JP7138466B2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、照明装置 Download PDF

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Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、エレクトロルミネッセンス(電界発光)を「EL」と記す場合がある。)、表示装置、照明装置に関する。
有機EL素子は、自発光型である、視野角が広い、視認性に優れる、低電圧で駆動できる、面発光で薄型化・軽量化可能である、多色表示可能である、等の特徴を有している。このため、有機EL素子は、ディスプレイ等の画像表示装置や照明装置に好適に用いられる。
有機EL素子は、通常、透明基板上に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極がこの順に積層されることにより構成されている。また、有機EL素子の発光は、以下に示す(i)~(v)の過程を経て生じる。
(i)正孔及び電子が電極から注入される。
(ii)注入された正孔及び電子が輸送される。
(iii)発光層内で正孔と電子とが再結合する。
(iv)発光材料が電子的励起状態を形成する。
(v)発光材料が電子的励起状態から光を放射する。
有機EL素子においては、高効率化を目的として、発光層の発光材料としてリン光材料を用いることが提案されている。発光材料は、エネルギーを得て電子的励起状態となるとき、一重項励起状態(S)と三重項励起状態(T)を1:3の確率で生成する。そして、発光材料が電子的励起状態から基底状態に戻る際に、光としてエネルギーを放出する。
ここで、発光材料として蛍光材料を用いた場合には、Sからのエネルギーしか光に変換されない。これに対し、リン光材料を用いた場合には、Sからのエネルギーのみならず、Tからのエネルギーも光に変換される。このため、発光材料として、蛍光材料を用いた有機EL素子よりも、リン光材料を用いた有機EL素子の方が、高効率化が期待できる(例えば、非特許文献1及び非特許文献2参照)。
リン光材料は、通常、ゲスト材料として、ホスト材料とともに用いられる。ホスト材料とリン光材料(ゲスト材料)とを含む発光層を有する有機EL素子では、正孔と電子との再結合により励起されたホスト材料のエネルギーがリン光材料に移動する。そのエネルギーによりリン光材料が励起され、光エネルギーとして放出される。ホスト材料からリン光材料への効率的なエネルギー移動を可能とするためには、ホスト材料の三重項励起状態(T)のエネルギーを、ゲスト材料であるリン光材料のTエネルギーよりも大きくすることが好ましい(例えば、非特許文献3参照)。ホスト材料のTエネルギーよりもゲスト材料のTエネルギーが大きいと、ゲスト材料からホスト材料への逆エネルギー移動が起こり、リン光発光の高効率化が妨げられる可能性がある。
発光層に用いられるホスト材料は、これまでにも多数報告されている。例えば、ホスト材料として、カルバゾール系化合物等が挙げられる。カルバゾール系化合物は、比較的大きなTエネルギーを有する。ホスト材料として一般的に用いられるカルバゾール系化合物としては、下記一般式(10)で表されるCBP(4,4’-ビス(カルバゾール-9-イル)ビフェニル)等がある。また、ホスト材料として、SとTとのエネルギー差が小さい熱活性化遅延蛍光材料を用いることで、高効率化・長寿命化が可能となることが報告されている(例えば、非特許文献2参照)。
Figure 0007138466000001
有機EL素子の発光材料(ゲスト材料)としては、一般的に、高い外部量子効率が得られるイリジウム錯体が用いられている。しかしながら、発光材料としてイリジウム錯体を用いた有機EL素子は、発光スペクトルの半値幅が広く、色純度が低い。このため、発光材料としてイリジウム錯体を用いた有機EL素子では、カラーフィルター等を用いて発光スペクトルを先鋭化する必要があり、光の利用効率が低かった。
近年、ディスプレイに用いる有機EL素子として、高色純度発光のものが求められている。例えば、超高精細度テレビジョン(UHDTV)においては、三原色がスペクトル軌跡上に位置した広色域表色系を用いることが、ITU-R勧告BT.2020に規定された(例えば、非特許文献4参照)。
このような背景から、発光スペクトルの半値幅の狭い発光材料が開発されつつある。例えば、非特許文献5には、下記一般式(2-1)で表される白金錯体が記載されている。
一般式(2-1)で表される白金錯体によれば、発光スペクトルの半値幅が18nmである高色純度の緑色発光が得られる。
Figure 0007138466000002
有機ELディスプレイ,株式会社オーム社,pp.83(2011) Org. Electron,14,260(2013) Appl.Phys.Lett.,83,569(2003) Recommendation ITU-R BT.2020-2(2015) t.Fleetham,Arizona State University,PhD thesis,pp.116-122(2014)
有機EL素子においては、発光効率を確保しつつ、駆動電圧を低くすることが要求されている。しかしながら、従来の有機EL素子では、電極から発光層への正孔及び電子の移動におけるエネルギー障壁が大きいため、十分に駆動電圧を低くしつつ、高い外部量子効率が得られる素子の実現が困難であった。また、従来の有機EL素子では、高色純度発光が可能な発光材料を用いた場合に、高い外部量子効率、低消費電力、及び高色純度発光を兼ね備えた素子とすることが困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光効率が高く、低駆動電圧であるとともに、高色純度発光が可能な発光材料を用いた際に、高い外部量子効率、低消費電力及び高色純度発光が得られる有機EL素子、この有機EL素子を備えた表示装置及び照明装置を提供することを課題とする。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、有機EL素子の2つの電極間に形成された発光層を含む積層構造が、正孔輸送性及び電子輸送性に寄与する下記一般式(1)で表される化合物を含む層を含むことで、上記課題の解決に寄与できることを見出し、本発明を想到した。
即ち、発光層ホスト材料として、SとTのエネルギー差が小さな、下記一般式(1)で表される化合物を用いることで、一般的なホスト材料である上記一般式(10)で表されるCBPと同程度のTエネルギーを有する材料において、CBPに比べてホスト材料のエネルギーギャップを小さくすることができる。これにより、正孔輸送層又は電子輸送層、あるいは、これら両層から発光層への正孔・電子移動におけるエネルギー障壁が小さくなるため、駆動電圧を下げることが可能になる。化合物のSとTのエネルギー差を小さくする手段としては、正孔輸送性と電子輸送性の両方を兼ね備えた下記一般式(1)で表される化合物を用いる。下記一般式(1)で表される化合物では、インドロカルバゾール骨格のインドール環構造中における一つの窒素原子が、酸素原子又は硫黄原子に置換されている構造が正孔輸送性に寄与する。また、下記一般式(1)で表される化合物では、1,3,5-トリアジン骨格が電子輸送性に寄与する。
また、発光層のホスト材料として下記一般式(1)で表される化合物を用い、ゲスト材料として配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体を用いた場合には、高い外部量子効率、低消費電力及び高色純度発光を兼ね備えた有機EL素子とすることができる。下記一般式(1)で表される化合物は、エネルギーギャップが小さく、尚且つゲスト材料よりも大きなTエネルギーを有するので、発光層において、配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体とともに用いた場合には、高い外部量子効率が得られる。また、これらのゲスト材料を、下記一般式(1)で表される化合物と併せて用いた有機EL素子においては、ゲスト材料の分子の振動に伴う光の放射が抑えられ、尚且つホスト材料である下記一般式(1)で表される化合物との間の相互作用を小さくすることができるため、発光スペクトルの半値幅が狭く高色純度の発光が得られる。
即ち、本発明は以下の構成を採用する。
[1] 基板上に、陽極と発光層と陰極とがこの順に設けられ、前記発光層が、ゲスト材料とホスト材料を含み、前記ホスト材料が下記一般式(1-2)で表わされる化合物であり、前記ゲスト材料が、配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体を含み、前記錯体が、下記一般式(2-1)~(2-15)で示される何れかの化合物であ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。
Figure 0007138466000003
Figure 0007138466000004
前記錯体が、一般式(2-1)で示される化合物であることを特徴とする上記[]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記錯体が、一般式(2-3)で示される化合物であることを特徴とする上記[]に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
] 上記[1]~[]の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むことを特徴とする表示装置。
] 上記[1]~[]の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むことを特徴とする照明装置。
本発明に係る有機EL素子によれば、基板上に、陽極と発光層と陰極とがこの順に設けられ、発光層を含む積層構造が、上記の一般式(1)で表わされる化合物を含む。これにより、本発明に係る有機EL素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低い。また、発光層を含む積層構造が、上記の一般式(1)で表わされる化合物とともに、配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体を含む場合には、高い外部量子効率、低消費電力及び高色純度発光が得られる。
また、本発明に係る表示装置及び照明装置によれば、上記の本発明に係る有機EL素子を含むものであるので、発光特性に優れ、低電圧での駆動が可能であるとともに、発光の色純度が高いものとなる。
本発明の実施形態に係る有機EL素子の一例を模式的に説明する図であり、有機EL素子の層構造を示す断面図である。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実験1で形成した薄膜の300K及び77Kにおける発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実験2で形成した薄膜の300K及び77Kにおける発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、参考例1及び比較例1の有機EL素子における印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、参考例1及び比較例1の有機EL素子における電流密度と電力効率との関係を示したグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実験4及び実験5で形成した薄膜における発光スペクトルを示すグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実施例2及び比較例2の有機EL素子における印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実施例2及び比較例2の有機EL素子における電流密度と電力効率との関係を示したグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実施例3及び比較例3の有機EL素子における印加電圧と輝度との関係を示したグラフである。 本発明に係る有機EL素子の実施例について説明する図であり、実施例3及び比較例3の有機EL素子における電流密度と電力効率との関係を示したグラフである。
以下、本発明を適用した有機EL素子、並びに、それを備えた表示装置及び照明装置の実施の形態について、図1を適宜参照しながらその構成を説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は、実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
上述したように、本発明者等は、上記課題を解決し、発光効率が高く、駆動電圧の低い有機EL素子を実現するために、発光層のホスト材料に着目し、鋭意検討を重ねた。
従来の有機EL素子においては、発光層のホスト材料として、カルバゾール系化合物である、上記一般式(10)で表されるCBPが一般に用いられていた。このCBPは、正孔輸送性のみを示し、S(一重項励起状態)エネルギーとT(三重項励起状態)エネルギーとの差が大きい材料であり、エネルギーギャップが大きい。このため、CBPを用いた発光層を有する有機EL素子では、電極から発光層への正孔及び電子の移動におけるエネルギー障壁が大きく、駆動電圧が高かった。
有機EL素子の駆動電圧を低くするためには、発光層のホスト材料として、CBPを用いた場合と同程度のTエネルギーを有し、CBPと比較してSエネルギーとTエネルギーとの差が小さい化合物を用いればよい。これにより、CBPを用いた場合と比較して、ホスト材料のエネルギーギャップを小さくできる。
そこで、本発明者等は鋭意検討を重ね、発光層のホスト材料として、上記一般式(1)で表される化合物を用いることを知見した。即ち、上記一般式(1)で表される化合物では、インドロカルバゾール骨格のインドール環構造中における一つの窒素原子が、酸素原子又は硫黄原子に置換されている構造が正孔輸送性に寄与し、1,3,5-トリアジン骨格が電子輸送性に寄与する。このため、上記一般式(1)で表される化合物は、SエネルギーとTエネルギーとの差が小さい。従って、一般式(1)で表される化合物をホスト材料として含む発光層を有する有機EL素子においては、ホスト材料のエネルギーギャップが小さくなる。その結果、電極から発光層への正孔移動及び/又は電極から発光層への電子移動におけるエネルギー障壁が小さくなり、有機EL素子の駆動電圧が低くなる。しかも、上記一般式(1)で表される化合物をホスト材料として含む発光層を有する有機EL素子においては、ホスト材料としてCBPを用いた場合と同等の高い発光効率が得られる。
さらに、本発明者等は鋭意検討を重ね、2つの電極間、即ち陽極と陰極との間に形成された発光層を含む積層構造に含まれる正孔輸送層、発光層、又は電子輸送層から選ばれる何れかの層が、上記一般式(1)で表される化合物を含む場合、電極から発光層への正孔移動及び/又は電子移動におけるエネルギー障壁を小さくでき、上記効果が得られることを確認し、本発明を想到した。
以下、本発明の有機EL素子、表示装置、及び照明装置の実施の形態について、図1を用いて詳細に説明する。
<有機EL素子>
図1は、本実施形態の有機EL素子の一例を模式的に説明するための断面図である。図1に示す本実施形態の有機EL素子1は、基板1上に順次設けられた陽極9(電極)と陰極3(電極)との間に、発光層6を含む積層構造が形成されているものである。
本実施形態の有機EL素子1における積層構造は、正孔注入層8と、正孔輸送層7と、発光層6と、電子輸送層5と、電子注入層4とがこの順に形成されたものである。
図1に示す有機EL素子1は、基板2と反対側に光を取り出すトップエミッション型のものであってもよいし、基板2側に光を取り出すボトムエミッション型のものであってもよい。
[基板]
基板2の材料としては、樹脂材料、ガラス材料等が挙げられる。基板2の材料は、1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
基板2に用いられる樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート等が挙げられる。基板2の材料として、樹脂材料を用いた場合、柔軟性に優れた有機EL素子1が得られる観点から好ましい。
基板2に用いられるガラス材料としては、石英ガラス、ソーダガラス、パイレックス(登録商標)等が挙げられる。
有機EL素子1がボトムエミッション型のものである場合には、基板2の材料として、透明基板を用いる。
有機EL素子1がトップエミッション型のものである場合には、基板2の材料として、透明基板だけでなく、不透明基板を用いてもよい。不透明基板としては、例えば、アルミナのようなセラミックス材料からなる基板、ステンレス鋼のような金属板の表面に酸化膜(絶縁膜)を形成した基板、樹脂材料で構成された基板等が挙げられる。
基板2の平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば、強度やコスト等のバランスの観点から、0.1~30mmであることが好ましく、より好ましくは、0.1~10mmである。基板2の平均厚さは、デジタルマルチメーター及び/又はノギスによって測定できる。
[陽極]
陽極9は、正孔注入層8又は正孔輸送層7に正孔を注入する。このため、陽極9の材料としては、仕事関数が比較的大きい各種金属材料や、各種合金等が用いられる。陽極9の材料としては、例えば、金、ヨウ化銅、酸化スズ、アルミニウムドープの酸化亜鉛(ZnO:Al)、インジウム酸化スズ(ITO)、インジウム酸化亜鉛(IZO)、フッ素酸化スズ(FTO)等が挙げられる。これらの中でも、透明性や仕事関数の観点から、陽極9の材料として、ITO、IZO、FTOが好ましい。
有機EL素子1がボトムエミッション型のものである場合、陽極9の材料として、透明導電材料が用いられる。
有機EL素子1がトップエミッション型のものである場合、陽極9の材料として、透明導電材料だけでなく、不透明材料を用いてもよく、反射性の材料を用いてもよい。
陽極9の平均厚さは、特に限定されないが、10~300nmであることが好ましく、より好ましくは30~150nmである。
陽極9の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
[正孔注入層]
正孔注入層8に用いられる材料は、陽極の仕事関数と正孔輸送層7のイオン化ポテンシャル(IP)との関係、電荷輸送特性等の観点から選択できる。正孔注入層8の材料は、適切なIPと電荷輸送特性を有する化合物であればよく、低分子、高分子問わず、各種の有機化合物、無機化合物を選択して用いることができる。正孔注入層8の材料は、1種のみであってもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
正孔注入層8に用いられる無機化合物としては、例えば、モリブデン酸化物(MoOx)、酸化バナジウム(V)等が挙げられる。無機化合物は、有機化合物と比較して安定である。このため、正孔注入層8に無機化合物を用いた場合、有機化合物を用いた場合と比較して、酸素や水に対する高い耐性が得られやすい。
正孔注入層8に用いられる有機化合物としては、例えば、下記一般式(8-1)~(8-19)で表される化合物が挙げられる。これら一般式(8-1)~(8-19)で表される化合物の中でも、一般式(8-11)で表されるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレンスルホネート)(PEDOT:PSS)、一般式(8-19)で表されるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、一般式(8-4)で表される銅フタロシアニン(CuPc)が好ましく、特に、一般式(8-19)で表されるPEDOTが好ましい。
Figure 0007138466000005
Figure 0007138466000006
正孔注入層8の平均厚さは、特に限定されないが、1~100nmであることが好ましく、より好ましくは5~50nmである。
正孔注入層8の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
[正孔輸送層]
正孔輸送層7に用いられる材料としては、例えば、下記一般式(7-1)~(7-37)で表される化合物が挙げられる。一般式(7-1)~(7-37)で表される化合物の中でも特に、一般式(7-1)で表されるα-NPDと、バンドギャップが大きく、電気的安定性・熱的安定性に優れる一般式(7-36)又は(7-37)で表される化合物とを組み合わせて用いることが好ましい。
正孔輸送層7の材料は、1種のみであってもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、正孔輸送層7は、1層のみで形成されていてもよいし、2層以上で積層して形成されたものであってもよい。例えば、正孔輸送層7は、発光層6側に配置した一般式(7-37)で表される化合物からなる層と、正孔注入層8側に配置した一般式(7-1)で表されるα-NPDからなる層とを積層したものとすることができる。
正孔輸送層7の平均厚さは、特に限定されないが、10~100nmであることが好ましく、より好ましくは20~60nmである。
正孔輸送層7の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定することができる。
Figure 0007138466000007
Figure 0007138466000008
Figure 0007138466000009
Figure 0007138466000010
[発光層]
本実施形態の有機EL素子1に含まれる発光層6は、電荷輸送及び電荷再結合を行うホスト材料と、発光材料であるゲスト材料とを含む。
「ホスト材料」
本実施形態では、発光層6に含まれるホスト材料として、一般式(1)で表わされる化合物を用いる。
Figure 0007138466000011
但し、上記一般式(1)中の環Aは、隣接環と任意の位置で縮合する式(1a)で表される芳香環を表す。また、一般式(1)中の環Bは、隣接環と任意の位置で縮合する式(1b-1)(1b-2)の何れかで表される環構造を表す。また、一般式(1)中のArは、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。また、一般式(1)、(1a)中のRは、独立に水素、又は炭素数1-10のアルキル基、炭素数1-10のアルコキシ基、炭素数1-10のアルキルチオ基、炭素数1-10のアルキルアミノ基、炭素数2-10のアシル基、炭素数7-20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6-30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3-30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよい。なお、一般式(1)中のnは1以上4以下の整数を示す。
一般式(1)で表される化合物は、カルバゾール環構造を含む骨格を有し、カルバゾール環構造に含まれる窒素を有する複素環にArが結合した構造を有する。一般式(1)で表される化合物のカルバゾール環構造を含む骨格は、正孔輸送性に寄与するドナー性を有する。また、一般式(1)で表される化合物中のArは、電子輸送性に寄与するアクセプター性の置換基である。
式(1)中のArは、芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。一般式(1)中のArは、芳香族複素環基であることが好ましい。一般式(1)中のArとして好ましい芳香族複素環基としては、例えば、トリアジン誘導体、ピリジン誘導体、キノリン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、フェナントロリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、スルホリル誘導体、シアノ誘導体等が挙げられる。具体的には、一般式(1)中のArとして好ましい芳香族複素環基として、下記一般式(21)~(33)で表される何れか化合物に由来する原子団からなる基が挙げられる。
Figure 0007138466000012
上記一般式(1)中のArは、下記一般式(3)で表される芳香族複素環基であることが好ましい。一般式(1)中のArが一般式(3)で表される芳香族複素環基である場合、Arの電子輸送性が大きく、ホスト材料の励起一重項エネルギー(S)と励起三重項エネルギー(T)との差が小さくなるため、エネルギーギャップが小さくなる。
Figure 0007138466000013
但し、上記一般式(3)中、Xは独立にN、C-H又はC-Ar1を示し、少なくとも1つはNである。また、Ar1は独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。また、XがC-Ar1を含む場合、Ar1とXを含む環とで一辺を共有する縮合環を形成してもよい。
上記のように、一般式(3)中、Xは独立にN、C-H又はC-Ar1を示し、少なくとも1つはNであるが、一般式(3)中のXは、3つがNで、2つがC-Ar1であって、NとNとの間にC-Ar1が配置されていることが好ましい。
また、一般式(3)中、Ar1は独立に芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を示す。一般式(3)中のXのうち、3つがNで、2つがC-Ar1であって、NとNとの間にC-Ar1が配置されている場合、2つのAr1はフェニル基であることが好ましい。
一般式(3)中、XがC-Ar1を含む場合、Ar1とXを含む環とで一辺を共有する縮合環を形成してもよい。このように、XがC-Ar1を含み、Ar1とXを含む環とで一辺を共有する縮合環を形成している場合としては、例えば、上記一般式(1)中のArが、キノリンに由来する原子団からなる基である場合等が挙げられる。
この場合においても、上記同様、一般式(1)、(1a)中のRは、独立に水素、又は炭素数1-10のアルキル基、炭素数1-10のアルコキシ基、炭素数1-10のアルキルチオ基、炭素数1-10のアルキルアミノ基、炭素数2-10のアシル基、炭素数7-20のアラルキル基、置換若しくは未置換の炭素数6-30の芳香族炭化水素基、及び置換若しくは未置換の炭素数3-30の芳香族6員複素環基からなる群から選択される1価の置換基であり、隣接する置換基が一体となって環を形成してもよい。
一般式(1)中のRは水素であることが好ましい。一般式(1)中のRが水素であると、一般式(1)で表される化合物を容易に合成できる。
一般式(1a)中のRも水素であることが好ましい。一般式(1a)中のRが水素であると、一般式(1)で表される化合物を容易に合成できる。
また、この場合も、上記同様、一般式(1)中のnは、1以上4以下の整数である。一般式(1)中のnが1以上であると、十分な正孔輸送性が得られる。また、一般式(1)中のnが4以下であれば、一般式(1)で表される化合物を容易に合成できる。特に、一般式(1)中のnが1である化合物は、容易に合成できる観点から好ましい。
一般式(1)で表される化合物は、環Bが一般式(1b-1)で表される環構造であり、Arがジフェニルトリアジンに由来する原子団からなる基であり、一般式(1)、(1a)中のRが全て水素であり、且つ、一般式(1)中のnが1である場合、例えば、下記一般式(41)~(43)であることが好ましい。
一般式(1)で表される化合物は、環Bが一般式(1b-2)で表される環構造であり、Arがジフェニルトリアジンに由来する原子団からなる基であり、一般式(1)、(1a)中のRが全て水素であり、且つ、一般式(1)中のnが1である場合、例えば、下記一般式(44)~(46)であることが好ましい。
Figure 0007138466000014
上記一般式(1)で表される化合物は、環Bが式(1b-1)で表される環構造であり、Arがトリフェニルトリアジンに由来する原子団からなる基であり、一般式(1)、(1a)中のRが全て水素であり、且つ、一般式(1)中のnが1である場合、例えば、下記一般式(50)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007138466000015
上記一般式(1)で表される化合物としては、特に、下記一般式(1-2)で表される化合物が好ましい。一般式(1-2)で表される化合物は、一重項励起状態(S)と三重項励起状態(T)とのエネルギー差が小さく、エネルギーギャップが小さいため、外部量子効率が高い有機EL素子1が得られやすく、特に好ましい。
Figure 0007138466000016
なお、ホスト材料は、1種のみ用いてもよいし、2種以上で用いてもよい。
(化合物の発光スペクトル)
化合物の蛍光スペクトルを測定することで、化合物のS(一重項励起状態)エネルギーを求めることができる。また、化合物のリン光スペクトルを測定することで、化合物のT(三重項励起状態)エネルギーを求めることができる。
「ゲスト材料」
ゲスト材料としては、蛍光材料及び/又はリン光材料を用いる。ゲスト材料は、ホスト材料からのエネルギー移動を有効に行うために、ホスト材料の発光波長と重なる吸収波長を有することが好ましい。
(リン光材料)
ゲスト材料がリン光材料である場合、ゲスト材料のTエネルギーは、ホスト材料のTエネルギーよりも小さいことが好ましい。
ゲスト材料として用いられるリン光材料としては、例えば、下記一般式(6-1)~(6-29)で表される化合物が挙げられる。本実施形態では、ホスト材料として、一般式(1)で表わされる化合物を用いるため、一般式(6-1)~(6-29)で表されるリン光材料の中でも、特に、一般式(6-2)で表されるIr(mppy)等の発光が好ましい。
Figure 0007138466000017
Figure 0007138466000018
Ir(mppy)は、上記一般式(1)で表わされる化合物よりもTエネルギーが小さい。このため、ホスト材料として一般式(1)で表わされる化合物を用い、ゲスト材料としてIr(mppy)を用いた場合、ホスト材料からゲスト材料への効率的なエネルギー移動が起こる。その結果、駆動電圧の低い有機EL素子1が実現できる。また、Ir(mppy)が、一般式(1)で表わされる化合物の発光波長と重なる吸収波長を有するため、発光効率の高い有機EL素子1となる。
ホスト材料として、一般式(1)で表わされる化合物を用い、ゲスト材料としてIr(mppy)を用いる場合、ホスト材料中のゲスト材料の含有量は、1~6重量%であることが好ましい。ゲスト材料の含有量が上記範囲であると、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が効率的に起こり、尚且つ、ゲスト濃度増加による三重項-三重項消滅(TTA)に伴う効率低下を防ぐことができる。このため、有機EL素子1の発光効率が良好となる。
(蛍光材料)
ゲスト材料として用いられる蛍光材料としては、例えば、下記一般式(6-30)~(6-51)で表される化合物が挙げられる。
Figure 0007138466000019
Figure 0007138466000020
(有機金属錯体)
ゲスト材料としては、配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体、即ち、有機金属錯体を含んでもよい。配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体は、1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体は、下記一般式(2)で表される化合物であることが好ましい。一般式(2)で表される化合物は、四座配位子が、金属を囲むように略同一平面上に配置された4つの環状構造を有する基と、隣接する環状構造を有する基の間のうちの3箇所をそれぞれ連結する連結基とを有する。このため、一般式(2)で表される化合物は、安定であり、分子の振動に伴う光の放射が効果的に抑制され、発光スペクトルの半値幅が狭く、高色純度の発光が得られるものと推定される。
Figure 0007138466000021
但し、一般式(2)中のMは配位数が4の金属である。また、R、R、R、Rは、それぞれ、置換されていてもよい炭素環基又は置換されていてもよい複素環基である。また、Lは、RとRとを連結する連結基であり、Lは、RとRとを連結する連結基であり、Lは、RとRとを連結する連結基である。
一般式(2)で表される化合物におけるMは、配位数が4の金属であればよく、例えば、Pt、Pd、Cu等が挙げられ、Pt又はPdが好ましく、Ptが特に好ましい。
上記のように、一般式(2)で表される化合物におけるR、R、R、Rは、それぞれ、置換されていてもよい炭素環基又は置換されていてもよい複素環基である。また、R、R、R、Rとしての炭素環基又は複素環基は、より一層、光の放射に伴う分子の振動が抑えられる化合物となるため、5員環又は6員環であることが好ましい。一般式(2)中のR、R、R、Rは、全て同じであってもよいし、一部又は全部がそれぞれ異なっていてもよい。
一般式(2)で表される化合物におけるL、L、Lは、隣接する環状構造を有する基(R、R、R、R)の間を連結するものであればよく、例えば、隣接する環状構造を有する基を形成している原子とともに形成された環構造であってもよいし、隣接する環状構造を有する基を形成している原子間の単結合であってもよいし、エーテル結合であってもよい。一般式(2)中のL、L、Lは、全て同じであってもよいし、一部又は全部がそれぞれ異なっていてもよい。
一般式(2)で表される化合物は、下記一般式(2-1)~(2-15)で表される何れかの化合物であることが好ましく、これらの中でも、特に、高色純度発光が得られやすいという観点から、一般式(2-1)で表される化合物、一般式(2-3)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 0007138466000022
ホスト材料として、上記一般式(1)で表わされる化合物を用い、ゲスト材料として、上記一般式(2)で表される化合物を用いる場合、ホスト材料中のゲスト材料の含有量は、3~10重量%であることが好ましい。ゲスト材料の含有量が上記範囲であると、ホスト材料からゲスト材料へのエネルギー移動が効率的に起こり、尚且つ、ゲスト濃度増加による三重項-三重項消滅(TTA)による効率低下を防ぐことができる。このため、有機EL素子1の発光効率が良好となる。
なお、ゲスト材料は、1種のみ用いてもよいし、2種以上で用いてもよい。
「発光層の平均厚さ」
発光層6の平均厚さは、特に制限されないが、例えば、10~100nmであることが好ましく、より好ましくは20~40nmである。
発光層6の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により、成膜時に測定できる。
[電子輸送層]
有機EL素子1においては、適切な最低未占有分子軌道(LUMO)レベルを有する電子輸送層5を、陰極3又は電子注入層4と発光層6との間に設けることで、陰極3又は電子注入層4から電子輸送層5への電子注入障壁が緩和され、電子輸送層5から発光層6への電子注入障壁が緩和される。また、電子輸送層5に用いられる材料が適切な最高被占有分子軌道(HOMO)レベルを有する場合、正孔が発光層6で再結合せずに対極へ流出するのが阻止される。その結果、発光層6内に正孔が閉じ込められ、発光層6内での再結合効率が高められる。
電子輸送層5は、電子注入障壁が問題とならず、発光層6の電子輸送能が十分に高い場合には、省略される場合がある。
電子輸送層5に用いられる材料としては、例えば、下記一般式(5-1)~(5-28)で表される化合物が挙げられる。これら一般式(5-1)~(5-28)で表される化合物の中でも、特に、一般式(5-4)で表されるTPBiが好ましい。
図1に示す有機EL素子1のように、独立した層として電子輸送層5が形成されている場合、電子輸送層5の平均厚さは、10~100nmであることが好ましく、より好ましくは20~60nmである。
電子輸送層5の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。
Figure 0007138466000023
Figure 0007138466000024
Figure 0007138466000025
[電子注入層]
電子注入層4に用いられる材料は、陰極3の仕事関数と電子輸送層5のLUMOレベル等の観点から適宜選択される。電子注入層4に用いられる材料は、電子輸送層5を設けない場合には、発光層6のゲスト材料及びホスト材料のLUMOレベルを考慮しながら選択される。
電子注入層4に用いられる材料は、有機化合物でもよいし、無機化合物でもよい。電子注入層4が、無機化合物からなるものである場合には、例えば、アルカリ金属や、アルカリ土類金属の他、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化セシウム、炭酸セシウム等を用いることができ、フッ化リチウムを用いることが好ましい。
電子注入層4の平均厚さは、特に限定されないが、0.5~500nmであることが好ましく、より好ましくは、0.8~20nmである。電子注入層4の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。
[陰極]
陰極3は、電子注入層4又は電子輸送層5に電子を注入する。このため、陰極3の材料としては、仕事関数の比較的小さな各種金属材料、各種合金等が用いられる。陰極3の材料としては、例えば、アルミニウム、銀、マグネシウム、カルシウム、金、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、マグネシウムインジウム合金(MgIn)、銀合金等が挙げられる。
陰極3の平均厚さとしては、特に制限されないが、例えば、10~200nmであることが好ましく、より好ましくは、80~150nmである。陰極3の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定できる。
有機EL素子1がボトムエミッション型のものである場合、陰極3の材料として、金属からなる不透明電極を用いることができ、反射性の材料を用いてもよい。
有機EL素子1がトップエミッション型のものである場合、陰極3の材料として、透明導電材料が用いられる。なお、陰極3の材料としてITOを用いた場合には、ITOは仕事関数が大きいことから、電子注入が困難となる。また、ITO膜は、スパッタ法やイオンビーム蒸着法を用いて成膜するため、成膜時に電子注入層4等にダメージが与えられる可能性がある。このため、陰極3の材料としてITOを用いる場合には、電子注入層4とITOとの間に、マグネシウム層や銅フタロシアニン層を設けることが好ましい。
<有機EL素子の製造方法>
図1に示す有機EL素子1は、基板2上に、陽極9と、正孔注入層8と、正孔輸送層7と、発光層6と、電子輸送層5と、電子注入層4と、陰極3とを、この順で形成することによって製造できる。陽極9、正孔注入層8、正孔輸送層7、発光層6、電子輸送層5、電子注入層4、及び陰極3の各層の形成方法は、特に限定されず、各層に用いられる材料の特性に合わせて、適宜、従来公知の種々の形成方法を用いて形成できる。
具体的には、例えば、陰極3及び陽極9を形成する方法として、スパッタ法、真空蒸着法、ゾルゲル法、スプレー熱分解(SPD)法、原子層堆積(ALD)法、気相成膜法、液相成膜法等が挙げられる。
また、電子注入層4、電子輸送層5、発光層6、正孔輸送層7、正孔注入層8の各層を形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、各層を構成する有機化合物を含む有機化合物溶液を塗布する塗布法、真空蒸着法、ESDUS(Evaporative Spray Deposition from Ultra-dilute Solution)法等が挙げられる。これらの形成方法の中でも、特に、塗布法を用いることが好ましい。
また、電子注入層4、電子輸送層5、正孔輸送層7、正孔注入層8のうちの何れかの層が無機材料からなるものである場合、無機材料からなる層は、例えば、スパッタ法、真空蒸着法等の方法を用いて形成できる。
図1に示す有機EL素子1は、陽極9と陰極3との間に、発光層6を含む積層構造が形成され、発光層6が上記一般式(1)で表される化合物を含む。このため、本実施形態の有機EL素子1は、発光効率が高い。また、本実施形態の有機EL素子1は、駆動電圧が低く、消費電力が低い。
<有機EL素子の他の例>
本発明の有機EL素子は、上述した実施形態において説明した有機EL素子の構成に限定されるものではない。
具体的には、上述した実施形態においては、上記一般式(1)で表される化合物を含む層が発光層6である場合を例に挙げて説明したが、一般式(1)で表される化合物を含む層は、2つの電極間、即ち、陽極9と陰極3との間に形成された積層構造に含まれていればよく、発光層6に限定されない。
例えば、上記一般式(1)で表される化合物を含む層は、正孔輸送層7又は電子輸送層5であってもよい。
また、図1に示す有機EL素子1においては、電子注入層4、電子輸送層5、正孔輸送層7、正孔注入層8は、必要に応じて形成すればよく、設けられていなくてもよい。
また、陰極3、電子注入層4、電子輸送層5、発光層6、正孔輸送層7、正孔注入層8、陽極9の各層は、1層で形成されているものであってもよいし、2層以上からなる層であってもよい。
また、図1に示す有機EL素子1は、図1中に示す陽極9、正孔注入層8、正孔輸送層7、発光層6、電子輸送層5、電子注入層4、陰極3の各層の間に、さらに他の層を有するものであってもよい。具体的には、有機EL素子の特性をさらに向上させる等の理由から、必要に応じて、電子阻止層等を有していてもよい。
<表示装置>
本実施形態の表示装置は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むものである。このような表示装置としては、詳細な図示を省略するが、図1に示す本実施形態の有機EL素子1の他に、例えば、陽極9や陰極3に電流を供給するための配線等を備えたものが挙げられる。
本実施形態の表示装置は、発光効率が高く、駆動電圧が低い有機EL素子を含むため、優れた性能を有する。
<照明装置>
本実施形態の照明装置は、本実施形態の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むものである。このような照明装置としては、詳細な図示を省略するが、例えば、図1に示す本実施形態の有機EL素子1の他に、陽極9や陰極3に接続される各種端子や、有機EL素子1を駆動するための回路等を備えたものが挙げられる。
本実施形態の照明装置は、発光効率が高く、駆動電圧が低い有機EL素子を含むため優れた性能を有する。
<作用効果>
以上説明したように、本実施形態の有機EL素子1によれば、基板2上に、陽極9と発光層6と陰極3とがこの順に設けられ、発光層6を含む積層構造が、上記の一般式(1)で表わされる化合物を含む。これにより、本実施形態の有機EL素子1は、発光効率が高く、駆動電圧が低い。また、発光層6を含む積層構造が、上記の一般式(1)で表わされる化合物とともに、配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体を含む場合には、高い外部量子効率、低消費電力及び高色純度発光が得られる。
また、本実施形態の表示装置及び照明装置によれば、上記のような本実施形態の有機EL素子1を含むものであるので、発光特性に優れ、低電圧での駆動が可能であるとともに、発光の色純度が高いものとなる。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお本発明は、本実施例によってその範囲が制限されるものではなく、本発明に係る有機EL素子は、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
なお、以下の各例において、有機EL素子を構成する各層の厚さは、真空蒸着法によって成膜した膜は、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定し、塗布法によって成膜した膜は、触針式段差計(製品名「アルファステップIQ」、KLAテンコール社製)を用いて測定した。
[実験1]
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、下記一般式(1―2)で表される化合物からなる厚み50nmの薄膜を形成した。
Figure 0007138466000026
[実験2]
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記一般式(10)で表されるCBPからなる厚み50nmの薄膜を形成した。
[実験3]
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記一般式(6-2)で表されるIr(mppy)からなる厚み50nmの薄膜を形成した。
[実験1~3の評価]
実験1で形成した薄膜について、HORIBA社製のFluoroMax-4を用い、波長300nmの励起光源を用いて、300K及び77Kにおける発光スペクトルを測定した。実験2で形成した薄膜について、同様の装置を用い、波長300nmの励起光源を用いて、300K及び77Kにおける発光スペクトルを測定した。その結果を図2及び図3のグラフに示す。図2は、実験1で形成した薄膜の発光スペクトルの測定結果を示したグラフである。また、図3は、実験2で形成した薄膜の発光スペクトルの測定結果を示したグラフである。
常温(300K)における発光スペクトルは、蛍光発光を示す。従って、常温(300K)での発光スペクトルから、S(一重項励起状態)エネルギーに相当する知見が得られる。図2及び図3のグラフに示すように、一般式(1-2)で表される化合物(実験1)の蛍光発光は、CBP(実験2)の蛍光発光よりも長波長側にみられる。従って、一般式(1-2)で表される化合物のSエネルギーは、CBPよりも小さい。
また、実験1及び実験2で形成した薄膜について、低温(77K以下)での発光スペクトル測定によりリン光発光を観測し、薄膜の三重項励起状態(T)のエネルギーを求めた。なお、低温での発光スペクトル測定は、蛍光発光成分を除去してリン光スペクトルを観測するために、励起光照射後50msの遅延を設けて測定した。このようにして求めた、実験1及び実験2で形成した薄膜の三重項励起状態(T)のエネルギーを下記表1に示す。
Figure 0007138466000027
図2及び図3のグラフに示すように、一般式(1-2)で表される化合物のSエネルギーは、CBPよりも小さい。また、表1に示すように、一般式(1-2)で表される化合物(実験1)のTエネルギーは、CBP(実験2)とほぼ同程度である。従って、一般式(1-2)で表される化合物は、CBPよりもエネルギーギャップが小さい。よって、一般式(1-2)で表される化合物は、発光層のホスト材料として、CBPよりも好ましい。
また、実験3で形成した薄膜について、実験1及び実験2と同様にして、薄膜の三重項励起状態(T)のエネルギーを求めた。
このようにして求めた、実験3で形成した薄膜(Ir(mppy))の三重項励起状態(T)のエネルギーを表1に示した。
表1に示すように、一般式(1-2)で表される化合物(実験1)のTエネルギーは、一般的な緑色リン光材料であるIr(mppy)のTエネルギーよりも大きかった。
従って、一般式(1-2)で表される化合物は、発光層のホスト材料に適している。
参考例1
以下に示す材料を用いて、以下に示す方法により、参考例1の有機EL素子を作製した。
基板上に形成された陽極上に、塗布法により正孔注入層を形成し、さらに、真空蒸着法により、第2正孔輸送層と、第1正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、陰極とを、この順で形成し、参考例1の有機EL素子を作製した。以下に、参考例1の有機EL素子における各層の詳細を示す。
(基板、陽極)ITO(酸化インジウムスズ)からなる幅3mmにパターニングされた電極を有する平均厚さ0.7mmの市販の透明ガラス基板。
(正孔注入層)PEDOT(Clevios HIL1.5)(厚み30nm)
(正孔輸送層)「第1正孔輸送層」上記一般式(7-36)で表される化合物(厚み10nm);「第2正孔輸送層」α-NPD(厚み20nm)
(発光層)上記一般式(1)で表される化合物である、上記一般式(1-2)で表される化合物をホスト材料として用い、ホスト材料中にゲスト材料であるIr(mppy)を1重量%含む(厚み25nm)
(電子輸送層)TPBi(厚み35nm)
(電子注入層)LiF膜(厚み0.8nm)
(陰極)Al膜(厚み100nm)
[比較例1]
発光層のホスト材料に使用した化合物を、上記一般式(10)で表されるCBPとした点以外は、参考例1と同様にして、比較例1の有機EL素子を作製した。
参考例1及び比較例1の評価]
上記のようにして得られた参考例1及び比較例1の有機EL素子について、それぞれ電流密度10mA/cm2における外部量子効率を測定した。その結果を下記表2に示す。
Figure 0007138466000028
表2に示すように、参考例1の有機EL素子の外部量子効率は、比較例1の有機EL素子の外部量子効率よりも高い値を示した。
また、参考例1及び比較例1の有機EL素子に対して、ケースレー社製の「2400型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「LS-100」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度との関係を調べた。その結果を図4のグラフに示す。
図4のグラフに示すように、参考例1の有機EL素子では、比較例1の有機EL素子と比較して、印加電圧が同じである場合に高い輝度が得られており、駆動電圧が低かった。
これは、発光層のホスト材料として、参考例1で使用した一般式(1-2)で表される化合物が、比較例1で使用したCBPと比較して、エネルギーギャップが小さいためであると推定される。
また、参考例1及び比較例1の有機EL素子に対して、ケースレー社製の「2400型ソースメーター」を用いて電流密度と電力効率を調べた。その結果を図5のグラフに示す。
図5のグラフに示すように、参考例1の有機EL素子では、比較例1の有機EL素子と比較して、電流密度が同じである場合に高い電力効率が得られていることがわかる。これは、発光層のホスト材料として、参考例1で使用した一般式(1-2)で表される化合物が、比較例1で使用したCBPと比較して、エネルギーギャップが小さいためであると推定される。
[実験4]
石英基板上に真空蒸着により、上記一般式(1-2)で表される化合物中に、上記一般式(2-1)で表される化合物を1重量%含む厚み30nmの薄膜を作製した。
[実験5]
一般式(1-2)で表される化合物に代えて、一般式(11)で表される化合物とした点以外は、実験4と同様にして、実験5の薄膜を作製した。
Figure 0007138466000029
[実験4及び実験5の評価]
実験4及び実験5で得られた薄膜について、それぞれ、HORIBA社製のFluoroMax-4を用い、波長350nmの励起光源を用いて、300Kにおける発光スペクトルを測定した。その結果を図6のグラフに示す。
図6のグラフに示すように、実験4の薄膜の発光スペクトルは、実験5の薄膜と比較して560nm付近にみられるピークの発光強度が小さく、発光の色純度が高いことが確認できた。これは、ホスト材料として一般式(11)で表される化合物を用いる場合に比べ、カルバゾール基を1個のみ有する一般式(1-2)で表される化合物を用いた方が、ホスト材料と発光材料(上記一般式(2-1)で表される化合物)との間に相互作用が生じにくく、これに起因する発光スペクトル幅の増大を低減できるためである。

[実施例2]
以下に示す材料を用いて、以下に示す方法により、実施例2の有機EL素子を作製した。
基板の陽極上に、真空蒸着法により、正孔注入層と、第2正孔輸送層と、第1正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、陰極とを、この順で形成し、実施例2の有機EL素子を作製した。
(基板、陽極)ITO(酸化インジウムスズ)からなる幅3mmにパターニングされた電極(陽極)を有する平均厚さ0.7mmの市販の透明ガラス基板。
(正孔注入層)PEDOT(Clevios HIL1.3N)(厚み30nm)
(正孔輸送層)「第1正孔輸送層」一般式(7-37)で表される化合物(厚み10nm);「第2正孔輸送層」α-NPD(厚み20nm)
(発光層)一般式(1-2)で表される化合物をホスト材料として用い、ホスト材料中にゲスト材料として一般式(2-1)で表される化合物を6重量%含む(厚み25nm)
(電子輸送層)TPBi(厚み35nm)
(電子注入層)LiF膜(厚み0.8nm)
(陰極)Al膜(厚み100nm)
[比較例2]
発光層のホスト材料に使用した化合物を、一般式(10)で表されるCBPとした点以外は、実施例2と同様にして、比較例2の有機EL素子を作製した。
[実施例2及び比較例2の評価]
上記のようにして得られた実施例2及び比較例2の有機EL素子について、上記同様の方法で、電流密度10mA/cmにおける外部量子効率を測定した。その結果を下記表3に示す。
Figure 0007138466000030
表3に示すように、実施例2の有機EL素子の外部量子効率は、比較例2の有機EL素子の外部量子効率と同程度の値を示した。
また、実施例2及び比較例2の有機EL素子に対して、ケースレー社製の「2400型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「LS-100」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べた。その結果を図7のグラフに示す。
図7に示すように、実施例2の有機EL素子では、比較例2の有機EL素子と比較して、印加電圧が同じである場合に高い輝度が得られており、駆動電圧が低かった。
また、実施例2及び比較例2の有機EL素子に対して、上記同様の方法で電流密度と電力効率との関係を調べた。その結果を図8のグラフに示す。
図8のグラフに示すように、参考例1における発光材料を変更した実施例2の有機EL素子においても、ホスト材料としてCBPを用いた比較例2の有機EL素子と比較して、電流密度が同じである場合に高い電力効率が得られている。
[実施例3]
以下に示す材料を用いて、以下に示す方法により、実施例3の有機EL素子を作製した。
基板の陽極上に、真空蒸着法により、正孔注入層と、第2正孔輸送層と、第1正孔輸送層と、発光層と、電子輸送層と、電子注入層と、陰極とを、この順で形成し、実施例3の有機EL素子を作製した。
(基板、陽極)ITO(酸化インジウムスズ)からなる幅3mmにパターニングされた電極(陽極)を有する平均厚さ0.7mmの市販の透明ガラス基板。
(正孔注入層)PEDOT(Clevios HIL1.3N)(厚み30nm)
(正孔輸送層)「第1正孔輸送層」一般式(7-37)で表される化合物(厚み10nm);「第2正孔輸送層」α-NPD(厚み20nm)
(発光層)一般式(1-2)で表される化合物をホスト材料として用い、ホスト材料中にゲスト材料として一般式(2-3)で表される化合物を6重量%含む(厚み25nm)
(電子輸送層)TPBi(厚み35nm)
(電子注入層)LiF膜(厚み0.8nm)
(陰極)Al膜(厚み100nm)
[比較例3]
発光層のホスト材料に使用した化合物を、一般式(10)で表されるCBPとした点以外は、実施例3と同様にして、比較例3の有機EL素子を作製した。
[実施例3及び比較例3の評価]
上記のようにして得られた実施例2及び比較例3の有機EL素子について、上記同様の方法で、電流密度10mA/cmにおける外部量子効率を測定した。その結果を下記表4に示す。
Figure 0007138466000031
表4中に示すように、実施例3の有機EL素子の外部量子効率は、比較例3の有機EL素子の外部量子効率と同程度の値を示した。
また、実施例3及び比較例3の有機EL素子に対して、ケースレー社製の「2400型ソースメーター」を用いて電圧を印加し、コニカミノルタ社製の「LS-100」を用いて輝度を測定し、印加電圧と輝度の関係を調べ、その結果を図9のグラフに示した。
図9のグラフ中に示すように、実施例3の有機EL素子では、比較例3の有機EL素子と比較して、印加電圧が同じである場合に高い輝度が得られており、駆動電圧が低いことがわかる。
また、実施例3及び比較例3の有機EL素子に対して、上記同様の方法で電流密度と電力効率との関係を調べ、その結果を図10のグラフに示した。
図10のグラフ中に示すように、参考例1及び実施例2における発光材料を変更した実施例3の有機EL素子においても、ホスト材料としてCBPを用いた比較例3の有機EL素子と比較して、電流密度が同じである場合に高い電力効率が得られることがわかる。
本発明に係る有機EL素子は、発光効率が高く、また、駆動電圧が低いものなので、例えば、テレビや携帯電話のディスプレイ等の画像表示装置や、照明装置等に好適に用いられる。
1…有機EL素子
2…基板
3…陰極
4…電子注入層
5…電子輸送層
6…発光層
7…正孔輸送層
8…正孔注入層
9…陽極

Claims (5)

  1. 基板上に、陽極と発光層と陰極とがこの順に設けられ、
    前記発光層が、ゲスト材料とホスト材料を含み、
    前記ホスト材料が下記一般式(1-2)で表わされる化合物であり、前記ゲスト材料が、配位数が4の金属に平面状の四座配位子が結合した錯体を含み、前記錯体が、下記一般式(2-1)~(2-15)で示される何れかの化合物であ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。
    Figure 0007138466000032
    Figure 0007138466000033
  2. 前記錯体が、一般式(2-1)で示される化合物であることを特徴とする請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3. 前記錯体が、一般式(2-3)で示される化合物であることを特徴とする請求項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4. 請求項1~請求項の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むことを特徴とする表示装置。
  5. 請求項1~請求項の何れか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を含むことを特徴とする照明装置。
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