JP5724979B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Description
該有機層の少なくとも1層は下記一般式(1)で表されるリン光性化合物を含有する発光層であり、該発光層は、ホスト化合物として下記一般式(2)、一般式(4)または一般式(5)で表される化合物の少なくとも1種を含有し、前記有機層は沸点が66℃以上の非芳香族系の有機溶媒を10〜68ppm含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
本発明に係る有機層については、後述する有機EL素子の構成層のところで、詳細に説明するが、本発明に係る有機層は有機溶媒を10-2ppm〜103ppm含有することが特徴であり、好ましくは、前記有機溶媒を0.1ppm〜100ppm含有することである。
有機層中の有機溶媒含有量の測定方法について説明する。
本発明に係る有機層は、少なくとも1層の発光層を有するが、該発光層は、前記一般式(1)で表されるリン光性化合物を含有することが特徴である。
一般式(1)で表されるリン光性化合物について説明する。
X1−L1−X2で表される2座の配位子の具体例としては、例えば、置換または無置換のフェニルピリジン、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、ピコリン酸及びアセチルアセトン等が挙げられる。また、これらの基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
本発明に係る発光層に好ましく含有するホスト化合物について説明する。
)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えば、フェニルオキシ基、2−ナフチルオキシ基等が挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、アセチル基、ベンゾイル基、ホルミル基、ピバロイル基等が挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等が挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜10であり、例えば、フェニルオキシカルボニル基等が挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えば、アセトキシ基、ベンゾイルオキシ基等が挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えば、アセチルアミノ基、ベンゾイルアミノ基等が挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜20、より好ましくは炭素数2〜16、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えば、メトキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜20、より好ましくは炭素数7〜16、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えば、フェニルオキシカルボニルアミノ基等が挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、メタンスルホニルアミノ基、ベンゼンスルホニルアミノ基等が挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜20、より好ましくは炭素数0〜16、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えば、スルファモイル基、メチルスルファモイル基、ジメチルスルファモイル基、フェニルスルファモイル基等が挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、カルバモイル基、メチルカルバモイル基、ジエチルカルバモイル基、フェニルカルバモイル基等が挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基等が挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜20、より好ましくは炭素数6〜16、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えば、フェニルチオ基等が挙げられる。)、アルキルスルホニル基またはアリールスルホニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、メシル基、トシル基等が挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、メタンスルフィニル基、ベンゼンスルフィニル基等が挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、ウレイド基、メチルウレイド基、フェニルウレイド基等が挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜20、より好ましくは炭素数1〜16、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えば、ジエチルリン酸アミド基、フェニルリン酸アミド基等が挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、シアノ基、スルホ基、カルボキシ基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(ヘテロ原子として、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、セレン原子等を含む、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20の、例えば、イミダゾリル、ピリジル、フリル基、ピペリジル基、モルホリノ基などが挙げられる。)などが挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよい。また、可能な場合には連結して環を形成してもよい。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)の層構成について説明する。
(ii)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
本発明に係る有機層は、発光層は塗布法で形成されるが、その他の層は蒸着法、塗布法のいずれで形成されてもよい。塗布法に際しては、スピンコート、ディップコート、ロールコート、バーコート、フレキソ印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット法であり、好ましくはインクジェット法である。
本発明の有機EL素子の発光層には、上記一般式(1)で表されるリン光性化合物が含まれ、ホスト化合物としては、上記一般式(2)、(3)、(4)及び(5)からなる化合物群から選択される化合物を含有することが好ましい。
本発明に用いられる正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、その上発光層に陰極、電子注入層、または電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。
この正孔注入層、正孔輸送層の材料(以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という)については、前記の陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する性質を有するものであれば特に制限はなく、従来、光導伝性材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものや、EL素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
正孔注入層、正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、5nm〜5μm程度での範囲に調整することが好ましい。この正孔注入層、正孔輸送層は上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
本発明に係る電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
電子輸送層の膜厚は特に制限はないが、5nm〜5μmの範囲に調整することが好ましい。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料一種または二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
次に有機EL素子の電極について説明する。有機EL素子の電極は陰極と陽極からなる。この有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAuなどの金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnOなどの導電性透明材料が挙げられる。
本発明の有機EL素子は、基材(以下、基板、基体、支持体、フィルム等ともいう)上に形成されているのが好ましい。
用いることができる。
本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
本発明の有機EL素子は、発光層から放射された光の取り出し効率を向上させるため、基板の表面にプリズムやレンズ状の加工を施す、もしくは基板の表面にプリズムシートやレンズシートを貼りつけてもよい。
本発明に係るガスバリア層とは、酸素及び水蒸気の透過を阻止する層であれば、その組成等は特に限定されるものではない。酸素の透過度が23℃、0%RHにおいて0.005ml/m2/日以下が好ましく、また、JIS K7129 B法に従って測定した水蒸気透過度が0.1g/m2/日以下が好ましい。本発明に係るガスバリア層を構成する材料として、具体的には無機酸化物が好ましく、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化窒化珪素、酸化窒化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化スズ等を挙げることができる。
ガスバリア層の厚さが上記の範囲より薄い場合には、均一な膜が得られず、ガスに対するバリア性を得ることが困難であるからである。またガスバリア層の厚さが上記の範囲より厚い場合には、ガスバリア性フィルムにフレキシビリティを保持させることが困難であり、成膜後に折り曲げ、引っ張り等の外的要因により、ガスバリア性フィルムに亀裂が生じる等のおそれがあるからである。
《有機EL素子OLED1−1の作製》
基材として、厚さ100μmのポリエチレンナフタレートフィルム(帝人・デユポン社製フィルム、以下PENと略記する)(基材1)上に、下記の大気圧プラズマ放電処理装置及び放電条件で、図1記載プロファイル構成でガスバリア層を有する基材1を作製した。
図2の大気圧プラズマ放電処理装置を用い、誘電体で被覆したロール電極及び複数の角筒型電極のセットを以下のように作製した。
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約50nmの密着層を形成した。
放電ガス:窒素ガス 94.5体積%
薄膜形成性ガス:ヘキサメチルジシロキサン(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混
合して気化) 0.5体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第1層(密着層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.90であった。
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約30nmのセラミック層を形成した。
放電ガス:窒素ガス 94.9体積%
薄膜形成性ガス:ヘキサメチルジシロキサン(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混
合して気化) 0.1体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
第2電極側 電源種類 パール工業社製高周波電源
周波数 13.56MHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第2層(セラミック層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、2.20であった。
下記の条件で、プラズマ放電を行って、厚さ約200nmの保護層を形成した。
放電ガス:窒素ガス 93.0体積%
薄膜形成性ガス:ヘキサメチルジシロキサン(リンテック社製気化器にて窒素ガスに混
合して気化) 2.0体積%
添加ガス:酸素ガス 5.0体積%
〈電源条件:第1電極側の電源のみを使用した〉
第1電極側 電源種類 応用電機社製高周波電源
周波数 80kHz
出力密度 10W/cm2
上記形成した第3層(保護層)の密度は、前述のマックサイエンス社製MXP21を用いたX線反射率法で測定した結果、1.95であった。
反応容器に例示化合物A15 1.34g(2.5mmol)、2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル)(AIBN)0.010g(0.061mmol)、酢酸ブチル30mlを入れて窒素置換を行った後、80℃で10時間反応させた。反応後、アセトンに投入して再沈殿を行い、濾過によりポリマーを回収した。回収したポリマーのクロロホルム溶液をメタノール中に投入して再沈殿させることを更に2回行うことにより精製し、回収後真空乾燥して、目的とする例示化合物A15の重合体1.20gを粉末として得た。
《有機EL素子OLED1−2〜1−13の作製》
有機EL素子OLED1−1の製造方法において、各層の材料を表1に示す材料に替えた以外は、有機EL素子OLED1−1の製造方法と同様にして、有機EL素子OLED1−2〜1−13を作製した。
インジウムチンオキシド透明電極(ITO電極)を有するガラス基板上に、正孔輸送層としてA37を50nm膜厚で定法に従い蒸着成膜した後に、発光層としてA31、リン光性化合物1−60(質量比100:5)を50nm膜厚で蒸着成膜し、次いで電子輸送層としてA34を50nm膜厚で蒸着成膜し、さらに、Alを200nm膜厚で蒸着して陰極を形成した。さらに、ガスバリア層を有する基材1をはりあわせて、有機EL素子OLED1−14、1−15を作製した。
有機EL素子OLED1−1の製造方法において、各層の材料を下記表1に示す材料に替え、かつインジウムチンオキシド透明電極(ITO電極)を有するガラス基板に替えた以外は、有機EL素子OLED1−1の製造方法と同様の製造方法で、有機EL素子OLED1−16を作製した。
以下のようにして得られた有機EL素子の評価を行い、結果を表1に示す。
有機EL素子の温度23℃、10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)を測定した。発光輝度は有機エレクトロルミネッセンス素子OLED1−11を100とした時の相対値で表した。発光輝度については、CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて測定した。
また、15mA/cm2の一定電流で30時間駆動させた後に、2mm×2mm四方の範囲での目視で確認できる非発光点(ダークスポット)の数を測定した。
10mA/cm2の一定電流で駆動したときに、初期電圧と150時間後の電圧を測定した。初期電圧に対する100時間後の電圧の相対値を電圧上昇率とした。
有機EL素子を60℃、70%Rhの条件で一ヶ月保存後実施例1と同様に発光輝度(cd/m2)を測定した。経時安定性は保存前の発光輝度測定値に対して相対値で表した。
実施例1で作製した本発明の有機EL素子OLED1−1のリン光性化合物をIr−1に換えた以外は、同様にして作製した緑色発光有機EL素子と、本発明の有機EL素子OLED1−1のリン光性化合物をIr−9に置き換えた以外は、同様にして作製した赤色発光有機EL素子を同一基板上に並置し、図4に示すアクティブマトリックス方式フルカラー表示装置を作製した。図5には作製したフルカラー表示装置の表示部Aの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と、並置した複数の画素3(発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等)とを有し、配線部の走査線5及び複数のデータ線6はそれぞれ導電材料からなり、走査線5とデータ線6は格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示せず)。
《照明装置の作製》
実施例2で作製した青色発光、緑色発光及び赤色発光の有機EL素子各々の非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。
《有機EL素子OLED4−1の作製》
実施例1の有機EL素子OLED1−1の作製において、表3に示す材料及び膜厚構成に変更した以外は同様にして、有機EL素子OLED4−1を作製した。尚、表3中の%は質量比(%)を表す。
35 ロール電極
36 電極
41、42 電源
51 ガス供給装置
55 電極冷却ユニット
100 ITO基板
111 正孔輸送層
112 発光層
113 電子輸送層
114 陰極
115 ガスバリア層を有する基材
10 インクジェット式ヘッド
D 液滴
1 ディスプレイ
3 画素
5 走査線
6 データ線
A 表示部
B 制御部
Claims (1)
- 基板上の陽極と陰極との間に、少なくとも1層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
該有機層の少なくとも1層は下記一般式(1)で表されるリン光性化合物を含有する発光層であり、該発光層は、ホスト化合物として下記一般式(2)、一般式(4)または一般式(5)で表される化合物の少なくとも1種を含有し、前記有機層は沸点が66℃以上の非芳香族系の有機溶媒を10〜68ppm含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔式中、R1は置換基を表す。Zは5員〜7員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。n1は0〜5の整数を表す。B2は窒素原子を表し、B1、B3、B4およびB5は炭素原子または窒素原子を表す。M1はイリジウムを表す。X1およびX2は、各々炭素原子、窒素原子または酸素原子を表し、L1はX1およびX2とともに2座の配位子を形成す
る原子群を表す。m1は1、2または3の整数を表し、m2は0、1または2の整数を表すが、m1+m2は3である。〕
〔式中、R1〜R4は、各々置換基を表す。n1およびn2は0〜3の整数を表す。A1、A2は、各々下記一般式(a)で表される基を表す。〕
〔式中、Z1およびZ2は、芳香族複素環基または芳香族炭化水素環基を表し、Z3は2価の連結基、もしくは単なる結合手を表す。L1は、2価の連結基または、単なる結合手を表す。〕
〔式中、R21またはR22は置換基を表す。n21およびn22は0〜3の整数を表す。A21およびA22は、前記一般式(a)で表される基を表す。Lは2価の連結基を表す。〕
〔式中、R31およびR32は置換基を表す。n31およびn32は0〜3の整数を表す。Yは酸素原子、イオウ原子、イミノ基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基またはアリールスルホニル基を表す。A31およびA32は前記一般式(a)で表される化合物を表す。〕
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