JP5671248B2 - 有機薄膜及び有機電界発光素子 - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
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また、発光材料をホスト材料中にドープした発光層を用いるドープ型素子が広く採用されている。
特許文献1及び2には、白色発光を示すEL素子が記載されている。
特許文献1では発光層にモノマー発光材料と凝集体発光材料とを併用して、凝集体発光材料からの発光がモノマー発光材料からの発光よりエネルギーが低く、かつ両発光体からの複合発光が可視スペクトルを包含して白色発光をもたらすEL素子が記載されている。
また、特許文献2には、第一の発光層からは青色発光が、第二の発光層からは緑色発光と赤色(若しくはオレンジ色)発光が得られ、その結果、白色光が得られるEL素子が記載されている。
本発明は、上記課題を解決するためになされてものであり、前記白金錯体のみを発光材料として用いることで、素子構成の単純化、電流密度や使用時間に依存しない発光色の獲得、更に、発光効率が高くかつ幅広い発光色、特にさまざまな色温度の異なる白色光を得ることができる有機薄膜、及び有機電界発光素子を提供することを目的とする。
〔1〕
白金錯体、及びホスト材料を含む有機薄膜であって、該白金錯体が440nm以上480nm以下の範囲にモノマー発光に由来する発光極大波長を有し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にエキシマー発光に由来する発光極大波長を有しており、前記白金錯体が、下記一般式(A)で表される有機薄膜。
〔2〕
前記一般式(A)において、QA1、CA1及び窒素原子により形成される含窒素ヘテロ環、並びにQA2、CA2及び窒素原子により形成される含窒素ヘテロ環の少なくとも一方が、ピラゾール環又はイミダゾール環である上記〔1〕に記載の有機薄膜。
〔3〕
前記一般式(A)が、下記一般式(1)〜(3)のいずれかである上記〔1〕又は〔2〕に記載の有機薄膜。
〔4〕
前記ホスト材料が下記一般式(4−1)又は(4−2)で表される化合物である上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の有機薄膜。
〔5〕
前記ホスト材料がアリールアミン化合物である上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の有機薄膜。
〔6〕
前記ホスト材料がケイ素を含む有機化合物である上記〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の有機薄膜。
〔7〕
基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも一層に、白金錯体、及びホスト材料を含み、該白金錯体が440nm以上480nm以下の範囲にモノマー発光に由来する発光極大波長を有し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にエキシマー発光に由来する発光極大波長を有しており、前記白金錯体が、下記一般式(A)で表される有機電界発光素子。
〔8〕
前記一般式(A)において、QA1、CA1及び窒素原子により形成される含窒素ヘテロ環、並びにQA2、CA2及び窒素原子により形成される含窒素ヘテロ環の少なくとも一方が、ピラゾール環又はイミダゾール環である上記〔7〕に記載の有機電界発光素子。
〔9〕
前記一般式(A)が、下記一般式(1)〜(3)のいずれかである上記〔7〕又は〔8〕に記載の有機電界発光素子。
〔10〕
前記ホスト材料が下記一般式(4−1)又は(4−2)で表される化合物であることを特徴とする上記〔7〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔11〕
前記ホスト材料がアリールアミン化合物である上記〔7〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子
〔12〕
前記ホスト材料がケイ素を含む有機化合物である上記〔7〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子
〔13〕
前記上記〔7〕〜〔12〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を含む発光装置。
〔14〕
前記上記〔7〕〜〔12〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を含む照明装置。
本発明において、上記アルキル基等の置換基の「炭素数」とは、アルキル基等の置換基が他の置換基によって置換されてもよい場合も含み、当該他の置換基の炭素数も包含する意味で用いる。
また、本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも一層に、白金錯体、及びホスト材料を含む有機電界発光素子であって、該白金錯体は、440nm以上480nm以下の範囲に青色のモノマー発光を示し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にブロードなエキシマー発光を示す。
本発明における有機薄膜は、白金錯体、及びホスト材料を含む有機薄膜であって、該白金錯体が440nm以上480nm以下の範囲にモノマー発光に由来する発光極大波長を有し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にエキシマー発光に由来する発光極大波長を有しており、前記白金錯体が、下記一般式(A)で表される。
本発明における白金錯体は、0.01〜1質量%の希薄溶液(溶媒は特に限定されないが、ジクロロメタン又はクロロホルムが好ましい。)条件で440nm以上480nm以下の範囲に青色のモノマー発光を示し、かつ、有機薄膜において、ホスト濃度に対する前記白金錯体の濃度を漸増させたとき(濃度範囲は特に限定されない。)、440nm以上480nm以下の範囲の前記モノマー発光強度に対して、530nm以上650nm以下の範囲のブロードなエキシマー発光強度の比率が漸増する特徴を有する白金錯体であることが好ましい。
また、四座配位子の中でも一般式(A)で表される構造とすることで、更に熱失活パスが少なく、発光効率により優れると考えられる。
また、一般式(A)で表される白金錯体は熱安定性にも優れる。
一般式(A)中、CA1及びCA2は各々独立に窒素原子又は炭素原子を表す。
該含窒素ヘテロ環は置換基を有してもよい。置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表される置換基が挙げられ、好ましくはアルキル基、アルキルオキシ基、シアノ基、トリフルオロメチル基、アリール基、ヘテロアリール基、フッ素原子、アミノ基である。
本明細書において、置換基群Aは以下の置換基を表す。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばアセチル、ホルミルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)、ホスホリル基(例えばジフェニルホスホリル基、ジメチルホスホリル基などが挙げられる。)が挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。
連結基群A
置換基群Bは、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アミノ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基、ヒドロキシ基、メルカプト基であり、より好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルキルオキシ基、アリールオキシ基であり、更に好ましくはアルキル基、アリール基である。
前記−Si(R87)(R88)−において、R87及びR88は好ましくは水素原子又は置換基群Bから選ばれる置換基である。
前記−Ge(R89)(R810)−において、R89及びR810は好ましくは水素原子又は置換基群Bから選ばれる置換基である。
前記−N(R811)−において、R811は好ましくは水素原子又はアルキル基、シクロアルキル基、アリール基であり、より好ましくは、アルキル基、アリール基であり、更に好ましくはアリール基である。
前記−P(R812)−において、R812の好ましい範囲は前記R811の好ましい範囲と同義である。
PA2及びPA3は芳香族環又は芳香族ヘテロ環を表し、該環は置換基を有してもよい。また該置換基のうち少なくとも2つが結合し縮環を形成してもよい。該芳香族環又は芳香族ヘテロ環としてはベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピロール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられ、より好ましくは、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ジベンゾフラン環、カルバゾール環、カルボリン環、フルオレン環、であり、特に好ましくは、ベンゼン環、ピリジン環、ジベンゾフラン環、カルバゾール環である。
該環の置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表される置換基が挙げられ、隣り合う置換基が連結して環を形成しても良い。好ましくはアルキル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、アリール基、ヘテロアリール基、フッ素原子であり、特に好ましくはシアノ基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。
A11、A12がCR111を表す場合、R111は水素原子又は置換基を表す。置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表される置換基が挙げられる。R111は水素原子、アルキル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、アリール基、ヘテロアリール基、フッ素原子であることが好ましく、水素原子、アルキル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、アリール基であることがより好ましく、シアノ基、トリフルオロメチル基であることが更に好ましい。R111は、R16、R17、R18又はR19と結合して環を形成してもよい。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
R14は置換基を表す。置換基としては特に限定されないが、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基であることが好ましく、アルキル基であることが更に好ましい。
R11〜R13のうち少なくとも2つ、R14とR15が互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。該環としては、飽和又は不飽和の、芳香族環又は非芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピロール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。該環の置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表わされる置換基が挙げられる。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
R16、R17、R111のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。R18、R19、R111のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。該環としては、飽和又は不飽和の、芳香族環又は非芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピロール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。該環の置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表わされる置換基が挙げられる。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
他の一般式(1)で表される化合物も上記と同様の方法で合成することができる。
R211の好ましい範囲は一般式(1)のR111の好ましい範囲と同様である。また、R211は、R26、R27、R28又はR29と結合して環を形成してもよい。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
R21〜R23のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。R24とR25が互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。該環としては、飽和又は不飽和の、芳香族環又は非芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピロール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。該環の置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表わされる置換基が挙げられる。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
R26、R27、R211のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。R28、R29、R211のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。該環としては、飽和又は不飽和の、芳香族環又は非芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピロール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。該環の置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表わされる置換基が挙げられる。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
L21の好ましい範囲は、一般式(1)のL11の好ましい範囲と同様である。
他の一般式(2)で表される化合物も上記と同様の方法で合成することができる。
R35〜R38のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。R39〜R319のうち少なくとも2つが互いに結合して環を形成してもよい。また、該環は置換基を有してもよい。該環としては、飽和又は不飽和の、芳香族環又は非芳香族環が挙げられ、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、ピロール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。該環の置換基としては特に限定されないが、置換基群Aで表わされる置換基が挙げられる。その場合、形成される環は置換基を有していてもよく、更に縮環していても良い。
他の一般式(3)で表される化合物も上記と同様の方法で合成することができる。
本発明の有機薄膜は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、溶液塗布などの湿式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
ただし、モノマー発光体とエキシマー発光体のそれぞれの発光量比は、有機薄膜中の白金錯体の濃度によって決定されるが、それぞれの白金錯体によって適切な濃度が異なるため適宜選択する必要がある。
また、製膜した際に表面が粗くなる場合があるが、その場合は膜厚は平均膜厚とする。膜厚は触針式膜厚計(Sloan社製Dektak 3ST)や、J.A.ウーラム社製分光エリプロメトリーM−2000などで測定することができる。
ホスト材料は電荷輸送性材料であることが好ましい。ホスト材料は一種であっても二種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。更に、有機薄膜中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
本発明に用いられるホスト材料として、以下の化合物を部分構造に含有していても良い。例えば、ピロール、インドール、カルバゾール(例えばCBP(4,4’−ジ(9−カルバゾイル)ビフェニル))、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体及びそれらの誘導体(置換基や縮環を有していてもよい)等を挙げることができる。
gは0〜8の整数を表し、電荷輸送を担うカルバゾール骨格を遮蔽しすぎない観点から0〜4が好ましい。また、合成容易さの観点から、カルバゾールが置換基を有する場合、窒素原子に対し、対称になるように置換基を持つものが好ましい。
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、8−キノリノール誘導体の錯体やピロメテン誘導体の錯体に代表される各種錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。
本発明に使用できる燐光発光材料としては、例えば、US6303238B1、US6097147、WO00/57676、WO00/70655、WO01/08230、WO01/39234A2、WO01/41512A1、WO02/02714A2、WO02/15645A1、WO02/44189A1、WO05/19373A2、特開2001−247859、特開2002−302671、特開2002−117978、特開2003−133074、特開2002−235076、特開2003−123982、特開2002−170684、EP1211257、特開2002−226495、特開2002−234894、特開2001−247859、特開2001−298470、特開2002−173674、特開2002−203678、特開2002−203679、特開2004−357791、特開2006−256999、特開2007−19462、特開2007−84635、特開2007−96259等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられ、中でも、更に好ましい発光性ドーパントとしては、Ir錯体、Pt錯体、Cu錯体、Re錯体、W錯体、Rh錯体、Ru錯体、Pd錯体、Os錯体、Eu錯体、Tb錯体、Gd錯体、Dy錯体、及びCe錯体が挙げられる。特に好ましくは、Ir錯体、Pt錯体、又はRe錯体であり、中でも金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が好ましい。更に、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点で、3座以上の多座配位子を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が特に好ましい。
本発明の有機電界発光素子について説明する。
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも一層に、白金錯体、及びホスト材料を含み、該白金錯体が440nm以上480nm以下の範囲にモノマー発光に由来する発光極大波長を有し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にエキシマー発光に由来する発光極大波長を有しており、前記白金錯体が、前記一般式(A)で表される。
発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明若しくは半透明であることが好ましい。
図15は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例を示している。図15に示される本発明に係る有機電界発光素子10は、支持基板2上において、陽極3と陰極9との間に発光層6が挟まれている。具体的には、陽極3と陰極9との間に正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、正孔ブロック層7、及び電子輸送層8がこの順に積層されている。
前記有機層の層構成としては、特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記透明電極上に又は前記背面電極上に形成されるのが好ましい。この場合、有機層は、前記透明電極又は前記背面電極上の前面又は一面に形成される。
有機層の形状、大きさ、及び厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
・陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/ブロック層/発光層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/ブロック層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/ブロック層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極。
有機電界発光素子の素子構成、基板、陰極及び陽極については、例えば、特開2008−270736号公報に詳述されており、該公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
<陽極>
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
<陰極>
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
本発明の有機電界発光素子における有機層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、溶液塗布などの湿式製膜法、転写法、印刷法等いずれによっても好適に形成することができる。
<発光材料>
本発明における発光材料は燐光性金属錯体であることが好ましく、前記一般式(A)で表される白金錯体であることが好ましい。一般式(A)で表される白金錯体については、前記有機薄膜における一般式(A)で表される白金錯体と同様であり、好ましい範囲も同様である。
ただし、モノマー発光体とエキシマー発光体のそれぞれの発光量比は、発光層中の金属錯体の濃度によって決定されるが、発光材料によって適切な濃度が異なるため適宜選択する必要がある。
ホスト材料は電荷輸送性材料であることが好ましい。ホスト材料は一種であっても二種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。更に、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
また、発光層は一層であることが好ましいが、二層以上の多層であってもよい。また、それぞれの発光層が異なる発光色で発光してもよい。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
本発明に関し、有機層として、電子受容性ドーパントを含有する正孔注入層又は正孔輸送層を含むことが好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)4−フェニルフェノレート(Aluminum(III)bis(2−methyl−8−quinolinato)4−phenylphenolate(BAlqと略記する))等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(2,9−Dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline(BCPと略記する))等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層を構成する有機化合物の例としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
電子ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、2nm〜200nmであるのがより好ましく、3nm〜100nmであるのが更に好ましい。
電子ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明において、有機EL素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0169〕〜〔0170〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明の素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
封止容器については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0171〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書等に記載の駆動方法を適用することができる。
別の好ましい態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、2つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。第一の態様の場合の計算式は特開平9−180883号明細書に記載されている。第2の態様の場合の計算式は特開2004−127795号明細書に記載されている。
本発明の発光素子は、発光装置、ピクセル、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、又は光通信等に好適に利用できる。特に、発光装置、照明装置、表示装置等の発光輝度が高い領域で駆動されるデバイスに好ましく用いられる。
本発明の発光装置は、前記有機電界発光素子を用いてなる。
図16は、本発明の発光装置の一例を概略的に示した断面図である。
図16の発光装置20は、透明基板(支持基板)2、有機電界発光素子10、封止容器11等により構成されている。
ここで、接着層14としては、エポキシ樹脂等の光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることができ、例えば熱硬化性の接着シートを用いることもできる。
次に、図17を参照して本発明の実施形態に係る照明装置について説明する。
図17は、本発明の実施形態に係る照明装置の一例を概略的に示した断面図である。
本発明の実施形態に係る照明装置40は、図3に示すように、前述した有機EL素子10と、光散乱部材30とを備えている。より具体的には、照明装置40は、有機EL素子10の基板2と光散乱部材30とが接触するように構成されている。
光散乱部材30は、光を散乱できるものであれば特に制限されないが、図3においては、透明基板31に微粒子32が分散した部材とされている。透明基板31としては、例えば、ガラス基板を好適に挙げることができる。微粒子32としては、透明樹脂微粒子を好適に挙げることができる。ガラス基板及び透明樹脂微粒子としては、いずれも、公知のものを使用できる。このような照明装置40は、有機電界発光素子10からの発光が散乱部材30の光入射面30Aに入射されると、入射光を光散乱部材30により散乱させ、散乱光を光出射面30Bから照明光として出射するものである。
〔実施例1〕
0.5mm厚み、2.5cm角のITO膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機層(有機化合物層)を順次蒸着した。
本明細書の実施例における蒸着速度は、特に断りのない場合は0.2nm/秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
得られた有機薄膜上にパターニングしたマスク(発光面積が4mm×5mmとなる)を設置し、フッ化リチウムを1nm蒸着した後アルミニウムを70nm蒸着した。これを大気に触れさせること無く、アルゴンガスで置換したグローブボックス内に入れ、ステンレス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止し、実施例1の有機電界発光素子を作製した。
作製した有機電界素子に直流定電圧を印加したところ、電球色に近い白色発光が観測された。図1には電流密度が11.6mA/cm2のときに得られる電界発光スペクトルを示した。また、電流密度2.5mA/cm2のとき、得られる輝度は279cd/cm2、電流効率は11.2cd/A、電力効率は5.0lm/w、CIExy色度座標は(0.44、0.39)であった。また、電流密度変化に対する、発光スペクトル変化は非常に小さく、CIExy色度座標の変化で表すと(0.46、0.39)から(0.42、0.40)であった。この変化は比較例1のときよりも小さく、電流密度にかかわらず、同一色を発光することがわかった。
東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400を用いて、直流電圧を素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社製輝度計BM−8を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長は浜松ホトニクス製スペクトルアナライザーPMA−11を用いて測定し、CIExy色度座標を求めた。これらを元に外部量子効率を輝度換算法により算出した。
下記表1に最短発光極大波長と最長発光極大波長の値、外部量子効率ηext、CIExy色度座標値を示した。また、図1には実施例1の有機電界発光素子の発光波長とエレクトロルミネッセンス強度の関係を示した。
実施例1の白金錯体を化合物(1−12)に置き換え、その他は実施例1と同様にして素子を作製し、評価した。作製した有機電界素子に直流定電圧を印加したところ、電球色に近い白色発光が観測された。図2には電流密度が11.6mA/cm2のときに得られる電界発光スペクトルを示した。また、電流密度2.5mA/cm2のとき、得られる輝度は249cd/cm2、電流効率は9.9cd/A、電力効率は4.4lm/w、CIExy色度座標は(0.47、0.38)であった。本素子においても、実施例1で見られたように、電流密度変化に対する、発光スペクトル変化は非常に小さかった。
実施例1の白金錯体を化合物(1−9)に置き換え、その他は実施例1と同様にして素子を作製し、評価した。作製した有機電界素子に直流定電圧を印加したところ、白色発光が観測された。図3には電流密度が11.6mA/cm2のときに得られる電界発光スペクトルを示した。また、電流密度2.5mA/cm2のとき、得られる輝度は239cd/cm2、電流効率は9.6cd/A、電力効率は4.1lm/w、CIExy色度座標は(0.37、0.36)であった。本素子においても、実施例1で見られたように、電流密度変化に対する、発光スペクトル変化は非常に小さかった。
実施例1の白金錯体を化合物(2−7)に置き換え、その他は実施例1と同様にして素子を作製し、評価した。作製した有機電界素子に直流定電圧を印加したところ、昼光色の白色発光が観測された。図4には電流密度が25mA/cm2のときに得られる電界発光スペクトルを示した。また、電流密度2.5mA/cm2のとき、得られる輝度は268cd/cm2、電流効率は10.7cd/A、電力効率は4.6lm/w、CIExy色度座標は(0.31、0.35)であった。本素子においても、実施例1で見られたように、電流密度変化に対する、発光スペクトル変化は非常に小さかった。
実施例1の白金錯体を化合物(2−12)に置き換え、その他は実施例1と同様にして素子を作製し、評価した。作製した有機電界素子に直流定電圧を印加したところ、昼光色の白色発光が観測された。図5には電流密度が11.6mA/cm2のときに得られる電界発光スペクトルを示した。また、電流密度2.5mA/cm2のとき、得られる輝度は461cd/cm2、電流効率は18.4cd/A、電力効率は8.7lm/w、CIExy色度座標は(0.33、0.35)であった。本素子においても、実施例1で見られたように、電流密度変化に対する、発光スペクトル変化は非常に小さかった。
比較例1の詳細については特開2005−514754の実施例2と同様に素子を作製した。
比較例2の詳細については特開2005−514754の実施例4と同様に素子を作製した。
〔実施例6〕
白金錯体として化合物(1−1)、10質量%、ホスト材料として化合物(H−2)を90質量%の比率でガラス基板に蒸着した(膜厚50nm)。
得られた有機薄膜について、以下のようにして発光波長、フォトルミネッセンス強度を求めた。
発光スペクトルと発光波長は浜松ホトニクス製スペクトルアナライザーPMA−11を用いて測定し、CIExy色度座標を求めた。
下記表2に最短発光極大波長と最長発光極大波長の値、CIExy色度座標値を示した。また、図6には実施例6の有機薄膜の発光スペクトルを示した。
実施例6の白金錯体を化合物(1−9)に置き換え、その他は実施例6と同様にして有機薄膜を作製し、評価した。また、図7には実施例7の有機薄膜の発光スペクトルを示した。
〔実施例8〕
実施例6の白金錯体を化合物(2−7)に置き換え、その他は実施例6と同様にして有機薄膜を作製し、評価した。また、図8には実施例8の有機薄膜の発光スペクトルを示した。
〔実施例9〕
実施例6の白金錯体を化合物(2−12)に置き換え、その他は実施例6と同様にして有機薄膜を作製し、評価した。また、図9には実施例9の有機薄膜の発光スペクトルを示した。
〔実施例10〕
実施例9のホスト材料を化合物(H−70)に置き換え、その他は実施例9と同様にして有機薄膜を作製し、評価した。また、図10には実施例10の有機薄膜の発光スペクトルを示した。
〔実施例11〕
実施例6の白金錯体を化合物(3−1)、ホスト材料を(H−28)に置き換え、その他は実施例5と同様にして有機薄膜を作製し、評価した。また、図11には実施例11の有機薄膜の発光スペクトルを示した。
3・・・陽極
4・・・正孔注入層
5・・・正孔輸送層
6・・・発光層
7・・・正孔ブロック層
8・・・電子輸送層
9・・・陰極
10・・・有機電界発光素子(有機EL素子)
11・・・有機層
12・・・保護層
14・・・接着層
16・・・封止容器
20・・・発光装置
30・・・光散乱部材
30A・・・光入射面
30B・・・光出射面
32・・・微粒子
40・・・照明装置
Claims (14)
- 白金錯体、及びホスト材料を含む有機薄膜であって、該白金錯体が440nm以上480nm以下の範囲にモノマー発光に由来する発光極大波長を有し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にエキシマー発光に由来する発光極大波長を有しており、前記白金錯体が、下記一般式(1)または(3)で表される有機薄膜。
- 前記白金錯体が前記一般式(1)で表される化合物である請求項1に記載の有機薄膜。
- 前記白金錯体が前記一般式(3)で表される化合物である請求項1に記載の有機薄膜。
- 前記ホスト材料が下記一般式(4−1)又は(4−2)で表される化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜。
- 前記ホスト材料がアリールアミン化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜。
- 前記ホスト材料がケイ素を含む有機化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜。
- 基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、該有機層のうち少なくとも一層に、白金錯体、及びホスト材料を含み、該白金錯体が440nm以上480nm以下の範囲にモノマー発光に由来する発光極大波長を有し、かつ、530nm以上650nm以下の範囲にエキシマー発光に由来する発光極大波長を有しており、前記白金錯体が、下記一般式(1)または(3)で表される有機電界発光素子。
- 前記白金錯体が前記一般式(1)で表される化合物である請求項7に記載の有機電界発光素子。
- 前記白金錯体が前記一般式(3)で表される化合物である請求項7に記載の有機電界発光素子。
- 前記ホスト材料が下記一般式(4−1)又は(4−2)で表される化合物であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記ホスト材料がアリールアミン化合物である請求項7〜9のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記ホスト材料がケイ素を含む有機化合物である請求項7〜9のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記請求項7〜12のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を含む発光装置。
- 前記請求項7〜12のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を含む照明装置。
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