aliphatic group, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group. X and Y each represent a nitrogen atom or a carbon atom that may have a substituent. R 1 to R 4 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. When X and Y are carbon atoms having a substituent, the substituents on carbon may be connected to each other to form a cyclic structure, or may be connected to Ar to form a cyclic structure. M represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. m and n each represent 1 or 2, provided that n is smaller than the valence of M, n + m is 2 or 3, and is equal to half of the coordination number of M. ]
2. 2. The organic electroluminescence according to 1 above, wherein the light emitting layer contains at least one compound represented by the following general formula (Ia), (Ib), (Ic), (Id) or (Ie): Luminescence element.
〔一般式(Ia)〜(Ie)において、Ra、Rb、Rcは、各々脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。R1〜R12は、各々水素原子または置換基を表す。Arは脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基を表す。Mは元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。m、nは、各々1または2を表すが、nは中心金属Mの原子価よりも小さい。n+mは2または3であり、これはMの配位数の半分に等しい。 [In the general formulas (Ia) to (Ie), Ra, Rb, and Rc each represents an aliphatic group, an aromatic hydrocarbon group, or an aromatic heterocyclic group. R 1 to R 12 each represent a hydrogen atom or a substituent. Ar represents an aliphatic group, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group. M represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. m and n each represent 1 or 2, and n is smaller than the valence of the central metal M. n + m is 2 or 3, which is equal to half the coordination number of M.
また、一般式(Ia)において、R1からR6及びArは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Ib)において、R2〜R10は、互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Ic)において、R1〜R4、R11、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Id)において、R1〜R4、R12、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Ie)において、R1〜R4、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。〕
3.前記発光層が少なくとも1種のホスト化合物と少なくとも1種のゲスト化合物を含有しており、前記1に記載の一般式(1)で表される化合物、前記2に記載の一般式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)または(Ie)で表される化合物の少なくとも1種が該ゲスト化合物として含有されており、且つ、該ホスト化合物全体に対して1質量%以上含有されていることを特徴とする前記1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
In the general formula (Ia), R 1 to R 6 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Ib), R 2 to R 10 may be connected to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Ic), R 1 to R 4 , R 11 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Id), R 1 to R 4 , R 12 and Ar may be linked to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Ie), R 1 to R 4 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. ]
3. The light emitting layer contains at least one host compound and at least one guest compound, the compound represented by the general formula (1) described in 1 above, the general formula (Ia) described in 2 above, At least one compound represented by (Ib), (Ic), (Id), or (Ie) is contained as the guest compound, and is contained in an amount of 1% by mass or more based on the entire host compound. 3. The organic electroluminescence device as described in 1 or 2 above.
4.前記ホスト化合物が、部分構造としてジベンゾフラン構造、ジベンゾチオフェン構造、またはフルオレン構造のいずれかを有することを特徴とする前記3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 4). 4. The organic electroluminescence device according to 3 above, wherein the host compound has a dibenzofuran structure, a dibenzothiophene structure, or a fluorene structure as a partial structure.
5.前記Mが白金またはイリジウムであることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 5. 5. The organic electroluminescence element according to any one of 1 to 4, wherein M is platinum or iridium.
6.前記1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。 6). A display device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 5 above.
7.前記1〜5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。 7). An illuminating device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 5 above.
8.前記1に記載の一般式(I)で表される化合物、前記2に記載の前記一般式(Ia)、(Ib)、(Ic)、(Id)または(Ie)のいずれかで表されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子材料。 8). The compound represented by the general formula (I) described in 1 above, and the general formula (Ia), (Ib), (Ic), (Id) or (Ie) described in 2 above An organic electroluminescent element material characterized by the above.
本発明により、高輝度発光域(2000cd/m2超)において、高い発光効率を示し、且つ駆動電圧が低く、発光寿命の長い有機EL素子を提供することができた。 According to the present invention, it was possible to provide an organic EL element that exhibits high light emission efficiency in a high-luminance light emission region (over 2000 cd / m 2 ), has a low driving voltage, and has a long light emission lifetime.
また、当該発明者らの検討の結果、本発明により、素子駆動時の駆動電圧の上昇を大幅に低減する事が出来、さらには素子駆動中の発光素子のダークスポット発生も大幅に低減させる事に成功し、有用な有機EL素子を提供することが出来た。 Further, as a result of the study by the inventors, the present invention can greatly reduce the increase in driving voltage at the time of element driving, and can also greatly reduce the occurrence of dark spots in the light emitting element during element driving. Has succeeded in providing a useful organic EL device.
また、該素子を用いた高効率な白色発光照明装置、表示装置用の白色発光光源を提供することができた。 In addition, a high-efficiency white light-emitting illumination device and a white light-emitting light source for a display device using the element can be provided.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、請求項1〜5のいずれか1項に規定される構成により、高い発光効率を示し、且つ、発光寿命の長い有機エレクトロルミネッセンス素子、該素子を用いた照明装置及び表示装置を提供することができた。 In the organic electroluminescent element of this invention, the structure prescribed | regulated to any one of Claims 1-5 WHEREIN: The organic electroluminescent element which shows high luminous efficiency and has a long light emission lifetime, and illumination using this element A device and a display device could be provided.
また、本発明者等は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用に有用な有機EL素子材料を分子設計することに成功した。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子材料は、白色発光素子として高輝度発光域において高い発光効率を発揮するとともに、発光寿命を著しく向上させる事ができた。 In addition, the present inventors succeeded in molecular design of an organic EL element material useful for the organic electroluminescence element of the present invention. The organic electroluminescence element material of the present invention can exhibit high luminous efficiency in a high luminance emission region as a white light emitting element and can significantly improve the light emission lifetime.
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。 Hereinafter, details of each component according to the present invention will be sequentially described.
《金属錯体(金属錯体化合物ともいう)》
本発明に係る金属錯体(金属錯体化合物ともいう)について説明する。
《Metal complex (also called metal complex compound)》
The metal complex (also referred to as a metal complex compound) according to the present invention will be described.
本発明者等は、有機EL素子の発光層に用いる有機EL素子材料に着目、特に発光ドーパントとして用いる金属錯体化合物について種々検討した。 The present inventors paid attention to the organic EL element material used for the light emitting layer of the organic EL element, and examined various metal complex compounds used as a light emitting dopant.
本発明者らは、金属錯体の基本骨格に特定の置換基及び副配位子を導入することで、発光効率の低下原因となる発光ドーパントの励起子の相互作用を抑制し、発光ドーパントへの過剰な電子あるいは正孔の注入による寿命劣化の改善を図るという着目点の下に種々の錯体を検討した。 By introducing a specific substituent and a sub-ligand into the basic skeleton of a metal complex, the present inventors suppress the interaction of excitons of the luminescent dopant that causes a decrease in luminous efficiency, and Various complexes were studied under the focus of improving the lifetime degradation due to injection of excess electrons or holes.
検討の結果、本発明に係る一般式(I)で表される化合物(金属錯体ともいう)のようなフェニルアゾール系の主配位子及びアミジン系の副配位子を有する金属錯体が、発光ドーパントへの過剰な電子あるいは正孔の注入を抑制しつつ金属錯体上での電荷の再結合による励起子の生成が促進され、さらに、発光ドーパントの励起子の相互作用を抑制することで、発光効率が向上し、同時に発光素子の発光寿命も延すことができた。 As a result of investigation, a metal complex having a phenylazole-based main ligand and an amidine-based subligand, such as a compound represented by the general formula (I) according to the present invention (also referred to as a metal complex), emits light. Generation of excitons is promoted by recombination of charges on the metal complex while suppressing injection of excessive electrons or holes into the dopant, and further, by suppressing interaction of excitons of the luminescent dopant, light emission The efficiency was improved, and at the same time, the light emission lifetime of the light emitting element was extended.
さらに、予想外の効果として素子駆動時の駆動電圧の上昇を大幅に低減する事が出来たうえ、さらには発光素子のダークスポットも大幅に低減させる事に成功し、有用な有機EL素子を提供することが出来た。 Furthermore, as an unexpected effect, it was possible to drastically reduce the increase in driving voltage when driving the device, and also succeeded in greatly reducing the dark spots of the light emitting device, providing a useful organic EL device I was able to do it.
《一般式(I)で表される化合物(金属錯体)》
本発明に係る一般式(I)で表される化合物(金属錯体)について説明する。
<< Compound Represented by Formula (I) (Metal Complex) >>
The compound (metal complex) represented by the general formula (I) according to the present invention will be described.
一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基としては炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基等)、炭素数3〜6のシクロアルキル基(例えば、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、炭素数1〜6のアルケニル基(例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基等)、炭素数1〜6のアルキニル基(例えば、アセチレニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基等)が挙げられる。また、これらの環から導出される基は、更に後述する置換基を有していても良い。 In the general formula (I), the aliphatic group represented by Ra, Rb, Rc is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, etc.), carbon A cycloalkyl group having a number of 3 to 6 (for example, a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc.), an alkenyl group having a carbon number of 1 to 6 (for example, a vinyl group, a 1-propenyl group, a 2-propenyl group, 2-butenyl group etc.) and C1-C6 alkynyl groups (for example, acetylenyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, etc.). In addition, the group derived from these rings may further have a substituent described later.
一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される芳香族炭化水素基(芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいう)としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等から誘導される基が挙げられる。また、これらの環から導出される基は、更に後述する置換基を有してもよい。 In the general formula (I), the aromatic hydrocarbon group represented by Ra, Rb, Rc (also referred to as an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic carbocyclic group, an aryl group, etc.) includes a benzene ring, a biphenyl ring, Naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring , A group derived from a fluoranthrene ring, a naphthacene ring, a pentacene ring, a perylene ring, a pentaphen ring, a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, an anthraanthrene ring, and the like. In addition, the group derived from these rings may further have a substituent described later.
一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される芳香族複素環基としては、例えば、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチオフェン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。また、これらの環から導出される基は、更に後述する置換基を有していても良い。 In the general formula (I), examples of the aromatic heterocyclic group represented by Ra, Rb, and Rc include a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, Triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, indazole ring, benzimidazole ring, benzothiophene ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline Ring, cinnoline ring, quinoline ring, isoquinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, carbazole ring, carboline ring, diazacarbazole ring (represents a ring in which one of the carbon atoms constituting the carboline ring is further substituted with a nitrogen atom) Etc. In addition, the group derived from these rings may further have a substituent described later.
また、一般式(I)において、Raで表される基としては、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基が好ましく、特に好ましくは、置換基を有しても良いフェニル基である。 In the general formula (I), the group represented by Ra is preferably an aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms, and particularly preferably a phenyl group which may have a substituent.
一般式(I)において、Rb、Rcで表される基としては、分岐状または環状のアルキル基、置換基を有しても良いフェニル基が好ましく、特に好ましくは、分岐状アルキル基、2位または6位にアルキル基の置換したフェニル基である。 In the general formula (I), the group represented by Rb or Rc is preferably a branched or cyclic alkyl group or a phenyl group which may have a substituent, particularly preferably a branched alkyl group or 2-position. Alternatively, it is a phenyl group substituted with an alkyl group at the 6-position.
《置換基》
上記の脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が更に有していても良い置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、複素芳香族基(例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。また、これらの基は、更に置換基を有していても良い。
<< Substituent >>
Examples of the substituent that the aliphatic group, aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group may further have include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group). Group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group, etc.) ), Alkynyl group (for example, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon group (aromatic hydrocarbon ring group, aromatic carbocyclic group, aryl group, etc., for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, Mesityl, tolyl, xylyl, naphthyl, anthryl, azulenyl, acenaphthenyl, fluorenyl Phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group, etc.), heteroaromatic group (for example, pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl group, 1,2,3-triazol-1-yl group, etc.), oxazolyl group, benzoxazolyl group, thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl Group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group, benzothienyl group, dibenzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, carbolinyl group, diazacarbazolyl group, quinoxalinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group Etc.), Al Xy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryl An oxy group (for example, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), an alkylthio group (for example, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), a cycloalkylthio group (for example, cyclopentylthio group) Group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyl) Ruoxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, Butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group) Ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dode Carbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy) Group), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group) , Dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylamido) Carbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc. ), Sulfinyl groups (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexyl group) Silsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl) Group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group or heteroarylsulfonyl group (eg, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (eg, amino group, ethylamino group, dimethylamino group) Butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (for example, fluorine Atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group , A silyl group (for example, a trimethylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a triphenylsilyl group, a phenyldiethylsilyl group), a phosphono group, and the like. Further, these groups may further have a substituent.
一般式(I)において、R1〜R4で表される置換基は、一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基が更に有していても良い置換基と同義である。 In the general formula (I), the substituents represented by R 1 to R 4 in the general formula (I) are aliphatic groups, aromatic hydrocarbon groups, or aromatic heterocyclic rings represented by Ra, Rb, and Rc. It is synonymous with the substituent which group may have further.
また、一般式(I)において、R1〜R4として好ましいのは、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基、フェニル基である。 In the general formula (I), R 1 to R 4 are preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
一般式(I)において、Arで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、各々、一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。 In the general formula (I), the aliphatic group, aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group represented by Ar is an aliphatic group represented by Ra, Rb or Rc in the general formula (I), respectively. And is synonymous with an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.
中でも、Arで表される基としては、置換フェニル基が好ましく、特に好ましくは、2位または6位に炭素数1〜6のアルキル基、シクロアルキル基が置換したフェニル基が好ましい。 Among them, the group represented by Ar is preferably a substituted phenyl group, and particularly preferably a phenyl group substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a cycloalkyl group at the 2-position or 6-position.
一般式(I)において、X、Yは、各々窒素原子または置換基を有しても良い炭素原子を表すが、X及びYの合計として、窒素原子は0、1または2を取り得るが、0、1で有る場合が好ましく、特に好ましくは0の場合である。 In the general formula (I), X and Y each represent a nitrogen atom or a carbon atom which may have a substituent. As the sum of X and Y, the nitrogen atom may take 0, 1 or 2, A case of 0 or 1 is preferred, and a case of 0 is particularly preferred.
また、一般式(I)において、R1からR4及びArは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。またX及びYが、置換基を有する炭素原子の場合、炭素上の置換基が互いに連結して環状構造を形成しても良く、Arと連結して環状構造を形成しても良い。 In the general formula (I), R 1 to R 4 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. When X and Y are carbon atoms having a substituent, the substituents on carbon may be linked to each other to form a cyclic structure, or may be linked to Ar to form a cyclic structure.
一般式(I)において、Mで表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素としては、具体的にはルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金等が例示されるが、好ましくは、イリジウム、白金である。 In the general formula (I), specific examples of the transition metal element of Group 8 to Group 10 in the periodic table represented by M include ruthenium, osmium, rhodium, iridium, palladium, platinum and the like. Of these, iridium and platinum are preferable.
また、Mがイリジウムを表す時、m=2、n=1が好ましい。 When M represents iridium, m = 2 and n = 1 are preferable.
続いて、本発明に係る上記一般式(I)で表される化合物(金属錯体)の中でも、好ましく用いられる前記一般式(Ia)〜(Ie)で各々表される化合物(金属錯体)について説明する。 Subsequently, among the compounds (metal complexes) represented by the general formula (I) according to the present invention, the compounds (metal complexes) each represented by the general formulas (Ia) to (Ie) that are preferably used will be described. To do.
《一般式(Ia)〜(Ie)のいずれかで表される化合物(金属錯体)》
一般式(Ia)〜(Ie)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。
<< Compound represented by any one of formulas (Ia) to (Ie) (metal complex) >>
In the general formulas (Ia) to (Ie), an aliphatic group, an aromatic hydrocarbon group, or an aromatic heterocyclic group represented by Ra, Rb, or Rc is represented by Ra, Rb, or Rc in the general formula (I). It is synonymous with the aliphatic group, aromatic hydrocarbon group, or aromatic heterocyclic group represented.
一般式(Ia)〜(Ie)において、R1〜R12で表される置換基は、一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。 In the general formulas (Ia) to (Ie), the substituents represented by R 1 to R 12 in the general formula (I) are aliphatic groups, aromatic hydrocarbon groups represented by Ra, Rb, and Rc. Synonymous with aromatic heterocyclic group.
一般式(Ia)〜(Ie)において、Arで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基は、一般式(I)において、Ra、Rb、Rcで表される脂肪族基、芳香族炭化水素基または芳香族複素環基と同義である。 In the general formulas (Ia) to (Ie), the aliphatic group, aromatic hydrocarbon group or aromatic heterocyclic group represented by Ar is an aliphatic group represented by Ra, Rb or Rc in the general formula (I). It is synonymous with an aromatic group, an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group.
一般式(Ia)〜(Ie)において、Mで表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素は、一般式(I)において、Mで表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素と同義である。 In General Formulas (Ia) to (Ie), Group 8 to Group 10 transition metal elements in the Periodic Table of Elements represented by M are Group 8 in the Periodic Table of Elements represented by M in General Formula (I) It is synonymous with the Group 10 transition metal element.
次に、一般式(Ia)〜(Ie)で各々表される化合物(金属錯体)の好ましい態様について説明する。 Next, the preferable aspect of the compound (metal complex) each represented by general formula (Ia)-(Ie) is demonstrated.
一般式(Ia)において、R5、R6としては、水素原子または脂肪族基が好ましく、特に好ましくは、水素原子または炭素数4以下のアルキル基である。 In the general formula (Ia), R 5 and R 6 are preferably a hydrogen atom or an aliphatic group, and particularly preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 4 or less carbon atoms.
また、Arとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、2位または6位に炭素数6以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。 Ar is preferably an aromatic hydrocarbon group, more preferably a substituted phenyl group, and particularly preferably a phenyl group in which a linear or branched alkyl group having 6 or less carbon atoms is substituted at the 2-position or 6-position or A phenyl group substituted by a cycloalkyl group.
一般式(1b)において、R2〜R10が置換基を表す場合、置換基としては脂肪族基または芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、炭素数6以下の直鎖または分岐アルキル基、シクロアルキル基が好ましく、特に好ましくは、炭素数6以下の分岐アルキル基である。 In the general formula (1b), when R 2 to R 10 represent a substituent, the substituent is preferably an aliphatic group or an aromatic hydrocarbon group, and more preferably a linear or branched alkyl group having 6 or less carbon atoms. A cycloalkyl group is preferable, and a branched alkyl group having 6 or less carbon atoms is particularly preferable.
一般式(1c)において、R11としては、水素原子または脂肪族基が好ましく、特に好ましくは、水素原子または炭素数4以下のアルキル基である。 In the general formula (1c), R 11 is preferably a hydrogen atom or an aliphatic group, and particularly preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 4 or less carbon atoms.
また、Arとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、2位または6位に炭素数6以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。 Ar is preferably an aromatic hydrocarbon group, more preferably a substituted phenyl group, and particularly preferably a phenyl group in which a linear or branched alkyl group having 6 or less carbon atoms is substituted at the 2-position or 6-position or A phenyl group substituted by a cycloalkyl group.
一般式(1d)において、R12としては、水素原子または脂肪族基が好ましく、特に好ましくは、水素原子または炭素数4以下のアルキル基である。 In the general formula (1d), R 12 is preferably a hydrogen atom or an aliphatic group, and particularly preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 4 or less carbon atoms.
また、Arとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、2位または6位に炭素数6以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。 Ar is preferably an aromatic hydrocarbon group, more preferably a substituted phenyl group, and particularly preferably a phenyl group in which a linear or branched alkyl group having 6 or less carbon atoms is substituted at the 2-position or 6-position or A phenyl group substituted by a cycloalkyl group.
一般式(1e)において、Arとしては芳香族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは、置換フェニル基であり、特に好ましくは、2位または6位に炭素数6以下の直鎖または分岐アルキル基が置換したフェニル基またはシクロアルキル基が置換したフェニル基である。 In the general formula (1e), Ar is preferably an aromatic hydrocarbon group, more preferably a substituted phenyl group, and particularly preferably a linear or branched alkyl group having 6 or less carbon atoms at the 2-position or the 6-position. A substituted phenyl group or a phenyl group substituted with a cycloalkyl group.
本発明に係る前記一般式(Ia)〜(Ie)で表される化合物(金属錯体)の中でも、更に好ましいのは、前記一般式(Ia)、(Ib)、または(Id)で表される化合物(金属錯体)である。 Of the compounds (metal complexes) represented by the general formulas (Ia) to (Ie) according to the present invention, more preferred are those represented by the general formula (Ia), (Ib), or (Id). It is a compound (metal complex).
以下、本発明に係る前記一般式(I)、(Ia)〜(Ie)のいずれかで表される化合物(金属錯体、金属錯体化合物ともいう)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the compound represented by any one of the general formulas (I) and (Ia) to (Ie) according to the present invention (also referred to as a metal complex or a metal complex compound) are shown below. It is not limited.
下記に表1〜表5に記載以外の化合物を示す。 The compounds other than those described in Tables 1 to 5 are shown below.
尚、表1〜表5において、表中の記号は、各々下記に示すとおりである。 In Tables 1 to 5, symbols in the tables are as shown below.
Ph:フェニル基
CH2Ph:ベンジル基
Me:メチル基
i−Pr:イソプロピル基
t−Bu:ターシャリーブチル基
C5H11:シクロペンチル基
C6H13:シクロヘキシル基
Ar−1〜Ar−8:(*印は結合位置を表す)
Ph: phenyl group CH 2 Ph: benzyl group Me: methyl group i-Pr: isopropyl group t-Bu: tertiary butyl group C 5 H 11 : cyclopentyl group C 6 H 13 : cyclohexyl group Ar-1 to Ar-8: (* Indicates bond position)
Ra−1からRa−3:(*印は結合位置を表す) Ra-1 to Ra-3: (* represents a bonding position)
Rb−1からRb−4:(*印は結合位置を表す) Rb-1 to Rb-4: (* represents a bonding position)
これらの金属錯体は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579〜2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685〜1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704〜1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055〜3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、Organic Letter誌、vol8、No.3、415〜418頁(2006)、更にこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。 These metal complexes are described in, for example, Organic Letter, vol. 16, 2579-2581 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 30, No. 8, 1685-1687 (1991), J. Am. Am. Chem. Soc. , 123, 4304 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 40, No. 7, 1704-1711 (2001), Inorganic Chemistry, Vol. 41, No. 12, 3055-3066 (2002) , New Journal of Chemistry. 26, 1171 (2002), Organic Letter, vol. 3, pages 415 to 418 (2006), and further by applying methods such as references described in these documents.
アミジナト配位子及びそれを用いた金属錯体の合成は、前記非特許文献2及びその文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。 The synthesis of the amidinato ligand and the metal complex using the ligand can be synthesized by applying methods such as Non-Patent Document 2 and references described therein.
以下に、本発明に係る金属錯体の合成例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Although the synthesis example of the metal complex based on this invention is shown below, this invention is not limited to these.
以下に、代表的な化合物の合成例を示す。 Below, the synthesis example of a typical compound is shown.
《例示化合物Ia−1の合成》 << Synthesis of Exemplified Compound Ia-1 >>
工程1:錯体(A)の合成
窒素雰囲気下で2−フェニル−(2,4,6−トリメチルフェニル)−1H−イミダゾール18gを2−エトキシエタノール350mlに溶解した溶液に、塩化イリジウム3水和物8.1g及び100mlの水を加え、窒素雰囲気下で5時間還流した。
Step 1: Synthesis of Complex (A) Iridium chloride trihydrate was added to a solution of 18 g of 2-phenyl- (2,4,6-trimethylphenyl) -1H-imidazole in 350 ml of 2-ethoxyethanol under a nitrogen atmosphere. 8.1 g and 100 ml of water were added and refluxed for 5 hours under a nitrogen atmosphere.
反応液を冷却し、メタノール500mlを加え、析出した結晶を濾取した。得られた結晶を更にメタノールで洗浄し、乾燥後15.2gの錯体(A)を得た。 The reaction solution was cooled, 500 ml of methanol was added, and the precipitated crystals were collected by filtration. The obtained crystals were further washed with methanol and dried to obtain 15.2 g of the complex (A).
工程2:例示化合物Ia−1の合成
アルゴン雰囲気化、1−ブロモベンゼン260mgをヘキサン40mlに溶解した溶液に、n−BuLiのヘキサン溶液0.6mlを滴下した。
Step 2: Synthesis of Exemplified Compound Ia-1 Argon atmosphere, 0.6 ml of n-BuLi in hexane was added dropwise to a solution of 260 mg of 1-bromobenzene dissolved in 40 ml of hexane.
室温で1時間撹拌した後、N,N−ジイソプロピルカルボジイミド200mgを滴下した。更に30分撹拌を継続した後、先に合成した錯体(A)1.2gのヘキサン溶液(60ml)を滴下した。 After stirring at room temperature for 1 hour, 200 mg of N, N-diisopropylcarbodiimide was added dropwise. After further stirring for 30 minutes, a hexane solution (60 ml) of 1.2 g of the previously synthesized complex (A) was added dropwise.
80℃で8時間撹拌を継続した後、反応液を冷却し、次いで溶媒を減圧留去した。 After stirring at 80 ° C. for 8 hours, the reaction solution was cooled, and then the solvent was distilled off under reduced pressure.
残渣をジエチルエーテルで洗浄し、乾燥した。更に塩化メチレンを用い、シリカゲルクロマトグラフィーで精製する事により、400mgの例示化合物Ia−1を得た。 The residue was washed with diethyl ether and dried. Further, 400 mg of Exemplified Compound Ia-1 was obtained by purifying by silica gel chromatography using methylene chloride.
例示化合物Ia−12の構造は、NMR(核磁気共鳴法)及びマススペクトルで確認した。 The structure of Exemplified Compound Ia-12 was confirmed by NMR (nuclear magnetic resonance method) and mass spectrum.
本発明に係る一般式(I)、一般式(Ia)〜(Ie)のいずれかで表されるその他の化合物(金属錯体)についても、上記の合成例と同様の合成方法を用い、適切な原料を用いることで収率良く合成することができる。 For other compounds (metal complexes) represented by any one of the general formula (I) and general formulas (Ia) to (Ie) according to the present invention, the same synthesis method as in the above synthesis example is used, and It can be synthesized with good yield by using raw materials.
《有機EL素子の構成層》
本発明の有機EL素子の構成層について説明する。本発明において、有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
<< Constituent layers of organic EL elements >>
The constituent layers of the organic EL element of the present invention will be described. In this invention, although the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below, this invention is not limited to these.
(i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
本発明の有機EL素子においては、青色発光層の発光極大波長は430nm〜480nmにあるものが好ましく、緑色発光層は発光極大波長が510nm〜550nm、赤色発光層は発光極大波長が600nm〜640nmの範囲にある単色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置であることが好ましい。また、これらの少なくとも3層の発光層を積層して白色発光層としたものであってもよい。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。本発明の有機EL素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
(I) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (iv) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode In the organic EL device of the present invention, the blue light emitting layer preferably has a light emission maximum wavelength of 430 nm to 480 nm, and the green light emitting layer has a light emission maximum wavelength of 510 nm to 550 nm, The red light emitting layer is preferably a monochromatic light emitting layer having a light emission maximum wavelength in the range of 600 nm to 640 nm, and is preferably a display device using these. Alternatively, a white light emitting layer may be formed by laminating at least three light emitting layers. Further, a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers. The organic EL element of the present invention is preferably a white light emitting layer, and is preferably a lighting device using these.
本発明の有機EL素子を構成する各層について説明する。 Each layer which comprises the organic EL element of this invention is demonstrated.
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
<Light emitting layer>
The light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2nm〜5μmの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは2nm〜200nmの範囲に調整され、特に好ましくは、10nm〜20nmの範囲である。 The total film thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the uniformity of the film, preventing unnecessary application of high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the drive current. It is preferable to adjust in the range of 2 nm to 5 μm, more preferably in the range of 2 nm to 200 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 20 nm.
発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。 For the production of the light-emitting layer, a light-emitting dopant or a host compound, which will be described later, is formed by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink-jet method. it can.
本発明の有機EL素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント(リン光ドーパント(リン光発光性ドーパントともいう)や蛍光ドーパント等)の少なくとも1種類とを含有することが好ましい。 The light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains a light emitting host compound and at least one kind of light emitting dopant (such as a phosphorescent dopant (also referred to as a phosphorescent dopant) or a fluorescent dopant).
(ホスト化合物(発光ホスト等ともいう))
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
(Host compound (also called luminescent host))
The host compound used in the present invention will be described.
ここで、本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物の内でその層中での質量比が20%以上であり、且つ室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。 Here, the host compound in the present invention is a phosphorescent quantum yield of phosphorescence emission at a room temperature (25 ° C.) having a mass ratio of 20% or more in the compound contained in the light emitting layer. Is defined as a compound of less than 0.1. The phosphorescence quantum yield is preferably less than 0.01. Moreover, it is preferable that the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で併用してもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子をさらに高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。 As the host compound, known host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the efficiency of the organic EL element can be further increased. Moreover, it becomes possible to mix different light emission by using multiple types of light emission dopants mentioned later, and, thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.
また、本発明に用いられる発光ホストは、低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよく、このような化合物を1種または複数種用いても良い。 The light emitting host used in the present invention may be a low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). Of course, one or more of such compounds may be used.
併用してもよい公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。 As a known host compound that may be used in combination, a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。 Specific examples of known host compounds include compounds described in the following documents.
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。 JP-A-2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579, 2002-105445 gazette, 2002-343568 gazette, 2002-141173 gazette, 2002-352957 gazette, 2002-203683 gazette, 2002-363227 gazette, 2002-231453 gazette, No. 003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060, No. 2002. -302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
有機EL素子の発光寿命を改善する上で、理由は定かではないが、ホスト化合物が、部分構造としてジベンゾフラン構造若しくは、ジベンゾチオフェン構造、フルオレン構造の何れかを有するホスト化合物である事が好ましい。 In order to improve the light emission lifetime of the organic EL device, the reason is not clear, but the host compound is preferably a host compound having a dibenzofuran structure, a dibenzothiophene structure, or a fluorene structure as a partial structure.
以下に、本発明に好ましく用いられるホスト化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Although the specific example of the host compound preferably used for this invention below is shown, this invention is not limited to these.
(発光ドーパント)
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
(Luminescent dopant)
The light emitting dopant according to the present invention will be described.
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう)、リン光ドーパント(リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう)を用いることができるが、より発光効率の高い有機EL素子を得る観点からは、本発明の有機EL素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント(単に、発光材料ということもある)としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光ドーパントを含有することが好ましい。 As the light-emitting dopant according to the present invention, a fluorescent dopant (also referred to as a fluorescent compound) or a phosphorescent dopant (also referred to as a phosphorescent emitter, a phosphorescent compound, a phosphorescent compound, or the like) can be used. From the viewpoint of obtaining an organic EL device with high luminous efficiency, the light emitting dopant used in the light emitting layer or the light emitting unit of the organic EL device of the present invention (sometimes simply referred to as a light emitting material) contains the above host compound. At the same time, it is preferable to contain a phosphorescent dopant.
(リン光ドーパント)
本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。
(Phosphorescent dopant)
The phosphorescent dopant according to the present invention will be described.
本発明に係るリン光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。 The phosphorescent dopant according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, the phosphorescent dopant is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.) and has a phosphorescence quantum yield of 25. Although it is defined as a compound of 0.01 or more at ° C., a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。 The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.
リン光ドーパントの発光は原理としては2種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こりリン光ドーパントからの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。 There are two types of light emission of phosphorescent dopants in principle. One is the recombination of carriers on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent dopant. The energy transfer type that obtains light emission from the phosphorescent dopant, and the other is that the phosphorescent dopant becomes a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent dopant, and light emission from the phosphorescent dopant is obtained. Although it is a trap type, in any case, the excited state energy of the phosphorescent dopant is required to be lower than the excited state energy of the host compound.
リン光ドーパントは、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。 The phosphorescent dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
本発明に係るリン光ドーパントは、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent dopant according to the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex compound), Rare earth complexes, most preferably iridium compounds.
本発明に係るリン光ドーパントとして用いられる化合物としては、上記の本発明に係る一般式(I)及び(Ia)〜(Ie)のいずれかで表される遷移金属錯体化合物が用いられるが、以下に示すような従来公知の発光ドーパントを併用してもよい。 As the compound used as the phosphorescent dopant according to the present invention, a transition metal complex compound represented by any one of the general formulas (I) and (Ia) to (Ie) according to the present invention is used. A conventionally known light-emitting dopant as shown in FIG.
(蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう))
蛍光ドーパント(蛍光性化合物)としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
(Fluorescent dopant (also called fluorescent compound))
Fluorescent dopants (fluorescent compounds) include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes Examples thereof include dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
次に、本発明の有機EL素子の構成層として用いられる、注入層、阻止層、電子輸送層等について説明する。 Next, an injection layer, a blocking layer, an electron transport layer, and the like used as a constituent layer of the organic EL element of the present invention will be described.
《注入層:電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
<< Injection layer: electron injection layer, hole injection layer >>
The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, it exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. May be.
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。 An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。 The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, copper phthalocyanine is used. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。 The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc. Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. . The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm although it depends on the material.
《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
<Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer>
The blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258, 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued by NTT, Inc. on November 30, 1998). There is a hole blocking (hole blocking) layer.
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。 The hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。 Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed.
本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。 The hole blocking layer of the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体(カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭素原子のいずれかひとつが窒素原子で置き換わったものを示す)を含有することが好ましい。 The hole blocking layer contains the carbazole derivative, carboline derivative, or diazacarbazole derivative (shown in which any one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carboline derivative is replaced by a nitrogen atom). It is preferable to contain.
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の50質量%以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが0.3eV以上大きいことが好ましい。 In the present invention, when a plurality of light emitting layers having different light emission colors are provided, the light emitting layer having the shortest wavelength of light emission is preferably closest to the anode among all the light emitting layers. In this case, it is preferable to additionally provide a hole blocking layer between the shortest wave layer and the light emitting layer next to the anode next to the anode. Furthermore, it is preferable that 50% by mass or more of the compound contained in the hole blocking layer provided at the position has an ionization potential of 0.3 eV or more larger than the host compound of the shortest wave emitting layer.
イオン化ポテンシャルは化合物のHOMO(最高被占分子軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。 The ionization potential is defined by the energy required to emit an electron at the HOMO (highest occupied molecular orbital) level of the compound to the vacuum level, and can be obtained by the following method, for example.
(1)米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98、Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用い、キーワードとしてB3LYP/6−31G*を用いて構造最適化を行うことにより算出した値(eV単位換算値)の小数点第2位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。 (1) Using Gaussian 98 (Gaussian 98, Revision A.11.4, MJ Frisch, et al, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2002.), a molecular orbital calculation software manufactured by Gaussian, USA The ionization potential can be obtained as a value obtained by rounding off the second decimal place of the value (eV unit converted value) calculated by performing structural optimization using B3LYP / 6-31G *. This calculation value is effective because the correlation between the calculation value obtained by this method and the experimental value is high.
(2)イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Model AC−1」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。 (2) The ionization potential can also be obtained by a method of directly measuring by photoelectron spectroscopy. For example, a method known as ultraviolet photoelectron spectroscopy can be suitably used by using a low energy electron spectrometer “Model AC-1” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。 On the other hand, the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved.
また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは3nm〜100nmであり、更に好ましくは5nm〜30nmである。 Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed. The film thickness of the hole blocking layer and the electron transport layer according to the present invention is preferably 3 nm to 100 nm, and more preferably 5 nm to 30 nm.
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
《Hole transport layer》
The hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。 The hole transport material has any one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。 The above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、更には米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。 Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl; N, N'-diphenyl-N, N'- Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4′-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, and also two of those described in US Pat. No. 5,061,569. Having a condensed aromatic ring in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-3086 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 8 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.
更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。 Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used. In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、所謂p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。 JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. A so-called p-type hole transport material as described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used. In the present invention, these materials are preferably used because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5nm〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5 nm-200 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 Alternatively, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a hole transport layer having such a high p property because a device with lower power consumption can be produced.
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
《Electron transport layer》
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。 Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. As long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like.
更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
また8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。 Also, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum, Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Cu , Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as an electron transport material.
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。 In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor such as n-type-Si, n-type-SiC, etc. as in the case of the hole injection layer and the hole transport layer. Can also be used as an electron transporting material.
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5nm〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5 nm-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 Further, an electron transport layer having a high n property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
本発明においては、このようなn性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。 In the present invention, it is preferable to use an electron transport layer having such a high n property because an element with lower power consumption can be manufactured.
《陽極》
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。
"anode"
As the anode in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。 Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used. For the anode, these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or when pattern accuracy is not so high (about 100 μm or more) A pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material.
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1000nm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。 Or when using the substance which can be apply | coated like an organic electroconductivity compound, wet film-forming methods, such as a printing system and a coating system, can also be used. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance be greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 200 nm.
《陰極》
一方、陰極としては仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
"cathode"
On the other hand, as the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。尚、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。 The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as a cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 nm to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission luminance is improved, which is convenient.
また、陰極に上記金属を1nm〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。 Moreover, after producing the said metal by the film thickness of 1 nm-20 nm to a cathode, the transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
《支持基板》
本発明の有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等とも言う)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
《Support substrate》
As a support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention, there is no particular limitation on the type of glass, plastic, etc. May be opaque. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.
樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。 Examples of the resin film include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Can be mentioned.
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m2・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、更には、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、10−3ml/(m2・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、10−5g/(m2・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。 On the surface of the resin film, an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both may be formed. Water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992. , Relative humidity (90 ± 2)% RH) is preferably 0.01 g / (m 2 · 24 h) or less, and further, oxygen measured by a method according to JIS K 7126-1987. A high barrier film having a permeability of 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · atm) or less and a water vapor permeability of 10 −5 g / (m 2 · 24 h) or less is preferable.
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。 As a material for forming the barrier film, any material may be used as long as it has a function of suppressing entry of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used. Further, in order to improve the brittleness of the film, it is more preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and organic material layers. Although there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking order of an inorganic layer and an organic layer, It is preferable to laminate | stack both alternately several times.
バリア膜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、分子線エピタキシー法、クラスタ−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、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。 The method for forming the barrier film is not particularly limited. For example, the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma weight A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, and the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.
不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。 Examples of the opaque support substrate include metal plates such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, and ceramic substrates.
本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。 The external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more.
ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。 Here, the external extraction quantum efficiency (%) = the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element × 100.
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。 In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
《封止》
本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
<Sealing>
As a sealing means used for this invention, the method of adhere | attaching a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive agent can be mentioned, for example.
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。 As a sealing member, it should just be arrange | positioned so that the display area | region of an organic EL element may be covered, and concave plate shape or flat plate shape may be sufficient. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。 Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film. Examples of the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz. Examples of the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone. Examples of the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。 In the present invention, a polymer film and a metal film can be preferably used because the element can be thinned.
更には、ポリマーフィルムは、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m2・24h・atm)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。 Furthermore, the polymer film has an oxygen permeability of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · atm) or less measured by a method according to JIS K 7126-1987, and a method according to JIS K 7129-1992. It is preferable that the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity (90 ± 2)% RH) measured in (1) is 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less.
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。 For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.
接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。 Specific examples of the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. be able to. Moreover, heat | fever and chemical curing types (two-component mixing), such as an epoxy type, can be mentioned. Moreover, hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned. Moreover, a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。 In addition, since an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesive-hardened from room temperature to 80 degreeC is preferable. A desiccant may be dispersed in the adhesive.
封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。 Application | coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print like screen printing.
また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。 In addition, it is also preferable that the electrode and the organic layer are coated on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate to form a sealing film. . In this case, the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜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、分子線エピタキシー法、クラスタ−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、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。 Further, in order to improve the brittleness of the film, it is preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of organic materials. The method for forming these films is not particularly limited. For example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster-ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma A polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。 In the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element, an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase. preferable. A vacuum is also possible. Moreover, a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。 Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate). Etc.), metal halides (eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.), perchloric acids (eg perchloric acid) Barium, magnesium perchlorate, and the like), and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.
《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
《Protective film, protective plate》
In order to increase the mechanical strength of the element, a protective film or a protective plate may be provided on the outer side of the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween or on the sealing film. In particular, when the sealing is performed by the sealing film, the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate. As a material that can be used for this, the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, and the like used for the sealing can be used, but the polymer film is light and thin. Is preferably used.
《光取り出し》
有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から20%程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
《Light extraction》
The organic EL element emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index is about 1.7 to 2.1) and can extract only about 15% to 20% of the light generated in the light emitting layer. It is generally said. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle θ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be taken out of the device, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because the light is totally reflected between the light and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the direction of the element side surface.
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(特開昭63−314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(特開平1−220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(特開昭62−172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)等がある。 As a method for improving the light extraction efficiency, for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate to prevent total reflection at the interface between the transparent substrate and the air (US Pat. No. 4,774,435), A method of improving efficiency by providing a light collecting property to a substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 63-314795), a method of forming a reflective surface on a side surface of an element (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220394), and light emission from a substrate A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the bodies (Japanese Patent Laid-Open No. 62-172691), a flat having a lower refractive index between the substrate and the light emitter than the substrate A method of introducing a layer (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-202827), a method of forming a diffraction grating between any one of a substrate, a transparent electrode layer and a light emitting layer (including between the substrate and the outside) (Japanese Patent Laid-Open No. 11-283951) Gazette).
本発明においては、これらの方法を本発明の有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。 In the present invention, these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention. However, a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or a substrate, transparent A method of forming a diffraction grating between any layers of the electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used.
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。 In the present invention, by combining these means, it is possible to obtain an element having higher luminance or durability.
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。 When a medium having a low refractive index is formed between the transparent electrode and the transparent substrate with a thickness longer than the wavelength of light, the light extracted from the transparent electrode has a higher extraction efficiency to the outside as the refractive index of the medium is lower.
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5〜1.7程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましい。また、更に1.35以下であることが好ましい。 Examples of the low refractive index layer include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less. Further, it is preferably 1.35 or less.
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。 The thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave that has exuded by evanescent enters the substrate.
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が1次の回折や2次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。 The method of introducing a diffraction grating into an interface or any medium that causes total reflection is characterized by a high effect of improving light extraction efficiency. This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction such as first-order diffraction and second-order diffraction. Light that cannot be emitted due to total internal reflection between layers is diffracted by introducing a diffraction grating in any layer or medium (in a transparent substrate or transparent electrode), and the light is removed. I want to take it out.
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な1次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。 The introduced diffraction grating desirably has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. Therefore, the light extraction efficiency does not increase so much.
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。 However, by making the refractive index distribution a two-dimensional distribution, light traveling in all directions is diffracted, and light extraction efficiency is increased.
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。 As described above, the position where the diffraction grating is introduced may be in any of the layers or in the medium (in the transparent substrate or in the transparent electrode), but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated.
このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約1/2〜3倍程度が好ましい。 At this time, the period of the diffraction grating is preferably about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium.
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、2次元的に配列が繰り返されることが好ましい。 The arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated, such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.
《集光シート》
本発明の有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
<Condenser sheet>
The organic EL device of the present invention is processed on the light extraction side of the substrate so as to provide, for example, a microlens array structure, or combined with a so-called condensing sheet, for example, with respect to a specific direction, for example, the device light emitting surface. By condensing in the front direction, the luminance in a specific direction can be increased.
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10μm〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。 As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are two-dimensionally arranged on the light extraction side of the substrate. One side is preferably 10 μm to 100 μm. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate | occur | produce and color, and if too large, thickness will become thick and is not preferable.
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)等を用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。 As the condensing sheet, for example, a sheet that is put into practical use in an LED backlight of a liquid crystal display device can be used. As such a sheet, for example, a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used. As the shape of the prism sheet, for example, the base material may be formed by forming a △ -shaped stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 μm, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may be used.
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)等を用いることができる。 Moreover, in order to control the light emission angle from a light emitting element, you may use together a light diffusing plate and a film with a condensing sheet. For example, a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
《有機EL素子の作製方法》
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極からなる有機EL素子の作製法を説明する。
<< Method for producing organic EL element >>
As an example of the method for producing the organic EL device of the present invention, a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode will be described.
まず適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10nm〜200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ陽極を作製する。 First, a desired electrode material, for example, a thin film made of an anode material is formed on a suitable substrate so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 nm to 200 nm, to form an anode.
次に、この上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物薄膜を形成させる。 Next, organic compound thin films such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, and an electron transport layer, which are organic EL element materials, are formed thereon.
これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法)等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、本発明においてはスピンコート法、インクジェット法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。 As a method for forming each of these layers, there are a vapor deposition method, a wet process (spin coating method, casting method, ink jet method, printing method) and the like as described above, but it is easy to obtain a homogeneous film and it is difficult to generate pinholes. In view of the above, film formation by a coating method such as a spin coating method, an ink jet method, or a printing method is preferable in the present invention.
本発明に係る有機EL材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。 Examples of the liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL material according to the present invention include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene. Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane, and organic solvents such as DMF and DMSO can be used. Moreover, as a dispersion method, it can disperse | distribute by dispersion methods, such as an ultrasonic wave, high shear force dispersion | distribution, and media dispersion | distribution.
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは、50nm〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。 After these layers are formed, a thin film made of a cathode material is formed thereon by 1 μm or less, preferably by a method such as vapor deposition or sputtering so that the film thickness is in the range of 50 nm to 200 nm. By providing, a desired organic EL element can be obtained.
また作製順序を逆にして、陰極、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。 Further, it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron transport layer, the hole blocking layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order. When a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
《用途》
本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
<Application>
The organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources. For example, lighting devices (home lighting, interior lighting), clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light Although the light source of a sensor etc. are mentioned, It is not limited to this, Especially, it can use effectively for the use as a backlight of a liquid crystal display device, and a light source for illumination.
本発明の有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。 In the organic EL element of the present invention, patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned. In the fabrication of the element, a conventionally known method is used. Can do.
本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
The light emission color of the organic EL device of the present invention and the compound according to the present invention is shown in FIG. 4.16 on
また、本発明の有機EL素子が白色素子の場合には、白色とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度がX=0.33±0.07、Y=0.33±0.1の領域内にあることを言う。 Further, when the organic EL element of the present invention is a white element, white means that the chromaticity in the CIE 1931 color system at 1000 cd / m 2 is X when the 2 ° viewing angle front luminance is measured by the above method. = 0.33 ± 0.07 and Y = 0.33 ± 0.1.
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、実施例において用いられる化合物の構造を下記に示す。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to these. Moreover, the structure of the compound used in an Example is shown below.
化合物E−1は、Chem. Commun.,2009,3699-3701に記載の化合物であり、化合物E−2は、国際公開第2006/121811号のcompound Eとして記載の化合物である。 Compound E-1 was prepared according to Chem. Commun. , 2009, 3699-3701, and compound E-2 is a compound described as compound E of WO 2006/121811.
実施例1
《単色発光有機EL素子1−1の作製》
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
Example 1
<< Preparation of Monochromatic Light-Emitting Organic EL Element 1-1 >>
Transparent support provided with this ITO transparent electrode after patterning on a substrate (NH45 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) formed by depositing 100 nm of ITO (indium tin oxide) on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode The substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes.
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてH−2を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにBAlqを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較化合物Ir−1を100mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。 This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, while 200 mg of α-NPD was put in a molybdenum resistance heating boat, and 200 mg of H-2 as a host compound was put in another resistance heating boat made of molybdenum. 200 mg of BAlq is put into another molybdenum resistance heating boat, 100 mg of comparative compound Ir-1 is put into another resistance heating boat made of molybdenum, and 200 mg of Alq 3 is put into another resistance heating boat made of molybdenum, and attached to the vacuum deposition apparatus. It was.
次いで、真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し、膜厚40nmの正孔輸送層を設けた。 Next, after reducing the vacuum chamber to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing α-NPD was heated by heating, and deposited on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec. The hole transport layer was provided.
更に、H−2と比較化合物Ir−1の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.012nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して、膜厚40nmの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。 Further, the heating boat containing H-2 and comparative compound Ir-1 was energized and heated, and co-deposited on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / second and 0.012 nm / second, respectively. A light emitting layer having a thickness of 40 nm was provided. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
更に、BAlqの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層の上に蒸着して膜厚10nmの正孔阻止層を設けた。 Further, the heating boat containing BAlq was energized and heated, and was deposited on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a 10 nm thick hole blocking layer.
その上に、更に、Alq3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記正孔阻止層の上に蒸着して更に膜厚40nmの電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。 In addition, the heating boat containing Alq 3 is further energized and heated, and deposited on the hole blocking layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to further provide an electron transport layer having a thickness of 40 nm. It was. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
次に、電子輸送層の上にステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム0.5nm及び陰極としてアルミニウム110nmを蒸着、成膜して陰極を形成し、有機EL素子1−1を作製した。 Next, a square perforated mask having substantially the same shape as the transparent electrode made of stainless steel was placed on the electron transport layer, and 0.5 nm of lithium fluoride was deposited as a cathode buffer layer and 110 nm of aluminum was deposited as a cathode. A cathode was formed, and an organic EL element 1-1 was produced.
《有機EL素子1−2〜1−25の作製》
有機EL素子1−1の作製において、発光層のホスト化合物であるH−2、ドーパント化合物である比較化合物Ir−1を表6に示す化合物に置き換え、表6記載のドーピング濃度となるように蒸着速度を調整した以外は同様にして、有機EL素子1−2〜1−25を作製した。
<< Production of Organic EL Elements 1-2 to 1-25 >>
In the production of the organic EL device 1-1, H-2 as the host compound of the light emitting layer and the comparative compound Ir-1 as the dopant compound were replaced with the compounds shown in Table 6, and vapor deposition was performed so that the doping concentrations shown in Table 6 were obtained. Organic EL elements 1-2 to 1-25 were produced in the same manner except that the speed was adjusted.
《有機EL素子の評価》
得られた有機EL素子1−1〜1−25を評価するに際しては、作製後の各有機EL素子の非発光面(陰極側)を、厚み300μmのガラス基板を封止用ガラスカバーとして用いて、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラスカバー側からUV光を照射して、硬化させて、封止して、図1、図2に示すような照明装置を形成して評価した。
<< Evaluation of organic EL elements >>
When evaluating the obtained organic EL elements 1-1 to 1-25, the non-light-emitting surface (cathode side) of each organic EL element after production was used using a glass substrate having a thickness of 300 μm as a glass cover for sealing. Then, an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around the periphery, and this is placed on the cathode so as to be in close contact with the transparent support substrate and irradiated with UV light from the glass cover side. Then, it was cured and sealed, and an illumination device as shown in FIGS. 1 and 2 was formed and evaluated.
図1は照明装置の概略図を示し、有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている(なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機EL素子101を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で行った)。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a lighting device, in which an
図2は照明装置の断面図を示し、105は陰極、106は有機EL層、107は透明電極付きガラス基板を示す。なお、ガラスカバー102内には窒素ガス108が充填され、捕水剤109が設けられている。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the lighting device, 105 is a cathode, 106 is an organic EL layer, and 107 is a glass substrate with a transparent electrode. The
《外部取り出し量子効率及び駆動電圧の評価》
各有機EL素子を室温(約23〜25℃)、初期輝度4000cd/m2を与える電流で定電流駆動して、点灯開始直後の駆動電流[mA]を測定することにより、外部取り出し量子効率(η)を算出した。ここで、発光輝度の測定はCS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。
<< Evaluation of external extraction quantum efficiency and driving voltage >>
Each organic EL element is driven at a constant current with a current that gives room temperature (about 23 to 25 ° C.) and an initial luminance of 4000 cd / m 2, and the drive current [mA] immediately after the start of lighting is measured, whereby the external extraction quantum efficiency ( η) was calculated. Here, CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing) was used for measurement of light emission luminance.
また、同時に点灯開始直後の駆動電圧を測定した。 At the same time, the drive voltage immediately after the start of lighting was measured.
《半減寿命》
下記に示す測定法に従って、半減寿命の評価を行った。
《Half life》
The half-life was evaluated according to the measurement method shown below.
各有機EL素子を室温(約23〜25℃)、初期輝度4000cd/m2を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の1/2(2000cd/m2)になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。 Each organic EL element is driven at a constant current with a current that gives an initial luminance of 4000 cd / m 2 at room temperature (about 23 to 25 ° C.), and a time that is ½ (2000 cd / m 2 ) of the initial luminance is obtained. A measure of half-life.
《駆動電圧上昇》
半減寿命の評価を行った素子について、輝度半減時の駆動電圧を測定し、評価開始時の駆動電圧との差を求め駆動電圧上昇とした。
《Driving voltage rise》
About the element which evaluated half life, the drive voltage at the time of half brightness was measured, the difference with the drive voltage at the time of an evaluation start was calculated | required, and it was set as the drive voltage raise.
《DS発生(ダークスポット)評価》
各有機EL素子を室温下、初期輝度4000cd/m2を与える電流で定電流駆動して連続点灯を行った際の発光面を目視で評価した。無作為に抽出した10人による目視評価で連続点灯時間10時間経過後の各素子において
×:ダークスポットを確認した人数が5人以上の場合
△:ダークスポットを確認した人数が1−4人の場合
○:ダークスポットを確認した人数が0人の場合
とした。
《DS generation (dark spot) evaluation》
The light emitting surface when each organic EL element was continuously lit by driving at a constant current with a current giving an initial luminance of 4000 cd / m 2 at room temperature was visually evaluated. In each element after 10 hours of continuous lighting time by visual evaluation by 10 randomly extracted people ×: When the number of confirmed dark spots is 5 or more Δ: Number of confirmed dark spots is 1-4 Case ○: The case where the number of people who confirmed the dark spot was zero.
評価結果を表6に示す。 The evaluation results are shown in Table 6.
表6から、比較の素子に比べて、本発明の有機EL素子は、外部取り出し量子効率が高く、駆動電圧も低い、それに伴って長寿命であることが明らかである。また、半減寿命評価後の駆動電圧の上昇が抑えられ、ダークスポットの生成も抑えられていることもわかる。 From Table 6, it is clear that the organic EL device of the present invention has a high external extraction quantum efficiency and a low driving voltage as compared with the comparative device, and accordingly has a long life. It can also be seen that the increase in drive voltage after half-life evaluation is suppressed, and the generation of dark spots is also suppressed.
特に、高濃度にドーピングした際に、発光時の効率が向上し、さらに高輝度駆動時の発光寿命の改善がみられる。 In particular, when doping is performed at a high concentration, the efficiency at the time of light emission is improved, and further, the light emission lifetime at the time of high luminance driving is improved.
実施例2
《白色発光有機EL素子2−1の作製》
実施例1の有機EL素子1−1の作製に用いた透明電極基板の電極を50mm×50mmにパターニングし、その上に実施例1と同様に正孔輸送層としてα−NPDを25nmの厚さで成膜し、更に、H−10の入った前記加熱ボートと比較化合物E−2の入ったボート及びIr−9の入ったボートを各々独立に通電して、発光ホストであるH−6と発光ドーパントとして比較化合物E−2、及びIr−9の蒸着速度が100:6:0.6になるように調節し、膜厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
Example 2
<< Preparation of White Light-Emitting Organic EL Element 2-1 >>
The electrode of the transparent electrode substrate used for the production of the organic EL element 1-1 of Example 1 was patterned to 50 mm × 50 mm, and α-NPD having a thickness of 25 nm was formed thereon as a hole transport layer similarly to Example 1. In addition, the heating boat containing H-10, the boat containing the comparative compound E-2, and the boat containing Ir-9 were energized independently to produce H-6 as a light-emitting host. The vapor deposition rate of Comparative Compound E-2 and Ir-9 as the light emitting dopant was adjusted to 100: 6: 0.6, vapor deposition was performed to a thickness of 30 nm, and a light emitting layer was provided.
次いで、BAlqを10nm成膜して正孔阻止層を設けた。更に、Alq3を40nmで成膜し電子輸送層を設けた。 Next, 10 nm of BAlq was deposited to provide a hole blocking layer. Furthermore, it was deposited Alq 3 at 40nm an electron transporting layer.
次に、実施例1と同様に電子輸送層の上にステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム0.5nm及び陰極としてアルミニウム150nmを蒸着、成膜した。 Next, as in Example 1, a square perforated mask having the same shape as the transparent electrode made of stainless steel was placed on the electron transport layer, and lithium fluoride 0.5 nm as the cathode buffer layer and aluminum 150 nm as the cathode. Vapor deposition and film formation were performed.
《有機EL素子2−2〜2−23の作製》
有機EL素子2−1の作製において、発光層のホスト化合物であるH−6、ドーパント化合物であるIr−9および比較化合物E−2の中、H−6及びE−2を表7に示す化合物に置き換え、Ir−9は一定とし、表7記載のドーピング濃度となるように蒸着速度を調整した以外は同様にして、有機EL素子2−2〜2−23を作製した。
<< Production of Organic EL Elements 2-2 to 2-23 >>
In the production of the organic EL element 2-1, the compound shown in Table 7 represents H-6 and E-2 among H-6 which is a host compound of the light emitting layer, Ir-9 which is a dopant compound and comparative compound E-2. The organic EL elements 2-2 to 2-23 were produced in the same manner except that Ir-9 was constant and the deposition rate was adjusted so that the doping concentrations shown in Table 7 were obtained.
《有機EL素子の評価》
得られた有機EL素子2−2〜2−23を評価するに際しては、実施例1と同様にして白色照明装置を作製し、同様の評価を行った。
<< Evaluation of organic EL elements >>
When evaluating the obtained organic EL elements 2-2 to 2-23, a white lighting device was produced in the same manner as in Example 1, and the same evaluation was performed.
得られた結果を表7に示す。 The results obtained are shown in Table 7.
表7から、比較の素子に比べて、本発明の有機EL素子は、外部取り出し量子効率が高く、駆動電圧も低い、それに伴って長寿命であることがわかる。さらに、半減寿命評価後の駆動電圧の上昇が抑えられ、ダークスポットの生成も抑えられていることもわかる。 From Table 7, it can be seen that the organic EL device of the present invention has a high external extraction quantum efficiency and a low driving voltage as compared with the comparative device, and accordingly has a long life. It can also be seen that the drive voltage rise after the half-life evaluation is suppressed, and the generation of dark spots is also suppressed.
特に、高濃度にドーピングした際に、高輝度発光時の効率が向上し、さらに高輝度駆動時の発光寿命の改善がみられる。 In particular, when doping is performed at a high concentration, the efficiency at the time of light emission with high luminance is improved, and the light emission life at the time of driving with high luminance is further improved.
101 有機EL素子
102 ガラスカバー
105 陰極
106 有機EL層
107 透明電極付きガラス基板
108 窒素ガス
109 捕水剤
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該発光層が、下記一般式(I)で表される化合物を少なくとも1種含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
The light emitting layer contains at least one compound represented by the following general formula (I).
また、一般式(Ia)において、R1からR6及びArは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Ib)において、R2〜R10は、互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Ic)において、R1〜R4、R11、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Id)において、R1〜R4、R12、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。一般式(Ie)において、R1〜R4、Arは互いに連結して、環状構造を形成しても良い。〕 The organic material according to claim 1, wherein the light emitting layer contains at least one compound represented by the following general formula (Ia), (Ib), (Ic), (Id) or (Ie). Electroluminescence element.
In the general formula (Ia), R 1 to R 6 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Ib), R 2 to R 10 may be connected to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Ic), R 1 to R 4 , R 11 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Id), R 1 to R 4 , R 12 and Ar may be linked to each other to form a cyclic structure. In the general formula (Ie), R 1 to R 4 and Ar may be connected to each other to form a cyclic structure. ]
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