JP5708068B2 - ORGANIC ELECTROLUMINESCENT ELEMENT AND LIGHTING DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、各種ディスプレイ、表示装置および照明等に適用される有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置に関するものである。 The present invention relates to an organic electroluminescence element and a lighting device applied to various displays, display devices, lighting, and the like.
各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明等の光源として用いられる面発光体は、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有することから、近年注目されている。このような面発光体の中でも、有機材料を用いて正負の各電極からの電気エネルギーによって発光させる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)は、数V〜数十V程度の低電圧で発光が可能であり、薄膜型の完全固体素子であり、省スペースである等の理由から、特に近年注目されている。 Surface light emitters used as backlights for various displays, display boards such as signboards and emergency lights, and light sources for lighting, etc. have attracted attention in recent years because they have many excellent features such as high brightness, high luminous efficiency, thinness, and light weight. Has been. Among such surface light emitters, an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) that emits light by using electric energy from positive and negative electrodes using an organic material has a low voltage of about several volts to several tens of volts. In particular, it has been attracting attention in recent years because it is a thin-film type complete solid-state device and saves space.
有機EL素子の高効率化には光取り出し効率の向上が必須であるが、有機EL素子は発光層と金属電極との距離が数十nmオーダーと近いため、表面プラズモンモード光の導波損失が大きく、光取り出し効率が上がらないという課題を有している。表面プラズモンモード光の導波損失を少なくする手段としては、トップエミッション型の構成を取ることが挙げられる。 In order to increase the efficiency of organic EL elements, it is essential to improve the light extraction efficiency. However, since the distance between the light emitting layer and the metal electrode is close to the order of several tens of nanometers, the waveguide loss of surface plasmon mode light is reduced. There is a problem that the light extraction efficiency does not increase. As a means for reducing the waveguide loss of the surface plasmon mode light, a top emission type configuration can be cited.
トップエミッション型有機EL素子の課題の一つとして、透明導電性層の成膜工程での有機層ダメージのよる素子の発光効率低下、駆動電圧上昇及び寿命の低下等がある。特に透明導電性層の成膜プロセスとして生産性が高いスパッタ法を用いた場合に上述の課題が顕著となり、トップエミッション型有機EL素子の生産性と素子特性の両立は大きな課題であった。 As one of the problems of the top emission type organic EL element, there are a reduction in light emission efficiency, a drive voltage increase, and a decrease in life due to damage to the organic layer in the process of forming the transparent conductive layer. In particular, when the sputtering method with high productivity is used as the film forming process of the transparent conductive layer, the above-mentioned problem becomes remarkable, and the compatibility between the productivity and the element characteristics of the top emission type organic EL element is a big problem.
例えばITOをスパッタ法で成膜する場合の有機層への与えるダメージ要因としては、酸素ラジカルによる有機層の酸化やターゲット成分であるITO粒子が有機層に打ち込まれること(以下、ITO粒子の打ち込みと称す。)によるショート等が挙げられる。 For example, as a cause of damage to the organic layer when ITO is formed by sputtering, the organic layer is oxidized by oxygen radicals or ITO particles as a target component are implanted into the organic layer (hereinafter referred to as ITO particle implantation). For example).
スパッタ工程での有機層ダメージを抑制する技術としては、カソード電極と発光層との間に銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン系材料から成る層(以下、スパッタバッファ層と称する。)を設ける技術が検討されている(特許文献1〜4参照)。該技術は、スパッタバッファ層の材料として透過率が低い銅フタロシアニンを用いているため、発光効率が下がる欠点を有している。特にITO粒子の打ち込みによる劣化に対しては、スパッタバッファ層の膜厚を上げる必要があるため、上述の発光効率の低下がより顕著になる。
As a technique for suppressing organic layer damage in the sputtering process, a technique in which a layer made of a metal phthalocyanine-based material such as copper phthalocyanine (hereinafter referred to as a sputter buffer layer) is considered between the cathode electrode and the light emitting layer. (See
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、発光効率が高く、低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element and a lighting device having high light emission efficiency and low driving voltage.
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following configurations.
1.基板の一主面上にアノード電極と発光層とカソード電極とがこの順で積層された有機エレクトロルミネッセンス素子において、該カソード電極が該発光層の遠い側から透明導電性層と金属酸化物半導体を有する層と周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層と金属層とがこの順で積層された4層構成になっており、かつ該周期表第1族または第2族に属する元素は金属イオン(Mn+)/金属(M)系の標準電極電位が−3.00Vvs.SHEよりも貴な元素の金属または金属化合物であり、かつ該発光層は燐光発光性化合物を含有してい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 element in which an anode electrode, a light emitting layer, and a cathode electrode are laminated in this order on one main surface of a substrate, the cathode electrode is formed by disposing a transparent conductive layer and a metal oxide semiconductor from a side far from the light emitting layer. And a layer doped with an element belonging to
2.前記金属酸化物半導体がモリブデン酸化物、レニウム酸化物またはニッケル酸化物であ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。 2. 2. The organic electroluminescence device according to 1 above, wherein the metal oxide semiconductor is molybdenum oxide, rhenium oxide, or nickel oxide.
3.前記周期表第1族または第2族に属する元素がカリウムであ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。
3. 3. The organic electroluminescence device as described in 1 or 2 above, wherein the element belonging to
4.前記金属酸化物半導体を有する層と前記周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の膜厚の総和が100nm以上、200nm以下であることを特徴とする前記1〜3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。
4). The total thickness of the layer having the metal oxide semiconductor and the layer doped with an element belonging to
5.前記金属酸化物半導体を有する層の膜厚と前記周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の膜厚との比が1:10〜1:20の範囲に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. The ratio between the thickness of the layer having the metal oxide semiconductor and the thickness of the layer doped with an element belonging to
6.前記周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の主要成分が下記一般式(1)で表される化合物を有することを特徴とする前記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。
6). Any one of 1 to 5 above, wherein the main component of the layer doped with an element belonging to
一般式(1)
(Ar1)n1−Y1
〔式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は下記一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。〕
General formula (1)
(Ar1) n1-Y1
[Wherein, n1 represents an integer of 1 or more, Y1 represents a substituent when n1 is 1, and represents a mere bond or an n1-valent linking group when n1 is 2 or more. Ar1 represents a group represented by the following general formula (A). When n1 is 2 or more, a plurality of Ar1s may be the same or different. However, the compound represented by the general formula (1) has at least two condensed aromatic heterocycles in which three or more rings are condensed in the molecule. ]
〔式中、Xは、−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は、−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1〜4の整数を表す。〕
7.前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする前記6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein, X represents -N (R)-, -O-, -S- or -Si (R) (R ')-, and E1-E8 represents -C (R1) = or -N = R, R ′ and R1 represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1. * Represents a linking site with Y1. Y2 represents a simple bond or a divalent linking group. Y3 and Y4 each represent a group derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring, and at least one represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom. n2 represents an integer of 1 to 4. ]
7). 7. The organic electroluminescence device as described in 6 above, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (2).
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6〜Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
8.前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする前記6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein Y5 represents a divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof. E51 to E66 each represent -C (R3) = or -N =, and R3 represents a hydrogen atom or a substituent. Y6 to Y9 each represents a group derived from an aromatic hydrocarbon ring or a group derived from an aromatic heterocycle, and at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9 is an aromatic group containing an N atom. Represents a group derived from a group heterocycle. n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, but n3 + n4 is an integer of 2 or more. ]
8). 7. The organic electroluminescence device as described in 6 above, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (3).
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66、E71〜E88は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71〜E79の少なくとも1つ及びE80〜E88の少なくとも1つは−N=を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
9.前記燐光発光性化合物が下記一般式(4)で表される化合物であることを特徴とする前記1〜8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。
[Wherein Y5 represents a divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof. E51 to E66 and E71 to E88 each represent -C (R3) = or -N =, and R3 represents a hydrogen atom or a substituent. However, at least one of E71 to E79 and at least one of E80 to E88 represents -N =. n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, but n3 + n4 is an integer of 2 or more. ]
9. 9. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 8, wherein the phosphorescent compound is a compound represented by the following general formula (4).
〔式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ−Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕
10.前記一般式(4)で表される化合物が下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする前記9に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein, P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom, and A1 represents an atomic group which forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle together with PC. A2 represents an atomic group which forms an aromatic heterocycle with QN. P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom. L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2. j1 represents an integer of 1 to 3, j2 represents an integer of 0 to 2, and j1 + j2 is 2 or 3. M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. ]
10. 10. The organic electroluminescence device as described in 9 above, wherein the compound represented by the general formula (4) is a compound represented by the following general formula (5).
〔式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は−C(R01)=C(R02)−、−N=C(R02)−、−C(R01)=N−または−N=N−を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕
11.前記M1がイリジウムを表すことを特徴とする前記9または10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein Z represents a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group. P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom, and A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring together with PC. A3 represents -C (R01) = C (R02)-, -N = C (R02)-, -C (R01) = N- or -N = N-, and each of R01 and R02 represents a hydrogen atom or a substituent. Represents a group. P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom. L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2. j1 represents an integer of 1 to 3, j2 represents an integer of 0 to 2, and j1 + j2 is 2 or 3. M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. ]
11. Said M1 represents iridium, The said organic electroluminescent element of 9 or 10 characterized by the above-mentioned.
12.前記透明導電性層上に補助電極を有することを特徴とする前記1〜11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。 12 12. The organic electroluminescence element according to any one of 1 to 11, wherein an auxiliary electrode is provided on the transparent conductive layer.
13.前記有機エレクトロルミネッセンス素子が両面エミッション型であることを特徴とする前記1〜12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。 13. The organic electroluminescence element according to any one of 1 to 12, wherein the organic electroluminescence element is a double-sided emission type.
14.前記1〜13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。 14 14. An illumination device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 13 above.
本発明により、発光効率が高く、低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することができた。 According to the present invention, it was possible to provide an organic electroluminescence element and a lighting device with high luminous efficiency and low driving voltage.
以下本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below, but the present invention is not limited thereto.
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、4層積層されたカソード電極と燐光発光性化合物を含有した発光層を有している。カソード電極の4層は発光層を遠い側から透明導電性層、金属酸化物半導体を有する層、周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層、金属層とをこの順で積層されており、該周期表第1族または第2族に属する元素は金属イオン(Mn+)/金属(M)系の標準電極電位が−3.00Vvs.SHEよりも貴な元素の金属または金属化合物である。
The organic electroluminescent element of the present invention has a cathode electrode laminated in four layers and a light emitting layer containing a phosphorescent compound. The four layers of the cathode electrode are arranged in this order: a transparent conductive layer, a layer having a metal oxide semiconductor, a layer doped with an element belonging to
本発明の4層積層されたカソード電極は、透明導電性層で導電性を確保することで金属層を薄膜化し、素子の透過率を高める、スパッタ法等の生産性が高いプロセスで透明導電性層を成膜する場合に課題となるターゲット粒子の打ち込みに対しては周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層を厚膜化することで防止し、スパッタ等のプロセスで酸素ラジカルに対しては金属酸化物半導体を有する層で抑制することで、燐光発光性化合物を含有した発光層を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の作成において、有機層へのダメージを与えることなく、透過率が高いカソード電極を形成することができる。
The cathode electrode laminated in four layers according to the present invention is a transparent conductive layer that is made of a transparent conductive layer to reduce the thickness of the metal layer and increase the transmittance of the device. Target particle implantation, which is a problem when forming a layer, is prevented by increasing the thickness of a layer doped with an element belonging to
以下、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。 Hereinafter, the organic electroluminescence element of the present invention will be described.
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
まず、面発光体の一例である本発明の有機EL素子の実施形態を詳細に説明するが、以下に記載する内容は、本発明の実施態様の代表例であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。
《Organic electroluminescence device》
First, embodiments of the organic EL device of the present invention, which is an example of a surface light emitter, will be described in detail. The contents described below are representative examples of embodiments of the present invention, and the present invention exceeds the gist thereof. As long as there is no, it is not limited to these contents.
はじめに、有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示す。 First, the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below.
(i)アノード電極/発光層/電子輸送層/電子注入層/カソード電極(金属層/周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層/金属酸化物半導体を有する層/透明導電性層)
(ii)アノード電極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/カソード電極(金属層/周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層/金属酸化物半導体を有する層/透明導電性層)
(iii)アノード電極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層/カソード電極(金属層/周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層/金属酸化物半導体を有する層/透明導電性層)
本発明の有機EL素子はカソード電極が透明であることが好ましく、対向する電極はアプリケーションによって透明、不透明のどちらも選択することができる。本発明の有機EL素子はトップエミッション型または両面エミッション型の構成を取ることが好ましい。
(I) Anode electrode / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode electrode (metal layer / layer doped with elements belonging to
(Ii) Anode electrode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode electrode (metal layer / layer doped with elements belonging to
(Iii) Anode electrode / hole transport layer / light-emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode electrode (metal layer / elements belonging to
In the organic EL device of the present invention, the cathode electrode is preferably transparent, and the opposing electrode can be selected to be either transparent or opaque depending on the application. The organic EL device of the present invention preferably has a top emission type or double side emission type configuration.
発光層は、少なくとも発光色の異なる2種以上の発光材料を含有していることが好ましく、単層でも複数の発光層からなる発光層ユニットを形成していてもよい。また、正孔輸送層には正孔注入層、電子阻止層も含まれる。 The light emitting layer preferably contains at least two kinds of light emitting materials having different emission colors, and a single layer or a light emitting layer unit composed of a plurality of light emitting layers may be formed. The hole transport layer also includes a hole injection layer and an electron blocking layer.
《カソード電極》
本発明のカソード電極(以下カソードともいう)は発光層の遠い側から透明導電性層、金属酸化物半導体を有する層、周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層、金属層の順に4層積層されており、該周期表第1族または第2族に属する元素は金属イオン(Mn+)/金属(M)系の標準電極電位が−3.00Vvs.SHEよりも貴な元素の金属または金属化合物であることを特徴とする。
《Cathode electrode》
The cathode electrode of the present invention (hereinafter also referred to as cathode) is a transparent conductive layer, a layer having a metal oxide semiconductor, a layer doped with an element belonging to
以下、本発明のカソードを構成する積層された4層構成の各層について説明する。なお、本発明のカソードは必要に応じて、透明導電性層、金属層の外側にさらに層を設けても良いし、透明導電性層、金属酸化物半導体を有する層、周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層、金属層の各々の層は複数層から構成されていても良い。
Hereafter, each layer of the laminated 4 layer structure which comprises the cathode of this invention is demonstrated. In addition, the cathode of the present invention may be further provided outside the transparent conductive layer and the metal layer as necessary, or the transparent conductive layer, the layer having a metal oxide semiconductor, the
《透明導電性層》
本発明のカソードを構成する透明導電性層としては、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性光透過性材料が好ましく用いられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で光透過性の導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。本発明の透明導電性層の形成方法としては生産性の観点から、スパッタリング法が好ましい。本発明の透明導電性層は必要に応じて、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。本発明の透明導電性層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10〜1000nm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。
<Transparent conductive layer>
As the transparent conductive layer constituting the cathode of the present invention, a conductive light transmissive material such as indium tin oxide (ITO), SnO 2 or ZnO is preferably used. Alternatively, a material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) that can form an amorphous light-transmitting conductive film may be used. As a method for forming the transparent conductive layer of the present invention, a sputtering method is preferable from the viewpoint of productivity. If necessary, the transparent conductive layer of the present invention may form a pattern having a desired shape by a photolithography method, or when the pattern accuracy is not so high (about 100 μm or more), the electrode material is deposited. Alternatively, a pattern may be formed through a mask having a desired shape during sputtering. The sheet resistance of the transparent conductive layer of the present invention is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 50 to 200 nm.
《金属酸化物半導体を有する層》
本発明のカソードを構成する金属酸化物半導体を有する層は蒸着法で成膜することが好ましい。金属酸化物としては特に制限はないが遷移金属或いは希土類金属から選択された金属から成る金属酸化物を用いることができる。本発明の金属酸化物として好ましい化合物はモリブデン酸化物、レニウム酸化物またはニッケル酸化物である。本発明の金属酸化物は酸素欠陥状態であることがより好ましい。本発明の酸素欠陥状態は、酸素不足型の非化学量論組成となっている状態を言う。
<< Layer with Metal Oxide Semiconductor >>
The layer having a metal oxide semiconductor constituting the cathode of the present invention is preferably formed by vapor deposition. Although there is no restriction | limiting in particular as a metal oxide, The metal oxide which consists of a metal selected from the transition metal or the rare earth metal can be used. A preferred compound as the metal oxide of the present invention is molybdenum oxide, rhenium oxide or nickel oxide. The metal oxide of the present invention is more preferably in an oxygen defect state. The oxygen defect state of the present invention refers to a state having an oxygen-deficient non-stoichiometric composition.
本発明の金属酸化物半導体を有する層の膜厚と後述する周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の膜厚との比は1:10〜1:20の範囲にあることが好ましい。本発明の金属酸化物半導体を有する層は透明導電性層の成膜時に発生する酸素ラジカルによる周期表第1族または第2族に属する元素の酸化を抑制することを主な目的とするため、膜厚は必要最低限でよい。周期表第1族または第2族に属する元素が酸化されてしまうと、周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の電子輸送性が悪くなり電圧が上昇するため、透明導電性層と周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の間に本発明の金属酸化物半導体を有する層を設けることは本発明の効果を発現させる上で極めて重要である。
The ratio of the film thickness of the layer having the metal oxide semiconductor of the present invention to the film thickness of a layer doped with an element belonging to
《周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層》
本発明のカソードを構成する周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層は蒸着法で成膜することが好ましい。本発明の周期表第1族または第2族に属する元素は金属イオン(Mn+)/金属(M)系の標準電極電位が−3.00Vvs.SHEよりも貴な元素の金属または金属化合物であることを特徴とする。ここで、本発明に係るMn+/M系の標準電極電位E°は、温度25℃、溶質の活量がすべて1の水溶液中における、標準水素電極に対する電極電位であり、例えば「改定第3版 化学便覧 基礎編II」(日本化学会編)のII−474ページ、表12・46の値を参考にできる。本発明に係る、周期表の第1族または第2族に属する元素であり、該元素の金属イオン(Mn+)/金属(M)系の標準電極電位が−3.00Vvs.SHEよりも貴な元素の金属または金属化合物を構成する元素としては、具体的には、カリウム(−2.925(V))、カルシウム(−2.840(V))、ナトリウム(−2.714(V))、マグネシウム(−2.356(V))等を挙げることができる。
<< Layer doped with elements belonging to
The layer doped with an element belonging to
本発明の周期表の第1族または第2族に属する元素として好ましい元素はカリウムである。標準電極電位が−3Vよりも卑な元素、例えば、セシウム(−3.027(V))やリチウム(−3.045(V))などは電子輸送性を高める効果は有するものの、そのもの自身が酸化され易いため、生産適合性が低い欠点を有している。
A preferred element as an element belonging to
本発明の周期表第1族または第2族に属する元素のドープ量は周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の総質量に対して1%〜50%の質量比にあることが好ましい。本発明の周期表第1族または第2族に属する元素のドープ量のより好ましい範囲は5%〜20%である。
The doping amount of elements belonging to
本発明の周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の主要成分は下記一般式(1)〜(3)で表される化合物であることが好ましい。主要成分とは層の総質量に対して、50質量%以上含まれている成分をいう。より好ましくは、周期表第1族または第2族に属する元素のドープ量がドープされている層の総質量に対して5%〜20%で残りが、下記一般式(1)〜(3)で表される化合物であることである。
The main component of the layer doped with an element belonging to
《一般式(1)で表される化合物》
本発明に係る一般式(1)で表される化合物について説明する。
<< Compound Represented by Formula (1) >>
The compound represented by the general formula (1) according to the present invention will be described.
一般式(1)において、Y1で表される置換基の例としては、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)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、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、ピペリジル基(ピペリジニル基ともいう)、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル基等)、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)、リン酸エステル基(例えば、ジヘキシルホスホリル基等)、亜リン酸エステル基(例えばジフェニルホスフィニル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。 In the general formula (1), examples of the substituent represented by Y1 include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, Dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group etc.), cycloalkyl group (eg cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group (eg vinyl group, allyl group etc.), alkynyl group (eg ethynyl group, propargyl etc.) Group), aromatic hydrocarbon group (also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.), for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, Acenaphthenyl, fluorenyl, phenanthryl, indenyl, pyrenyl, biphenyl Group), aromatic heterocyclic group (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, quinazolinyl group, carbazolyl group, carbolinyl group) , A diazacarbazolyl group (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), a phthalazinyl group, etc.), a heterocyclic group (eg, pyrrolidyl group, imidazolidyl group) , Morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxy group (eg, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (eg, cyclopentyloxy group) Group, cyclohexyloxy group, etc. , Aryloxy groups (for example, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio groups (for example, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio groups (for example, Cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyl) Oxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group, methylaminosulfur group) (Honyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.) An acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group) Etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, Silcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexyl) Carbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, Pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylamino Carbonyl 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 group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl 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, piperidyl group (also called piperidinyl group), 2 , 2,6,6-tetramethylpiperidinyl group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, penta) Fluoroethyl group, penta Urophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (eg, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.), phosphate ester group (eg, dihexyl) Phosphoryl group, etc.), phosphite group (for example, diphenylphosphinyl group, etc.), phosphono group and the like.
これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。 These substituents may be further substituted with the above substituents. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
一般式(1)において、Y1で表されるn1価の連結基としては、具体的には、2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基等が挙げられる。 Specific examples of the n1-valent linking group represented by Y1 in the general formula (1) include a divalent linking group, a trivalent linking group, and a tetravalent linking group.
一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基としては、アルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2,2,4−トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基(例えば、1,6−シクロヘキサンジイル基等)、シクロペンチレン基(例えば、1,5−シクロペンタンジイル基など)等)、アルケニレン基(例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、1−メチルビニレン基、1−メチルプロペニレン基、2−メチルプロペニレン基、1−メチルペンテニレン基、3−メチルペンテニレン基、1−エチルビニレン基、1−エチルプロペニレン基、1−エチルブテニレン基、3−エチルブテニレン基等)、アルキニレン基(例えば、エチニレン基、1−プロピニレン基、1−ブチニレン基、1−ペンチニレン基、1−ヘキシニレン基、2−ブチニレン基、2−ペンチニレン基、1−メチルエチニレン基、3−メチル−1−プロピニレン基、3−メチル−1−ブチニレン基等)、アリーレン基(例えば、o−フェニレン基、p−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイル基、3,3’−ビフェニルジイル基、3,6−ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等)、ヘテロアリーレン基(例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す)、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される2価の基等)、酸素や硫黄などのカルコゲン原子、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基等(ここで、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、好ましくはN、O及びSから選択されたヘテロ原子を、縮合環を構成する元素として含有する芳香族複素縮合環であることが好ましく、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、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任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等)が挙げられる。 In the general formula (1), as the divalent linking group represented by Y1, an alkylene group (for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 2,2,4-trimethylhexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, cyclohexylene group (for example, 1,6-cyclohexanediyl group, etc.), Cyclopentylene group (for example, 1,5-cyclopentanediyl group and the like), alkenylene group (for example, vinylene group, propenylene group, butenylene group, pentenylene group, 1-methylvinylene group, 1-methylpropenylene group, 2-methylpropenylene group, 1-methylpentenylene group, 3-methyl Ntenylene group, 1-ethylvinylene group, 1-ethylpropenylene group, 1-ethylbutenylene group, 3-ethylbutenylene group, etc.), alkynylene group (for example, ethynylene group, 1-propynylene group, 1-butynylene group, 1-pentynylene group) 1-hexynylene group, 2-butynylene group, 2-pentynylene group, 1-methylethynylene group, 3-methyl-1-propynylene group, 3-methyl-1-butynylene group, etc.), arylene group (for example, o-phenylene group) , P-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, naphthacenediyl group, pyrenediyl group, naphthylnaphthalenediyl group, biphenyldiyl group (for example, [1,1′-biphenyl] -4,4′-diyl group, 3, 3′-biphenyldiyl group, 3,6-biphenyldiyl group, etc.), terf Nildiyl group, quaterphenyldiyl group, kinkphenyldiyl group, sexiphenyldiyl group, septiphenyldiyl group, octiphenyldiyl group, nobiphenyldiyl group, deciphenyldiyl group, etc.), heteroarylene group (for example, carbazole) Ring, carboline ring, diazacarbazole ring (also called monoazacarboline ring, which shows a ring structure in which one of carbon atoms constituting carboline ring is replaced by nitrogen atom), triazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyrazine Ring, quinoxaline ring, thiophene ring, oxadiazole ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, divalent group derived from the group consisting of indole ring, etc.), chalcogen atom such as oxygen and sulfur, 3 or more rings Groups derived from condensed aromatic heterocycles formed by condensation (this Here, the condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensing three or more rings is preferably an aromatic heterocyclic ring containing a hetero atom selected from N, O and S as an element constituting the condensed ring. Specifically, acridine ring, benzoquinoline ring, carbazole ring, phenazine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, carboline ring, cyclazine ring, kindrin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithia Gin ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (representing any one of carbon atoms constituting carboline ring replaced by nitrogen atom), phenanthroline ring, dibenzofuran Ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring, Nzodifuran ring, benzodithiophene ring, naphthodifuran ring, naphthodithiophene ring, anthrafuran ring, anthradifuran ring, anthrathiophene ring, anthradithiophene ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, thiophanthrene ring (naphthothiophene ring) ) Etc.).
一般式(1)において、Y1で表される3価の連結基としては、例えば、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ウンデカントリイル基、ドデカントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロペンタントリイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ピリジントリイル基、カルバゾールトリイル基等が挙げられる。 In the general formula (1), examples of the trivalent linking group represented by Y1 include ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, and octanetriyl. Group, nonanetriyl group, decanetriyl group, undecanetriyl group, dodecanetriyl group, cyclohexanetriyl group, cyclopentanetriyl group, benzenetriyl group, naphthalenetriyl group, pyridinetriyl group, carbazoletriyl group, etc. Can be mentioned.
一般式(1)において、Y1で表される4価の連結基としては、上記の3価の基に更にひとつ結合基がついたものであり、例えば、プロパンジイリデン基、1,3−プロパンジイル−2−イリデン基、ブタンジイリデン基、ペンタンジイリデン基、ヘキサンジイリデン基、ヘプタンジイリデン基、オクタンジイリデン基、ノナンジイリデン基、デカンジイリデン基、ウンデカンジイリデン基、ドデカンジイリデン基、シクロヘキサンジイリデン基、シクロペンタンジイリデン基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ピリジンテトライル基、カルバゾールテトライル基等が挙げられる。 In the general formula (1), as the tetravalent linking group represented by Y1, one trivalent group is added to the above trivalent group, and examples thereof include a propanediylidene group and 1,3-propane. Diyl-2-ylidene group, butanediylidene group, pentanediylidene group, hexanediylidene group, heptanediylidene group, octanediylidene group, nonanediylidene group, decandiylidene group, undecandiylidene group, dodecandiylidene group, cyclohexanediylidene group , Cyclopentanediylidene group, benzenetetrayl group, naphthalenetetrayl group, pyridinetetrayl group, carbazoletetrayl group and the like.
尚、上記の2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基は、各々更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有していても良い。 The divalent linking group, the trivalent linking group, and the tetravalent linking group may each further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(1)で表される化合物の好ましい態様としては、Y1が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を表すことが好ましく、該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環が好ましい。また、n1が2以上であることが好ましい。 As a preferred embodiment of the compound represented by the general formula (1), Y1 preferably represents a group derived from a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensation of three or more rings, and the three or more rings. As the condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensing, a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable. Further, n1 is preferably 2 or more.
更に、一般式(1)で表される化合物は、分子内に上記の3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。 Furthermore, the compound represented by the general formula (1) has at least two condensed aromatic heterocycles obtained by condensing the above three or more rings in the molecule.
また、Y1がn1価の連結基を表す場合、一般式(1)で表される化合物の三重項励起エネルギーを高く保つために、Y1は非共役であることが好ましく、更に、Tg(ガラス転移点、ガラス転移温度ともいう)を向上させる点から、芳香環(芳香族炭化水素環+芳香族複素環)で構成されていることが好ましい。 When Y1 represents an n1-valent linking group, Y1 is preferably non-conjugated in order to keep the triplet excitation energy of the compound represented by the general formula (1) high, and further, Tg (glass transition In view of improving the point, also referred to as glass transition temperature, it is preferably composed of an aromatic ring (aromatic hydrocarbon ring + aromatic heterocycle).
ここで、非共役とは、連結基が単結合(一重結合ともいう)と二重結合の繰り返しによって表記できないか、または連結基を構成する芳香環同士の共役が立体的に切断されている場合を意味する。 Here, the term “non-conjugated” means that the linking group cannot be expressed by repeating a single bond (also referred to as a single bond) and a double bond, or the conjugation between aromatic rings constituting the linking group is sterically cleaved. Means.
(一般式(A)で表される基)
一般式(1)において、Ar1は、上記一般式(A)で表される基を表す。
(Group represented by general formula (A))
In the general formula (1), Ar1 represents a group represented by the general formula (A).
一般式(A)のXで表される−N(R)−または−Si(R)(R’)−において、更に、E1〜E8で表される−C(R1)=において、R、R’及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。 In —N (R) — or —Si (R) (R ′) — represented by X in the general formula (A), R, R in —C (R1) ═ represented by E1 to E8 The substituent represented by each 'and R1 has the same meaning as the substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(A)において、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。 In the general formula (A), the divalent linking group represented by Y2 has the same meaning as the divalent linking group represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(A)において、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の形成に用いられる5員または6員の芳香族環としては、ベンゼン環、オキサゾール環、チオフェン環、フラン環、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、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。 In the general formula (A), a 5-membered or 6-membered aromatic ring used for forming a group derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring represented by Y3 and Y4, respectively, includes a benzene ring, oxazole Examples include a ring, a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a diazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, an isoxazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring.
更に、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の少なくとも一方は、環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すが、該環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環としては、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、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。 Furthermore, at least one of the groups derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring represented by Y3 and Y4 respectively represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring-constituting atom, As the aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as the ring constituent atom, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a diazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, an isoxazole ring, a pyrazole ring, Examples include a triazole ring.
(Y3で表される基の好ましい態様)
一般式(A)において、Y3で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、更に好ましくは、ベンゼン環から導出される基である。
(Preferred embodiment of the group represented by Y3)
In the general formula (A), the group represented by Y3 is preferably a group derived from the above 6-membered aromatic ring, and more preferably a group derived from a benzene ring.
(Y4で表される基の好ましい態様)
一般式(A)において、Y4で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、更に好ましくは、窒素原子を環構成原子と含む芳香族複素環から導出される基であり、特に好ましくは、Y4がピリジン環から導出される基であることである。
(Preferred embodiment of the group represented by Y4)
In general formula (A), the group represented by Y4 is preferably a group derived from the 6-membered aromatic ring, more preferably an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom. Particularly preferably, Y4 is a group derived from a pyridine ring.
(一般式(A)で表される基の好ましい態様)
一般式(A)で表される基の好ましい態様としては、下記一般式(A−1)、(A−2)、(A−3)または(A−4)のいずれかで表される基が挙げられる。
(Preferred embodiment of the group represented by the general formula (A))
As a preferable aspect of group represented by general formula (A), group represented by either the following general formula (A-1), (A-2), (A-3) or (A-4) Is mentioned.
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E11〜E20は、−C(R2)=または−N=を表し、少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表す。但し、E11、E12の少なくとも1つは−C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。 In the formula, X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —, E1 to E8 represent —C (R1) ═ or —N═, R, R ′, and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1. Y2 represents a simple bond or a divalent linking group. E11 to E20 represent -C (R2) = or -N =, and at least one represents -N =. R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site. However, at least one of E11 and E12 represents -C (R2) =, and R2 represents a linking site. n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E21〜E25は−C(R2)=または−N=を表し、E26〜E30は−C(R2)=、−N=、−O−、−S−または−Si(R3)(R4)−を表し、E21〜E30の少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E21またはE22の少なくとも1つは−C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。 In the formula, X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —, E1 to E8 represent —C (R1) ═ or —N═, R, R ′, and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1. Y2 represents a simple bond or a divalent linking group. E21 to E25 represent -C (R2) = or -N =, and E26 to E30 represent -C (R2) =, -N =, -O-, -S- or -Si (R3) (R4)-. And at least one of E21 to E30 represents -N =. R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site, and R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent. However, at least one of E21 or E22 represents -C (R2) =, and R2 represents a linking site. n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E31〜E35は−C(R2)=、−N=、−O−、−S−または−Si(R3)(R4)−を表し、E36〜E40は−C(R2)=または−N=を表し、E31〜E40の少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E32またはE33の少なくとも1つは−C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。 In the formula, X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —, E1 to E8 represent —C (R1) ═ or —N═, R, R ′, and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1. Y2 represents a simple bond or a divalent linking group. E31 to E35 represent -C (R2) =, -N =, -O-, -S- or -Si (R3) (R4)-, and E36 to E40 represent -C (R2) = or -N =. And at least one of E31 to E40 represents -N =. R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site, and R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent. However, at least one of E32 or E33 is represented by -C (R2) =, and R2 represents a linking site. n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E41〜E50は−C(R2)=、−N=、−O−、−S−または−Si(R3)(R4)−を表し、少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E42またはE43の少なくとも1つは−C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。 In the formula, X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —, E1 to E8 represent —C (R1) ═ or —N═, R, R ′, and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent, or a linking site with Y1. Y2 represents a simple bond or a divalent linking group. E41 to E50 represent -C (R2) =, -N =, -O-, -S-, or -Si (R3) (R4)-, and at least one represents -N =. R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site, and R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent. However, at least one of E42 or E43 is represented by -C (R2) =, and R2 represents a linking site. n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
以下、一般式(A−1)〜(A−4)のいずれかで表される基について説明する。 Hereinafter, the group represented by any one of the general formulas (A-1) to (A-4) will be described.
一般式(A−1)〜(A−4)で表される基のいずれかのXで表される−N(R)−または−Si(R)(R’)−において、更に、E1〜E8で表される−C(R1)=において、R、R’及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。 In -N (R)-or -Si (R) (R ')-represented by X of any of the groups represented by formulas (A-1) to (A-4), E1 to In —C (R1) ═ represented by E8, the substituent represented by each of R, R ′, and R1 has the same meaning as the substituent represented by Y1 in General Formula (1).
一般式(A−1)〜(A−4)で表される基のいずれかにおいて、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。 In any of the groups represented by the general formulas (A-1) to (A-4), the divalent linking group represented by Y2 is a divalent group represented by Y1 in the general formula (1). It is synonymous with the linking group.
一般式(A−1)のE11〜E20、一般式(A−2)のE21〜E30、一般式(A−3)のE31〜E40、一般式(A−4)のE41〜E50で、各々表される−C(R2)=のR2で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。 E11 to E20 of the general formula (A-1), E21 to E30 of the general formula (A-2), E31 to E40 of the general formula (A-3), E41 to E50 of the general formula (A-4), respectively. The substituent represented by R2 in —C (R2) ═ is synonymous with the substituent represented by Y1 in General Formula (1).
次に、本発明に係る一般式(1)で表される化合物の更に好ましい態様について説明する。 Next, the further preferable aspect of the compound represented by General formula (1) based on this invention is demonstrated.
《一般式(2)で表される化合物》
本発明では、上記一般式(1)で表される化合物の中でも、上記一般式(2)で表される化合物が好ましい。以下、一般式(2)で表される化合物について説明する。
<< Compound Represented by Formula (2) >>
In this invention, the compound represented by the said General formula (2) is preferable among the compounds represented by the said General formula (1). Hereinafter, the compound represented by the general formula (2) will be described.
一般式(2)において、Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基の一例として記載されているアリーレン基、ヘテロアリーレン基と各々同義である。 In general formula (2), the arylene group and heteroarylene group represented by Y5 are the arylene group and heteroarylene group described as an example of the divalent linking group represented by Y1 in general formula (1). Are synonymous with each other.
Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。 As a preferred embodiment of the divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group or a combination thereof represented by Y5, among the heteroarylene groups, a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings. A group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings is preferably included, and the group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable. Are preferred.
一般式(2)において、E51〜E66で各々表される−C(R3)=のR3で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。 In General Formula (2), the substituent represented by R3 of —C (R3) ═ represented by E51 to E66 has the same meaning as the substituent represented by Y1 in General Formula (1).
一般式(2)において、E51〜E66で各々表される基としては、E51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい。 In the general formula (2), as groups represented by E51 to E66, 6 or more of E51 to E58 and 6 or more of E59 to E66 are each represented by -C (R3) =. It is preferable.
一般式(2)において、Y6〜Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基の形成に用いられる芳香族炭化水素環としては、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が挙げられる。 In the general formula (2), Y6 to Y9 are each an aromatic hydrocarbon ring used for forming a group derived from an aromatic hydrocarbon ring, such as a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an 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, fluoranthrene ring, naphthacene ring , Pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, picene ring, pyrene ring, pyranthrene ring, anthraanthrene ring, and the like.
更に、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 Further, the aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(2)において、Y6〜Y9は、各々芳香族複素環から導出される基の形成に用いられる芳香族複素環としては、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。 In the general formula (2), Y6 to Y9 are each an aromatic heterocycle used for forming a group derived from an aromatic heterocycle, for example, a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, or a pyridine ring. , Pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, indazole ring, benzimidazole 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 (one of the carbon atoms constituting the carboline ring is further substituted with a nitrogen atom) To indicate the ring It is.
更に、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 Further, the aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(2)において、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方で表されるN原子を含む芳香族複素環から導出される基の形成に用いられるN原子を含む芳香族複素環としては、例えば、例えば、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。 In the general formula (2), an aromatic heterocycle containing an N atom used for forming a group derived from an aromatic heterocycle containing an N atom represented by at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9. Examples of the ring include, for example, an oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, Indole ring, indazole ring, benzimidazole 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 ( Construct carboline ring One of the carbon atoms can be mentioned further shows a ring substituted with a nitrogen atom) or the like.
一般式(2)において、Y7、Y9で表される基としては、各々ピリジン環から導出される基を表すことが好ましい。 In the general formula (2), the groups represented by Y7 and Y9 each preferably represent a group derived from a pyridine ring.
また、一般式(2)において、Y6及びY8で表される基としては、各々ベンゼン環から導出される基を表すことが好ましい。 Moreover, in General formula (2), it is preferable that each group represented by Y6 and Y8 represents a group derived from a benzene ring.
更に、本発明に係る一般式(2)で表される化合物の中でも更に好ましい態様について説明する。 Furthermore, a more preferable aspect is demonstrated among the compounds represented by General formula (2) based on this invention.
《一般式(3)で表される化合物》
本発明では、上記一般式(2)で表される化合物の中でも、更に上記一般式(3)で表される化合物が好ましい。以下、一般式(2)で表される化合物について説明する。
<< Compound Represented by Formula (3) >>
In the present invention, among the compounds represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3) is more preferable. Hereinafter, the compound represented by the general formula (2) will be described.
一般式(3)において、Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基の一例として記載されているアリーレン基、ヘテロアリーレン基と各々同義である。 In general formula (3), the arylene group and heteroarylene group represented by Y5 are the arylene group and heteroarylene group described as an example of the divalent linking group represented by Y1 in general formula (1). Are synonymous with each other.
Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。 As a preferred embodiment of the divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group or a combination thereof represented by Y5, among the heteroarylene groups, a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings. A group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings is preferably included, and the group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable. Are preferred.
一般式(3)において、E51〜E66、E71〜E78で各々表される−C(R3)=のR3で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。 In the general formula (3), the substituent represented by R3 of —C (R3) ═ represented by E51 to E66 and E71 to E78 is the same as the substituent represented by Y1 in the general formula (1). It is synonymous.
一般式(3)において、E51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい。 In general formula (3), it is preferable that 6 or more of E51 to E58 and 6 or more of E59 to E66 are each represented by -C (R3) =.
一般式(3)において、E75〜E79の少なくとも1つ及びE84〜E88の少なくとも1つが−N=を表すことが好ましい。 In the general formula (3), it is preferable that at least one of E75 to E79 and at least one of E84 to E88 represent -N =.
更には、一般式(3)において、E75〜E79のいずれか1つ及びE84〜E88のいずれか1つが−N=を表すことが好ましい。 Furthermore, in General formula (3), it is preferable that any one of E75-E79 and any one of E84-E88 represent -N =.
また、一般式(3)において、E71〜E74及びE80〜E83が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい態様として挙げられる。 Moreover, in General formula (3), it is mentioned as a preferable aspect that E71-E74 and E80-E83 are each represented by -C (R3) =.
更に、一般式(2)または一般式(3)で表される化合物において、E53が−C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましく、更に、E61も同時に−C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましい。 Further, in the compound represented by the general formula (2) or the general formula (3), it is preferable that E53 is represented by -C (R3) = and R3 represents a linking site, and E61 is also simultaneously- It is preferably represented by C (R3) = and R3 represents a linking site.
更に、E75及びE84が−N=で表されることが好ましく、E71〜E74及びE80〜E83が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい。 Further, E75 and E84 are preferably represented by -N =, and E71 to E74 and E80 to E83 are each preferably represented by -C (R3) =.
以下、本発明に係る一般式(1)、(2)または(3)で表される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。 Hereinafter, although the specific example of a compound represented by General formula (1), (2) or (3) based on this invention is shown, this invention is not limited to these.
以下に代表的な化合物の合成例を示すが、本発明はこれらに限定されない。 Although the synthesis example of a typical compound is shown below, this invention is not limited to these.
《化合物5の合成例》
<< Synthesis Example of
工程1:(中間体1の合成)
窒素雰囲気下、3,6−ジブロモジベンゾフラン(1.0モル)、カルバゾール(2.0モル)、銅粉末(3.0モル)、炭酸カリウム(1.5モル)をDMAc(ジメチルアセトアミド)300ml中に混合し、130℃で24時間撹拌した。反応液を室温まで冷却後、トルエン1lを加え、蒸留水で3回洗浄し、有機層を減圧下に溶媒を留去し、残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(n−ヘプタン:トルエン=4:1〜3:1)にて精製し、中間体1を収率85%で得た。
Step 1: (Synthesis of Intermediate 1)
Under a nitrogen atmosphere, 3,6-dibromodibenzofuran (1.0 mol), carbazole (2.0 mol), copper powder (3.0 mol) and potassium carbonate (1.5 mol) in 300 ml of DMAc (dimethylacetamide) And stirred at 130 ° C. for 24 hours. After cooling the reaction solution to room temperature, 1 l of toluene was added and washed 3 times with distilled water. The organic layer was evaporated under reduced pressure, and the residue was subjected to silica gel flash chromatography (n-heptane: toluene = 4: 1 to 1). 3: 1) to obtain
工程2:(中間体2の合成)
室温、大気下で中間体1(0.5モル)をDMF100mlに溶解し、NBS(2.0モル)を加え、一晩室温で撹拌した。得られた沈殿を濾過し、メタノールで洗浄し、中間体2を収率92%で得た。
Step 2: (Synthesis of Intermediate 2)
Intermediate 1 (0.5 mol) was dissolved in 100 ml of DMF at room temperature under air, NBS (2.0 mol) was added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The resulting precipitate was filtered and washed with methanol, yielding intermediate 2 in 92% yield.
工程3:(化合物5の合成)
窒素雰囲気下、中間体2(0.25モル)、2−フェニルピリジン(1.0モル)、ルテニウム錯体[(η6−C6H6)RuCl2]2(0.05モル)、トリフェニルホスフィン(0.2モル)、炭酸カリウム(12モル)をNMP(N−メチル−2−ピロリドン)3l中で混合し、140℃で一晩撹拌した。
Step 3: (Synthesis of Compound 5)
Under a nitrogen atmosphere, intermediate 2 (0.25 mol), 2-phenylpyridine (1.0 mol), ruthenium complex [(η 6 -C 6 H 6 ) RuCl 2 ] 2 (0.05 mol), triphenyl Phosphine (0.2 mol) and potassium carbonate (12 mol) were mixed in 3 l of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and stirred at 140 ° C. overnight.
反応液を室温まで冷却後、ジクロロメタン5lを加え、反応液を濾過した。濾液は減圧下に溶媒を留去し(800Pa、80℃)、(N−メチル−2−ピロリドン)残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(CH2Cl2:Et3N=20:1〜10:1)にて精製した。 After cooling the reaction solution to room temperature, 5 l of dichloromethane was added and the reaction solution was filtered. The filtrate was distilled off the solvent under reduced pressure (800 Pa, 80 ° C.), and the residue (N-methyl-2-pyrrolidone) was subjected to silica gel flash chromatography (CH 2 Cl 2 : Et 3 N = 20: 1 to 10: 1). It refine | purified in.
各フラクションを集めて溶媒を減圧下に留去後、残渣をジクロロメタンに再び溶解し、水で3回洗浄後した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧下に留去して化合物5を収率68%で得た。
Each fraction was collected and the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was redissolved in dichloromethane and washed three times with water. The organic phase was dried over anhydrous magnesium sulfate, and then the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain
本発明の金属酸化物半導体を有する層と周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の膜厚の総和は100nm以上、200nm以下であることが好ましい。膜厚を100nm以上に厚くすることで、透明導電性層を形成する際の課題の一つであるITO粒子等のターゲット成分の打ち込みによるショート等の課題に対しての抑制効果が高くなる。特に周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層は電子輸送性が高いため、厚膜化しても電圧上昇が少ないので、上述の膜厚の総和を満足する場合は、金属酸化物半導体を有する層の膜厚を薄くし、周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層の膜厚を厚くすることが好ましい。
The total thickness of the layer having the metal oxide semiconductor of the present invention and the layer doped with an element belonging to
《金属層》
本発明のカソードを構成する金属層は蒸着法で成膜することが好ましい。金属層を形成する材料としては特に限定はないが、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、リチウム、銀、金またはその合金の1種以上から選択することが好ましい。本発明の金属層の膜厚はカソードの透過率を高める観点から、1nm〜10nmの範囲にあることが好ましく、より好ましい膜厚の範囲は1nm〜5nmである。
《Metallic layer》
The metal layer constituting the cathode of the present invention is preferably formed by vapor deposition. The material for forming the metal layer is not particularly limited, but is preferably selected from one or more of aluminum, magnesium, calcium, lithium, silver, gold, and alloys thereof. The thickness of the metal layer of the present invention is preferably in the range of 1 nm to 10 nm from the viewpoint of increasing the transmittance of the cathode, and more preferably in the range of 1 nm to 5 nm.
《補助電極》
本発明の有機EL素子は、透明導電性層上に抵抗を下げる目的で補助電極を設けることができる。補助電極を形成する材料としては、金、白金、銀、銅、アルミ等の抵抗が低い金属が好ましい。補助電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法などが挙げられる。本発明の補助電極の線幅は透明導電性層の開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極の厚さは導電性の観点から、1μ以上であることが好ましい。
《Auxiliary electrode》
In the organic EL device of the present invention, an auxiliary electrode can be provided on the transparent conductive layer for the purpose of reducing the resistance. As a material for forming the auxiliary electrode, a metal having low resistance such as gold, platinum, silver, copper, and aluminum is preferable. Examples of the method for forming the auxiliary electrode include a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, an ink jet method, and an aerosol jet method. The line width of the auxiliary electrode of the present invention is preferably 50 μm or less from the viewpoint of the aperture ratio of the transparent conductive layer, and the thickness of the auxiliary electrode is preferably 1 μ or more from the viewpoint of conductivity.
〔発光層〕
本発明の発光層は発光材料として燐光発光化合物が含有されていることを特徴とする。
[Light emitting layer]
The light emitting layer of the present invention is characterized by containing a phosphorescent compound as a light emitting material.
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およ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。 The light-emitting layer 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. It may be an interface with an adjacent layer.
発光層としては、含まれる発光材料が発光要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。また、各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。 As a light emitting layer, if the light emitting material contained satisfies the light emission requirement, there will be no restriction | limiting in particular in the structure. Moreover, there may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength. Moreover, it is preferable to have a non-light emitting intermediate | middle layer between each light emitting layer.
発光層の膜厚の総和は1〜100nmの範囲にあることが好ましく、更に好ましくは、より低い駆動電圧を得ることができることから1nm以上、30nm以下である。なお、発光層の膜厚の総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む膜厚である。 The total thickness of the light emitting layers is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably 1 nm or more and 30 nm or less because a lower driving voltage can be obtained. Note that the total film thickness of the light emitting layer is a film thickness including the intermediate layer when a non-light emitting intermediate layer exists between the light emitting layers.
個々の発光層の膜厚としては、1〜50nmの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは1〜20nmの範囲に調整することである。青、緑、赤の各発光層の膜厚の関係については、特に制限はない。 The thickness of each light emitting layer is preferably adjusted to a range of 1 to 50 nm, more preferably adjusted to a range of 1 to 20 nm. There is no particular limitation on the relationship between the film thicknesses of the blue, green and red light emitting layers.
発光層の作製には、後述する発光材料やホスト化合物を、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形成方法により製膜して形成することができる。 For the production of the light-emitting layer, a light-emitting material or a host compound, which will be described later, is formed by forming a film by a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an inkjet method. it can.
各発光層は複数の発光材料を混合してもよく、また燐光発光材料と蛍光発光材料を同一発光層中に混合して用いてもよい。 Each light emitting layer may be a mixture of a plurality of light emitting materials, or a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material may be mixed and used in the same light emitting layer.
発光層の構成として、ホスト化合物、発光材料(発光ドーパント化合物ともいう)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。 As a structure of the light emitting layer, it is preferable to contain a host compound and a light emitting material (also referred to as a light emitting dopant compound) and emit light from the light emitting material.
〈ホスト化合物〉
有機EL素子の発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)における燐光発光の燐光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。更に好ましくは燐光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
<Host compound>
As the host compound contained in the light emitting layer of the organic EL device, a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1 is preferable. More preferably, the phosphorescence quantum yield is less than 0.01. Moreover, it is preferable that the volume ratio in the layer is 50% 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用いてもよく、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素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料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 organic EL element can be made highly efficient. In addition, by using a plurality of kinds of light emitting materials described later, it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary light emission color.
用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、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)でもいい。 The host compound used may be a conventionally known 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). .
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、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移温度)化合物が好ましい。ここでいうガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS−K−7121に準拠した方法により求められる値である。 As the known host compound, a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, preventing an increase in emission wavelength, and having a high Tg (glass transition temperature) compound is preferable. The glass transition point (Tg) here is a value obtained by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
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。例えば、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号公報等が挙げられる。 Specific examples of known host compounds include compounds described in the following documents. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860 Gazette, 2002-334787 gazette, 2002-15871 gazette, 2002-334788 gazette, 2002-43056 gazette, 2002-334789 gazette, 2002-75645 gazette, 2002-338579 gazette. No. 2002-105445, No. 2002-343568, No. 2002-141173, No. 2002-352957, No. 2002-203683, No. 2002-363227, No. 2002-231453. No. 2003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060. 2002-302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
〈発光材料〉
次に、発光材料について説明する。
<Light emitting material>
Next, the light emitting material will be described.
本発明において、発光材料として燐光発光性化合物(燐光性化合物、燐光発光材料ともいう)を用いる。 In the present invention, a phosphorescent compound (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent material) is used as the light-emitting material.
燐光発光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にて燐光発光する化合物であり、燐光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましい燐光量子収率は0.1以上である。 A phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, a phosphorescent compound emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and a phosphorescence quantum yield of 0.01 at 25 ° C. Although defined as the above compounds, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
上記燐光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明において燐光発光性化合物を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記燐光量子収率(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 the Fourth Edition
燐光発光性化合物の発光の原理としては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、このエネルギーを燐光発光性化合物に移動させることで燐光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型であり、もう一つは燐光発光性化合物がキャリアトラップとなり、燐光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こり燐光発光性化合物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、燐光発光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。 There are two types of light emission principle of the phosphorescent compound. 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 used for the phosphorescent compound. The phosphorescent compound is an energy transfer type in which light emission from the phosphorescent compound is obtained by transferring to the phosphorescent compound, and the other is that the phosphorescent compound becomes a carrier trap and carrier recombination occurs on the phosphorescent compound. In any case, the excited state energy of the phosphorescent compound is lower than the excited state energy of the host compound.
燐光発光性化合物は、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が、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、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light-emitting layer of the organic EL device, and preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements. More preferred are iridium compounds, osmium compounds, platinum compounds (platinum complex compounds), and rare earth complexes, and most preferred are iridium compounds.
本発明においては、少なくとも一つの発光層に2種以上の燐光発光性化合物を含有していてもよく、発光層における燐光発光性化合物の濃度比が発光層の厚さ方向で変化していてもよい。 In the present invention, at least one light emitting layer may contain two or more phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compounds in the light emitting layer may vary in the thickness direction of the light emitting layer. Good.
燐光発光性化合物は好ましくは発光層の総量に対し0.1体積%以上30体積%未満である。 The phosphorescent compound is preferably 0.1% by volume or more and less than 30% by volume with respect to the total amount of the light emitting layer.
本発明の燐光発光性化合物は下記一般式(4)で表わされる化合物であることが好ましい。 The phosphorescent compound of the present invention is preferably a compound represented by the following general formula (4).
《一般式(4)で表される化合物》
本発明の有機EL素子に係るリン光発光性化合物としては、上記一般式(4)で表される化合物が好ましい。
<< Compound Represented by Formula (4) >>
As the phosphorescent compound according to the organic EL device of the present invention, a compound represented by the general formula (4) is preferable.
以下、一般式(4)で表される化合物について説明する。尚、一般式(4)で表されるリン光発光性化合物(リン光発光性の金属錯体ともいう)は、本発明の有機EL素子の発光層に発光ドーパントとして含有されることが好ましい態様であるが、発光層以外の構成層(本発明の有機EL素子の構成層については後に詳細に説明する。)に含有されていても良い。 Hereinafter, the compound represented by Formula (4) will be described. The phosphorescent compound represented by the general formula (4) (also referred to as a phosphorescent metal complex) is preferably contained as a luminescent dopant in the light emitting layer of the organic EL device of the present invention. However, it may be contained in a constituent layer other than the light emitting layer (the constituent layer of the organic EL element of the present invention will be described in detail later).
一般式(4)において、A1がP−Cと共に形成する芳香族炭化水素環としては、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が挙げられる。 In the general formula (4), examples of the aromatic hydrocarbon ring that A1 forms with P—C include a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, a chrysene ring, a naphthacene ring, Triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, picene ring, Examples include a pyrene ring, a pyrantolen ring, and anthraanthrene ring.
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(4)において、A1が、P−Cと共に形成する芳香族複素環としては、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、ベンゾイミダゾール環、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、フタラジン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環等が挙げられる。 In the general formula (4), as the aromatic heterocycle formed by A1 together with PC, furan ring, thiophene ring, oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, Benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, azacarbazole A ring etc. are mentioned.
ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。 Here, the azacarbazole ring refers to one in which one or more carbon atoms of the benzene ring constituting the carbazole ring are replaced with a nitrogen atom.
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。一般式(4)において、A2が、Q−Nと共に形成する芳香族複素環としては、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、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、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。 These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1). In the general formula (4), the aromatic heterocycle formed by A2 together with QN includes an oxazole ring, an oxadiazole ring, an oxatriazole ring, an isoxazole ring, a tetrazole ring, a thiadiazole ring, a thiatriazole ring, Examples include a thiazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring.
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(4)において、P1−L1−P2で表される2座の配位子としては、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。 In the general formula (4), examples of the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 include phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabole, acetylacetone, and picolinic acid. .
一般式(4)において、j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。 In the general formula (4), j1 represents an integer of 1 to 3, j2 represents an integer of 0 to 2, j1 + j2 represents 2 or 3, and j2 is preferably 0.
一般式(4)において、M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)が用いられるが、中でも、イリジウム好ましい。 In the general formula (4), M1 is a transition metal element of group 8 to group 10 (also simply referred to as a transition metal) in the periodic table, and is preferably iridium.
本発明の燐光発光性化合物は下記一般式(5)で表わされる化合物であることがさらに好ましい。 The phosphorescent compound of the present invention is more preferably a compound represented by the following general formula (5).
《一般式(5)で表される化合物》
本発明に係る一般式(4)で表される化合物の中でも、一般式(5)で表される化合物が好ましい。
<< Compound Represented by Formula (5) >>
Among the compounds represented by the general formula (4) according to the present invention, the compound represented by the general formula (5) is preferable.
一般式(5)において、Zで表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。 In the general formula (5), examples of the hydrocarbon ring group represented by Z include a non-aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic hydrocarbon ring group, and examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a cyclopropyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. These groups may be unsubstituted or have a substituent described later.
また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、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、ビフェニリル基等が挙げられる。 Examples of the aromatic hydrocarbon ring group (also referred to as aromatic hydrocarbon group, aryl group, etc.) include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl. Group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group and the like.
これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(5)において、Zで表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン環、1,4−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−1、1−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタン環等から導出される基を挙げられる。 In the general formula (5), examples of the heterocyclic group represented by Z include a non-aromatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group. Examples of the non-aromatic heterocyclic group include an epoxy ring and an aziridine group. Ring, thiirane ring, oxetane ring, azetidine ring, thietane ring, tetrahydrofuran ring, dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring, ε-caprolactone ring, ε- Caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydropyran ring, 1,3-dioxane ring, 1,4-dioxane ring, trioxane ring, tetrahydrothiopyran ring, thiomorpholine Ring, thiomorpholine-1,1-dioxide And groups derived from a ring, a pyranose ring, a diazabicyclo [2,2,2] -octane ring, and the like.
これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
芳香族複素環基としては、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(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、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、フタラジニル基等が挙げられる。 Examples of the aromatic heterocyclic group include 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 (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl Group, pyridazinyl group, triazinyl group, key Zoriniru group, phthalazinyl group, and the like.
これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
好ましくは、Zで表される基は芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基である。 Preferably, the group represented by Z is an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
一般式(5)において、A1が、P−Cと共に形成する芳香族炭化水素環としては、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が挙げられる。 In the general formula (5), the aromatic hydrocarbon ring that A1 forms with P—C includes benzene ring, 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, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, picene ring , Pyrene ring, pyranthrene ring, anthraanthrene ring and the like.
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(5)において、A1がP−Cと共に形成する芳香族複素環としては、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、ベンゾイミダゾール環、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、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、アザカルバゾール環等が挙げられる。 In the general formula (5), the aromatic heterocycle formed by A1 together with P—C includes furan ring, thiophene ring, oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzo Imidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, carboline ring, And azacarbazole ring.
ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。 Here, the azacarbazole ring refers to one in which one or more carbon atoms of the benzene ring constituting the carbazole ring are replaced with a nitrogen atom.
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。 These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
一般式(5)のA3で表される、−C(R01)=C(R02)−、−N=C(R02)−、−C(R01)=N−において、R01、R02で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。 In -C (R01) = C (R02)-, -N = C (R02)-, and -C (R01) = N- represented by A3 in the general formula (5), each represented by R01 and R02 The substituent which is synonymous with the substituent represented by Y1 in General formula (1).
一般式(5)において、P1−L1−P2で表される2座の配位子としては、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。 In the general formula (5), examples of the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 include phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabole, acetylacetone, and picolinic acid. .
また、j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。 J1 represents an integer of 1 to 3, and j2 represents an integer of 0 to 2, j1 + j2 represents 2 or 3, and j2 is preferably 0.
一般式(5)において、M1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(単に遷移金属ともいう)は、一般式(4)において、M1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 Formula (5), Group 8 to Group 10 transition metal elements in the periodic table of elements represented by M1 (also simply referred to as transition metals) in General Formula (4) are represented in the periodic table of elements represented by M1. It is synonymous with the transition metal element of Group 8-10.
本発明に係るリン光発光性化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。 Specific examples of the phosphorescent compound according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
上記のリン光発光性化合物は、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)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695〜709頁(2004年)、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。 The above phosphorescent compounds 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), European Journal of Organic Chemistry, Vol. 4, pages 695-709 (2004), and further synthesized by applying methods such as references described in these documents. it can.
〔中間層〕
各発光層間に非発光性の中間層(非ドープ領域等ともいう)を設ける場合について説明する。
[Middle layer]
A case where a non-light emitting intermediate layer (also referred to as an undoped region or the like) is provided between the light emitting layers will be described.
非発光性の中間層とは、複数の発光層を有する場合、その発光層間に設けられる層である。非発光性の中間層の膜厚としては1〜20nmの範囲にあるのが好ましく、更には3〜10nmの範囲にあることが隣接発光層間のエネルギー移動等相互作用を抑制し、且つ素子の電流電圧特性に大きな負荷を与えないということから好ましい。 The non-light emitting intermediate layer is a layer provided between the light emitting layers in the case of having a plurality of light emitting layers. The film thickness of the non-light emitting intermediate layer is preferably in the range of 1 to 20 nm, and further in the range of 3 to 10 nm suppresses interaction such as energy transfer between adjacent light emitting layers, and the current of the device This is preferable because a large load is not applied to the voltage characteristics.
この非発光性の中間層に用いられる材料としては、発光層のホスト化合物と同一でも異なっていてもよいが、隣接する2つの発光層の少なくとも一方の発光層のホスト材料と同一であることが好ましい。 The material used for the non-light emitting intermediate layer may be the same as or different from the host compound of the light emitting layer, but may be the same as the host material of at least one of the adjacent light emitting layers. preferable.
非発光性の中間層は非発光層、各発光層と共通の化合物(例えば、ホスト化合物等)を含有していてもよく、各々共通ホスト材料(ここで、共通ホスト材料が用いられるとは、燐光発光エネルギー、ガラス転移点等の物理化学的特性が同一である場合やホスト化合物の分子構造が同一である場合等を示す。)を含有することにより、発光層−非発光層間の層間の注入障壁が低減され、電圧(電流)を変化させても正孔と電子の注入バランスが保ちやすいという効果を得ることができる。更に、非ドープ発光層に各発光層に含まれるホスト化合物と同一の物理的特性または同一の分子構造を有するホスト材料を用いることにより、従来の有機EL素子作製の大きな問題点である素子作製の煩雑さをも併せて解消することができる。 The non-light-emitting intermediate layer may contain a non-light-emitting layer, a compound common to each light-emitting layer (for example, a host compound), and each common host material (where a common host material is used) In the case where the physicochemical characteristics such as phosphorescence emission energy and glass transition point are the same, or the molecular structure of the host compound is the same, etc.) The barrier is reduced, and the effect of easily maintaining the injection balance of holes and electrons even when the voltage (current) is changed can be obtained. Furthermore, by using a host material having the same physical characteristics or the same molecular structure as the host compound contained in each light-emitting layer in the undoped light-emitting layer, device fabrication, which is a major problem in conventional organic EL device fabrication, is achieved. Complexity can also be eliminated.
ホスト材料はキャリアの輸送を担うため、キャリア輸送能を有する材料が好ましい。キャリア輸送能を表す物性としてキャリア移動度が用いられるが、有機材料のキャリア移動度は一般的に電界強度に依存性が見られる。電界強度依存性の高い材料は正孔と電子注入・輸送バランスを崩しやすいため、中間層材料、ホスト材料は移動度の電界強度依存性の少ない材料を用いることが好ましい。 Since the host material is responsible for carrier transportation, a material having carrier transportation ability is preferable. Carrier mobility is used as a physical property representing carrier transport ability, but the carrier mobility of an organic material generally depends on the electric field strength. Since a material having a high electric field strength dependency easily breaks the balance between injection and transport of holes and electrons, it is preferable to use a material having a low electric field strength dependency of mobility for the intermediate layer material and the host material.
また、一方では、正孔や電子の注入バランスを最適に調整するためには、非発光性の中間層は後述する阻止層、即ち正孔阻止層、電子阻止層として機能することも好ましい態様として挙げられる。 On the other hand, in order to optimally adjust the injection balance of holes and electrons, it is also preferable that the non-light emitting intermediate layer functions as a blocking layer described later, that is, a hole blocking layer and an electron blocking layer. Can be mentioned.
〔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、および「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, they are described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and their forefront of industrialization” (issued on November 30, 1998 by NTS Corporation). 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。また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。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。 In a broad sense, the hole blocking layer has a function of an electron transport layer and is composed of a hole blocking material having a function of transporting electrons and having a remarkably small ability to transport holes, while transporting electrons. By blocking holes, the recombination probability of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned later can be used as a hole-blocking layer concerning this invention as needed. The hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
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。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の膜厚としては好ましくは3〜100nmであり、更に好ましくは5〜30nmである。 On the other hand, the electron blocking layer, in a broad sense, has a function of a hole transport layer, and is made of a material having a function of transporting holes while having a remarkably small ability to transport electrons, while transporting holes. By blocking electrons, the probability of recombination of electrons and holes can be improved. Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed. The thickness of the hole blocking layer according to the present invention is preferably 3 to 100 nm, and more preferably 5 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、ピラゾリン誘導体およ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級アミン化合物およ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級アミン化合物およ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 ' Di (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 described in US Pat. No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring of, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 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 described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used. In the present invention, it is preferable to use these materials 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5〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer is 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. Can do. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. 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、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, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
このようなp型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。 It is preferable to use such a high-p-type hole transport layer because a device with lower power consumption can be manufactured.
〔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、および複数層とする場合は発光層に対してカソード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、カソード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およ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。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。 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 the electron transport layer adjacent to the cathode side with respect to the light emitting layer 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. 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(Alq3)、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、およびこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー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 complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), 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 Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as electron transport materials. 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. Further, the distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as the electron transport material, and inorganic semiconductors such as n-type-Si and n-type-SiC can be used as well as the hole injection layer and the hole transport layer. It can be used as an electron transport 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5〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. . Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
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型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 such an electron transport layer having a high n-type property because a device with lower power consumption can be manufactured.
〔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、上記の如くアノード電極(以下陽極ともいう)と発光層または正孔輸送層の間、およびカソード電極(以下陰極ともいう)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 includes an electron injection layer and a hole injection layer. As described above, between the anode electrode (hereinafter also referred to as the anode) and the light emitting layer or the hole transport layer, and a cathode electrode (hereinafter also referred to as the cathode). ) And the light emitting layer or the electron transport layer.
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、正孔注入層と電子注入層とがある。
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) ) ",
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層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、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層等が挙げられる。 The details of the 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, a phthalocyanine layer represented by copper phthalocyanine And an oxide layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon layer, and a polymer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
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層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、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層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。本発明に係わる電子注入層は金属層とアルカリ金属ハライド層との積層構成か酸化物層と金属層とアルカリ金属ハライド層との積層構成が好ましく、金属酸化物にアルカリ金属がドープされていても良い。金属酸化物にドープするアルカリ金属の量は1〜10質量%が好ましい。上記電子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1nm〜10μmの範囲が好ましい。 The details of the electron injection layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like, and specifically, metals represented by strontium, aluminum and the like. Examples thereof include an alkali metal halide layer typified by potassium fluoride, an alkaline earth metal compound layer typified by magnesium fluoride, and an oxide layer typified by molybdenum oxide. The electron injection layer according to the present invention preferably has a laminated structure of a metal layer and an alkali metal halide layer or a laminated structure of an oxide layer, a metal layer and an alkali metal halide layer, and the metal oxide may be doped with an alkali metal. good. As for the quantity of the alkali metal doped to a metal oxide, 1-10 mass% is preferable. The electron injection layer is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 μm although it depends on the material.
〔アノード電極〕
カソード電極と対になる、アノード電極(対向電極)としては、前述の透明導電性を構成する材料を用いても良いし、金属、合金、電気伝導性化合物およびこれらの混合物を電極物質とするものが用いることもできる。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。対向電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、対向電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。
[Anode electrode]
As the anode electrode (counter electrode) to be paired with the cathode electrode, the above-mentioned materials constituting the transparent conductivity may be used, or metals, alloys, electrically conductive compounds and mixtures thereof as electrode materials Can also be 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. The counter electrode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. Further, the sheet resistance as the counter electrode 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.
《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、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特にカラーフィルターと組み合わせた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. Examples of light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, and light sources for optical sensors. Although it is not limited to this, it can be effectively used for a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless otherwise indicated, "part by mass" or "mass%" is represented.
実施例1
《両面エミッション型有機EL素子の作製》
有機EL素子1〜29は発光面積が5cm×5cmとなるように作製した。
Example 1
<< Production of double-sided emission type organic EL elements >>
The
以下に図を用いて説明する。図1は4層積層されたカソード電極を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を示す一例である。 This will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an example showing a configuration of an organic electroluminescence element having a cathode electrode laminated in four layers.
〔有機EL素子1の作製〕
(陽極の形成)
透明なガラスの基板1の上に厚さ100nmとなる条件でITOをスパッタ法で成膜、パターニングして、ITO層から成るアノード電極2(陽極)を形成した。次いで、ITO層を設けた基板を、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。
[Production of Organic EL Element 1]
(Formation of anode)
An ITO electrode 2 (anode) made of an ITO layer was formed on a
(正孔注入層〜電子輸送層の形成)
このITO層を設けた基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、タンタル製抵抗加熱ボードにα−NPD、H4、Ir−4、BAlq、Alq3、銅フタロシアニンをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。
(Formation of hole injection layer to electron transport layer)
The substrate provided with the ITO layer is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, and α-NPD, H4, Ir-4, BAlq, Alq 3 , and copper phthalocyanine are placed in a resistance heating board made of tantalum, respectively. The first vacuum chamber was attached.
更に、タングステン製抵抗加熱ボードにアルミニウムを入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。 Furthermore, aluminum was put into a tungsten resistance heating board and attached to the second vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
まず、第1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ドに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒でITO層上に膜厚20nmの正孔注入兼正孔輸送層3を設けた。
First, after reducing the pressure of the first vacuum chamber to 4 × 10 −4 Pa, the heating board containing α-NPD was energized and heated, and the ITO layer was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 0.2 nm / second. A hole injection /
更に、H4の入った前記加熱ボードとIr−4の入ったボードをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるH4と発光ドーパントであるIr−4の蒸着速度が100:6になるように調節し、膜厚30nmの発光層4を設けた。
Further, the heating board containing H4 and the board containing Ir-4 are energized independently to adjust the deposition rate of H4 as a light emitting host and Ir-4 as a light emitting dopant to 100: 6. Then, the
次いで、BAlqの入った前記加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で膜厚10nmの正孔阻止層5を設けた。
Next, the heating board containing BAlq was energized and heated to provide a
更に、Alq3の入った前記加熱ボードを通電して加熱し蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で膜厚20nmの電子輸送層6を設けた。
Further, the heating board containing Alq 3 was heated by energization to provide an
(電子注入層の形成)
次に、フッ化カリウムの入った前記加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度0.01nm/秒〜0.02nm/秒で膜厚1nmのフッ化カリウム層を形成し、電子注入層7を設けた。
(Formation of electron injection layer)
Next, the heating board containing potassium fluoride is energized and heated to form a potassium fluoride layer having a film thickness of 1 nm at a deposition rate of 0.01 nm / second to 0.02 nm / second, and the
(透明導電性層(陰極)の形成)
次に、電子注入層まで成膜した素子を予めITOターゲットを装着した市販の平行平板スパッタリング装置に移し、スパッタリング装置のチャンバー内を5×10−3Paまで減圧した後、窒素ガスと酸素ガスを流しながら、DC出力500Wで放電し、成膜速度10nm/秒で膜厚100nmのITO導電層の透明導電性層(陰極)を形成した。
(Formation of transparent conductive layer (cathode))
Next, the element formed up to the electron injection layer was transferred to a commercially available parallel plate sputtering apparatus equipped with an ITO target in advance, and after reducing the pressure in the chamber of the sputtering apparatus to 5 × 10 −3 Pa, nitrogen gas and oxygen gas were added. While flowing, discharge was performed at a DC output of 500 W, and a transparent conductive layer (cathode) of an ITO conductive layer having a film thickness of 10 nm / second and a film thickness of 100 nm was formed.
(素子の封止)
最後に、上記で得られた素子をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、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、これを前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、両面エミッション型有機EL素子1を得た。
(Element sealing)
Finally, the device obtained above is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 μm is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied, brought into close contact with the transparent support substrate, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and a double-sided emission type
〔有機EL素子2の作製〕
(陽極〜電子注入層の形成)
陽極〜電子注入層までは有機EL素子1と同様な方法で成膜した。
[Production of Organic EL Element 2]
(Formation of anode to electron injection layer)
The film from the anode to the electron injection layer was formed by the same method as the
(スパッタバッファ層の形成)
次に、銅フタロシアニンの入った前記加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度1nm/秒〜2nm/秒で膜厚150nmのスパッタバッファ層を設けた。
(Formation of sputter buffer layer)
Next, the heating board containing copper phthalocyanine was energized and heated to provide a sputtering buffer layer having a film thickness of 150 nm at a deposition rate of 1 nm / second to 2 nm / second.
(陰極の形成)
有機EL素子1と同様にして陰極を成膜した。
(Formation of cathode)
A cathode was formed in the same manner as in the
(素子の封止)
有機EL素子1と同様な方法で硬化・封止して、両面エミッション型有機EL素子2を得た。
(Element sealing)
The double-sided emission type
〔有機EL素子3〜4の作製〕
スパッタバッファ層の材料を銅フタロシアニンから表1、表2に記載の材料に変更した以外は有機EL素子2と同様な方法で、有機EL素子3〜4を作製した。
[Production of
〔有機EL素子5の作製〕
(陽極〜電子注入層の形成)
陽極〜電子注入層までは有機EL素子2と同様な方法で成膜した。
[Production of Organic EL Element 5]
(Formation of anode to electron injection layer)
The film from the anode to the electron injection layer was formed by the same method as that for the
(スパッタバッファ層の形成)
次に、リチウムの入った加熱ボードとAlq3の入った前記加熱ボードとをそれぞれ独立に通電して、リチウムとAlq3との蒸着速度が1:10になるように調節し、膜厚150nmのスパッタバッファ層を設けた。
(Formation of sputter buffer layer)
Next, the heating board containing lithium and the heating board containing Alq 3 were energized independently to adjust the deposition rate of lithium and Alq 3 to 1:10, and the film thickness was 150 nm. A sputter buffer layer was provided.
(陰極の形成)
有機EL素子2と同様にして陰極を成膜した。
(Formation of cathode)
A cathode was formed in the same manner as the
(素子の封止)
有機EL素子2と同様な方法で硬化・封止して、両面エミッション型有機EL素子5を得た。
(Element sealing)
The double-sided emission type
〔有機EL素子6の作製〕
(陽極〜電子注入層の形成)
陽極〜電子注入層までは有機EL素子1と同様な方法で成膜した。
[Production of Organic EL Element 6]
(Formation of anode to electron injection layer)
The film from the anode to the electron injection layer was formed by the same method as the
(4層積層されたカソード電極(陰極)の形成)
次に、電子注入層まで成膜した素子を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、アルミニウムの入った前記加熱ボードに通電して、蒸着速度0.1〜0.1nm/秒〜0.2nm/秒で膜厚5nmのアルミニウムからなる金属層8を形成した。
(Formation of four-layered cathode electrode (cathode))
Next, the element formed up to the electron injection layer is transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and after the second vacuum chamber is depressurized to 4 × 10 −4 Pa, the heating board containing aluminum is energized, A metal layer 8 made of aluminum having a film thickness of 5 nm was formed at a deposition rate of 0.1 to 0.1 nm / second to 0.2 nm / second.
次に、アルミニウムからなる金属層まで成膜した素子を真空のまま第1真空槽に戻し、第2真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、セシウムの入った加熱ボードとAlq3の入った前記加熱ボードとをそれぞれ独立に通電して、セシウムとAlq3との蒸着速度が1:25になるように調節し、膜厚78nmのセシウムがドープされたAlq3層を設けた。 Next, after the element formed up to the metal layer made of aluminum was returned to the first vacuum chamber while being vacuumed, and the second vacuum chamber was depressurized to 4 × 10 −4 Pa, a heating board containing cesium and Alq 3 The heating board was energized independently to adjust the deposition rate of cesium and Alq 3 to 1:25, and an Alq 3 layer doped with cesium having a thickness of 78 nm was provided.
更に、二酸化チタンの入った加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で膜厚2nmの二酸化チタンからなる金属酸化物半導体を有する層10を設けた。
Furthermore, the heating board containing titanium dioxide was energized and heated to provide a
最後に、二酸化チタン層(金属酸化物半導体を有する層)まで成膜した素子を真空のまま、予めITOターゲットを装着した市販の平行平板スパッタリング装置に移し、スパッタリング装置のチャンバー内を5×10−3Paまで減圧した後、窒素ガスと酸素ガスを流しながら、DC出力500Wで放電し、成膜速度10nm/秒で膜厚100nmのITOからなる透明導電層11を設け、比較の4層積層されたカソード電極(陰極)を形成した。
Finally, the element formed up to the titanium dioxide layer (the layer having the metal oxide semiconductor) was transferred to a commercially available parallel plate sputtering apparatus in which an ITO target was previously mounted in a vacuum state, and the inside of the sputtering apparatus chamber was 5 × 10 − After depressurizing to 3 Pa, discharging was performed at a DC output of 500 W while flowing nitrogen gas and oxygen gas, and a transparent
(素子の封止)
最後に、上記で得られた素子をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、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、これを前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、両面エミッション型有機EL素子6を得た。
(Element sealing)
Finally, the device obtained above is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 μm is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied, brought into close contact with the transparent support substrate, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and a double-sided emission type
〔有機EL素子7の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する上記Alq3層にドープする材料を比較のセシウムから本発明に係るナトリウムに変更して周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層9を作製した以外は有機EL素子6と同様な方法で、本発明に係るカソード電極12を具備した本発明の両面エミッション型有機EL素子7を得た。
[Production of Organic EL Element 7]
A layer doped with an element belonging to
〔有機EL素子8の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する金属酸化物半導体を有する層である二酸化チタン層の材料を二酸化チタンから三酸化モリブデンに変更した以外は有機EL素子7と同様な方法で両面エミッション型有機EL素子8を得た。
[Production of Organic EL Element 8]
Double-sided emission type organic EL in the same manner as the
〔有機EL素子9の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成するAlq3層(周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層)にドープする材料をナトリウムからカリウムに変更した以外は有機EL素子8と同様な方法で両面エミッション型有機EL素子9を得た。
[Production of Organic EL Element 9]
Organic EL element 8 except that the Alq 3 layer (layer doped with elements belonging to
〔有機EL素子10〜16の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する酸化モリブデン層とカリウムがドープされたAlq3層の膜厚を、表2に記載の膜厚に変更した以外は有機EL素子9と同様な方法で、有機EL素子10〜16を作製した。
[Production of
A method similar to that of the
〔有機EL素子17〜19の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成するAlq3層の材料をAlq3から表1、表2に記載の一般式(1)で表される例示化合物に変更した以外は有機EL素子15と同様な方法で、有機EL素子17〜19を作製した。
[Preparation of organic EL elements 17 to 19]
The same as the organic EL element 15 except that the material of the Alq 3 layer constituting the four-layered cathode electrode is changed from the Alq 3 to the exemplified compound represented by the general formula (1) described in Table 1 and Table 2. Organic EL elements 17 to 19 were produced by the method.
〔有機EL素子20〜22の作製〕
発光層に含有する材料をIr−4から表1、表2に記載の燐光発光性化合物に変更した以外は有機EL素子19と同様な方法で、有機EL素子20〜22を作製した。
[Production of organic EL elements 20 to 22]
Organic EL elements 20 to 22 were produced in the same manner as the organic EL element 19 except that the material contained in the light emitting layer was changed from Ir-4 to the phosphorescent compounds described in Tables 1 and 2.
〔有機EL素子23〜24の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する化合物(10)から成る層にドープする材料をカリウムから表1、表2に記載の材料に変更した以外は有機EL素子19と同様な方法で、有機EL素子23〜24を作製した。
[Preparation of organic EL elements 23 to 24]
The organic EL element 19 was prepared in the same manner as the organic EL element 19 except that the material doped in the layer composed of the compound (10) constituting the four-layered cathode electrode was changed from potassium to the materials shown in Tables 1 and 2. Elements 23 to 24 were produced.
〔有機EL素子25〜26の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する三酸化モリブデン層(金属酸化物半導体を有する層)の材料を酸化モリブデンから表1、表2に記載の二酸化レニウム、酸化ニッケルに変更した以外は有機EL素子22と同様な方法で、有機EL素子25〜26を作製した。
[Production of Organic EL Elements 25-26]
Organic EL element except that the material of the molybdenum trioxide layer (layer having a metal oxide semiconductor) constituting the four-layered cathode electrode is changed from molybdenum oxide to rhenium dioxide and nickel oxide described in Tables 1 and 2 Organic EL elements 25 to 26 were produced in the same manner as in No. 22.
〔有機EL素子27の作製〕
(陽極〜陰極の形成)
陽極〜陰極までは有機EL素子22と同様な方法で成膜した。
[Production of Organic EL Element 27]
(Formation of anode to cathode)
The film from the anode to the cathode was formed by the same method as the organic EL element 22.
(補助電極の作製)
陰極上に、シャドーマスクを用いてスパッタ法で線幅50μm、厚み1μm、ピッチ1,000μmの間隔でライン状の銀パターンから成る補助電極を作製した。
(Preparation of auxiliary electrode)
On the cathode, an auxiliary electrode made of a line-shaped silver pattern was produced at a spacing of a line width of 50 μm, a thickness of 1 μm, and a pitch of 1,000 μm using a shadow mask.
(素子の封止)
有機EL素子22と同様な方法で硬化・封止して、両面エミッション型有機EL素子27を得た。
(Element sealing)
The double-sided emission type organic EL element 27 was obtained by curing and sealing in the same manner as the organic EL element 22.
〔有機EL素子28〜29の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する三酸化モリブデン層(金属酸化物半導体を有する層)の材料を三酸化モリブデンから表1、表2に記載の材料に変更した以外は有機EL素子27と同様な方法で、有機EL素子28〜29を作製した。
[Production of organic EL elements 28 to 29]
The same as the organic EL element 27 except that the material of the molybdenum trioxide layer (layer having a metal oxide semiconductor) constituting the four-layered cathode electrode is changed from molybdenum trioxide to the materials shown in Tables 1 and 2. The organic EL elements 28 to 29 were produced by a simple method.
〔有機EL素子30〜33の作製〕
4層積層されたカソード電極を構成する金属酸化物半導体を有する層と周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層)の膜厚を表1、表2に記載のように変更した以外は有機EL素子19と同様な方法で、有機EL素子30〜33を作製した。
[Production of organic EL elements 30 to 33]
Tables 1 and 2 show the film thicknesses of four layers of layers having a metal oxide semiconductor constituting the cathode electrode and layers doped with elements belonging to
なお、上記有機EL素子の作製に用いた化合物の詳細は以下のとおりである。 In addition, the detail of the compound used for preparation of the said organic EL element is as follows.
《有機EL素子の評価》
上記作製した各有機EL素子について、下記の方法に従って電圧の測定を行った。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced said organic EL element, the voltage was measured in accordance with the following method.
〔駆動電圧の測定〕
上記で作製した各有機EL素子に対し、陽極側と陰極側の両側の正面輝度の和が1000cd/m2となるときの電圧を各素子の電圧とした。なお、輝度の測定には分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。得られた電圧の数値が小さいほど、好ましい結果であることを表わす。
[Measurement of drive voltage]
With respect to each organic EL element produced as described above, the voltage when the sum of the front luminances on both the anode side and the cathode side was 1000 cd / m 2 was defined as the voltage of each element. A spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing) was used for the measurement of luminance. The smaller the numerical value of the voltage obtained, the better the result.
〔発光効率の測定〕
上記作製した各有機EL素子に対し、2.5mA/cm2定電流を流したときの外部取り出し量子効率(%)を測定した。なお、測定には分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。このとき、外部取り出し量子効率は有機EL素子の両側から測定した輝度の合計値から算出した。
[Measurement of luminous efficiency]
For each of the organic EL devices produced above, the external extraction quantum efficiency (%) when a 2.5 mA / cm 2 constant current was passed was measured. For the measurement, a spectral radiance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing) was used. At this time, the external extraction quantum efficiency was calculated from the total luminance measured from both sides of the organic EL element.
得られた外部取り出し量子効率(%)の測定結果を基に、比較の有機EL素子1の外部取り出し量子効率(%)を1としたときの相対値を求め、これを発光効率の尺度とした。尚、外部量子効率の相対値が大きいほど発光効率が高く、好ましい結果であることを表す。
Based on the measurement result of the external extraction quantum efficiency (%) obtained, a relative value when the external extraction quantum efficiency (%) of the comparative
以上により得られた結果を、表1、表2に示す。 Tables 1 and 2 show the results obtained as described above.
なお表1、表2では、金属酸化物半導体を有する層を金属酸化物半導体層、周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層をドープ層、アルミニウムはアルミと、それぞれ略記した。
In Tables 1 and 2, a layer having a metal oxide semiconductor is a metal oxide semiconductor layer, a layer doped with an element belonging to
表1、表2に記載の結果より明らかな様に、本発明に係る有機EL素子は、比較例に対し、発光効率が優れ及び駆動電圧が低いことが分かる。 As is clear from the results shown in Tables 1 and 2, it can be seen that the organic EL device according to the present invention has superior luminous efficiency and low driving voltage compared to the comparative example.
実施例2
《照明装置の作製の作製》
本発明の有機EL素子を具備した、照明装置を作成した。
Example 2
<< Manufacturing of lighting device >>
An illumination device including the organic EL element of the present invention was created.
本発明の有機EL素子5〜33のそれぞれについて、硬化・封止した面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、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、これを陰極上に重ねて透明基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止し、図2、図3に示すような照明装置を形成した。
About each of the
図2は、本発明の有機EL素子を用いた照明装置の一例を示す概略斜視図である。本発明の有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている(尚、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. 2 is a schematic perspective view showing an example of a lighting device using the organic EL element of the present invention. The
図3は、本発明の有機EL素子を用いた照明装置の一例を示す概略断面図である。図3において、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。尚、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。発光した光110は図では下方向に照射される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a lighting device using the organic EL element of the present invention. In FIG. 3, 105 denotes a cathode, 106 denotes an organic EL layer, and 107 denotes a glass substrate with a transparent electrode. The
図2、図3に示すような平面ランプを作製し、この平面ランプに通電したところ有機EL素子5〜33のそれぞれについて照明光が得られ、照明装置として使用できることが分かった。
When a flat lamp as shown in FIGS. 2 and 3 was produced and the flat lamp was energized, illumination light was obtained for each of the
1 基板
2 アノード電極
3 正孔注入兼正孔輸送層
4 発光層
5 正孔阻止層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 金属層
9 周期表第1族または第2族に属する元素がドープされている層
10 金属酸化物半導体を有する層
11 透明導電性層
12 カソード電極
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
110 発光した光
DESCRIPTION OF
Claims (16)
一般式(1)
(Ar1)n1−Y1
〔式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は下記一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。〕
〔式中、Xは、−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は、−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1〜4の整数を表す。〕 Claim 1-7 in which the main component of the layer element belonging to Group 1 or Group 2 the periodic table is doped and having a compound represented by the following general formula (1) 1 The organic electroluminescent element of the item.
General formula (1)
(Ar1) n1-Y1
[Wherein, n1 represents an integer of 1 or more, Y1 represents a substituent when n1 is 1, and represents a mere bond or an n1-valent linking group when n1 is 2 or more. Ar1 represents a group represented by the following general formula (A). When n1 is 2 or more, a plurality of Ar1s may be the same or different. However, the compound represented by the general formula (1) has at least two condensed aromatic heterocycles in which three or more rings are condensed in the molecule. ]
[Wherein, X represents -N (R)-, -O-, -S- or -Si (R) (R ')-, and E1-E8 represents -C (R1) = or -N = R, R ′ and R1 represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1. * Represents a linking site with Y1. Y2 represents a simple bond or a divalent linking group. Y3 and Y4 each represent a group derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring, and at least one represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom. n2 represents an integer of 1 to 4. ]
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6〜Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕 The organic electroluminescent device according to claim 8 , wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (2).
[Wherein Y5 represents a divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof. E51 to E66 each represent -C (R3) = or -N =, and R3 represents a hydrogen atom or a substituent. Y6 to Y9 each represents a group derived from an aromatic hydrocarbon ring or a group derived from an aromatic heterocycle, and at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9 is an aromatic group containing an N atom. Represents a group derived from a group heterocycle. n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, but n3 + n4 is an integer of 2 or more. ]
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66、E71〜E88は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71〜E79の少なくとも1つ及びE80〜E88の少なくとも1つは−N=を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕 The organic electroluminescent device according to claim 8 , wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following general formula (3).
[Wherein Y5 represents a divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof. E51 to E66 and E71 to E88 each represent -C (R3) = or -N =, and R3 represents a hydrogen atom or a substituent. However, at least one of E71 to E79 and at least one of E80 to E88 represents -N =. n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, but n3 + n4 is an integer of 2 or more. ]
〔式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ−Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕 The organic electroluminescent device according to any one of claims 1 to 10, wherein the phosphorescent compound is a compound represented by the following general formula (4).
[Wherein, P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom, and A1 represents an atomic group which forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle together with PC. A2 represents an atomic group which forms an aromatic heterocycle with QN. P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom. L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2. j1 represents an integer of 1 to 3, j2 represents an integer of 0 to 2, and j1 + j2 is 2 or 3. M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. ]
〔式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は−C(R01)=C(R02)−、−N=C(R02)−、−C(R01)=N−または−N=N−を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕 The organic electroluminescent device according to claim 11 , wherein the compound represented by the general formula (4) is a compound represented by the following general formula (5).
[Wherein Z represents a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group. P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom, and A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring together with PC. A3 represents -C (R01) = C (R02)-, -N = C (R02)-, -C (R01) = N- or -N = N-, and each of R01 and R02 represents a hydrogen atom or a substituent. Represents a group. P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom. L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2. j1 represents an integer of 1 to 3, j2 represents an integer of 0 to 2, and j1 + j2 is 2 or 3. M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. ]
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