JP7232140B2 - Organic electroluminescence device, display device, and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(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。)素子、表示装置、及び照明装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an organic electroluminescence (hereinafter, electroluminescence (electroluminescence) may be referred to as "EL") element, a display device, and a lighting device.
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、ディスプレイ等の表示装置や、照明装置に好適に用いることができる。 Organic EL elements are self-luminous, have a wide viewing angle, have excellent visibility, can be driven at a low voltage, can be made thinner and lighter due to surface emission, and can display multiple colors. are doing. Therefore, the organic EL element can be suitably used for a display device such as a display and a lighting device.
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。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。
An organic EL device is generally constructed by laminating an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer and a cathode in this order on a transparent substrate. Light emission of the organic EL element occurs through processes (i) to (v) shown below.
(i) Holes and electrons are injected from the electrodes.
(ii) the injected holes and electrons are transported;
(iii) recombination of holes and electrons in the light-emitting layer;
(iv) the luminescent material forms an electronically excited state;
(v) the luminescent material emits light from an electronically excited state;
有機EL素子では、高効率化するために、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(S1)と三重項励起状態(T1)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。 In organic EL devices, it has been proposed to use a phosphorescent material as a light-emitting material for the light-emitting layer in order to improve efficiency. A luminescent material generates a singlet excited state (S 1 ) and a triplet excited state (T 1 ) with a probability of 1:3 when it gains energy and becomes an electronically excited state. Then, when the light-emitting material returns from the electronically excited state to the ground state, it emits energy as light.
発光材料として蛍光材料を用いた場合、S1からのエネルギーしか光に変換されない。これに対し、発光材料としてリン光材料を用いた場合、S1からのエネルギーだけでなく、T1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)。
When a fluorescent material is used as the luminescent material, only the energy from S1 is converted into light. In contrast, when a phosphorescent material is used as the light-emitting material, not only the energy from S 1 but also the energy from T 1 is converted into light. Therefore, an organic EL device using a phosphorescent material as a light-emitting material can be expected to have higher efficiency than an organic EL device using a fluorescent material (for example, see Non-Patent
リン光材料は、通常、ゲスト材料として、ホスト材料と共に用いられる。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(T1)のエネルギーを、ゲスト材料であるリン光材料のT1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T1エネルギーよりもゲスト材料のT1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って、リン光発光の高効率化が妨げられる可能性がある。 Phosphorescent materials are commonly used as guest materials together with host materials. In an organic EL device having a light-emitting layer containing a host material and a phosphorescent material (guest material), the energy of the host material excited by recombination of holes and electrons is transferred to the phosphorescent material. The energy excites the phosphorescent material and emits it as light energy. In order to enable efficient energy transfer from the host material to the phosphorescent material, the energy of the triplet excited state (T 1 ) of the host material should be higher than the T 1 energy of the phosphorescent material that is the guest material. (See, for example, Non-Patent Document 3). If the T 1 energy of the guest material is higher than the T 1 energy of the host material, reverse energy transfer from the guest material to the host material may occur, hindering efficient phosphorescence emission.
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、該カルバゾール系化合物は、比較的大きなT1エネルギーを有する。 Many host materials used in the light-emitting layer have been reported so far. For example, host materials include carbazole-based compounds and the like, and the carbazole-based compounds have a relatively large T 1 energy.
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。 As a light-emitting material (guest material) of an organic EL device, an iridium complex is generally used because of which high external quantum efficiency can be obtained. However, an organic EL device using an iridium complex as a light-emitting material has a wide half width of the emission spectrum and low color purity. Therefore, in an organic EL device using an iridium complex as a light-emitting material, it is necessary to sharpen the emission spectrum using a color filter or the like, resulting in low light utilization efficiency.
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に規定されている(例えば、非特許文献4参照)。 In recent years, there has been a demand for organic EL elements that emit light with high color purity for use in displays. For example, in ultra-high-definition television (UHDTV), ITU-R Recommendation BT.2020 stipulates the use of a wide color gamut color system in which the three primary colors are positioned on the spectrum locus (for example, non-patent Reference 4).
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、下記非特許文献5には、発光材料(ゲスト材料)として、特定構造の白金錯体が記載されており、該白金錯体によれば、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。
Against this background, light-emitting materials with narrow half-value widths of emission spectra are being developed. For example, Non-Patent
しかしながら、前記白金錯体と組み合わせる発光層のホスト材料として、1,3,5-トリアジン基を有する材料を用いると、ホスト材料と発光材料(ゲスト材料)との間にエキサイプレックスが形成され易くなり、有機EL素子の発光スペクトル半値幅が広くなり、色純度が低下することが報告されている(例えば、非特許文献6参照)。 However, when a material having a 1,3,5-triazine group is used as the host material of the light-emitting layer combined with the platinum complex, an exciplex is likely to be formed between the host material and the light-emitting material (guest material). It has been reported that the half width of the emission spectrum of the organic EL device is widened and the color purity is lowered (see, for example, Non-Patent Document 6).
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、高い外部量子効率を示す素子の実現が困難だった。
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(ゲスト材料)を用いた際に、高い外部量子効率、低消費電力、高色純度発光を兼ね備えた素子とすることが困難だった。
Organic EL elements are required to have low driving voltage while ensuring luminous efficiency. However, in conventional organic EL devices, the large energy barrier in the movement of holes and electrons from the electrode to the light-emitting layer has made it difficult to achieve a device that exhibits high external quantum efficiency while keeping the drive voltage sufficiently low. .
In addition, in conventional organic EL devices, it is difficult to achieve high external quantum efficiency, low power consumption, and high color purity when using a light emitting material (guest material) capable of emitting light with high color purity. was.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、発光効率が高く(外部量子効率が高く)、駆動電圧が低い(消費電力が低い)有機EL素子を提供することを課題とする。
また、本発明は、高色純度発光が可能な発光材料(ゲスト材料)を用いた際に、発光効率が高く、駆動電圧が低く、発光の色純度が高い有機EL素子を提供することを更なる課題とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an organic EL device with high luminous efficiency (high external quantum efficiency) and low driving voltage (low power consumption).
In addition, the present invention further provides an organic EL device with high luminous efficiency, low driving voltage, and high color purity of light emission when a luminescent material (guest material) capable of emitting light with high color purity is used. It will be a challenge.
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、有機EL素子の2つの電極間に位置する発光層が、正孔輸送性及び電子輸送性に寄与する下記一般式(1)で示される化合物を含むことで、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でき、発光効率が高く、駆動電圧が低い有機EL素子を実現できることを見出し、本発明を想到した。
また、本発明者らは、更に鋭意検討を重ねた結果、発光層のホスト材料として下記一般式(1)で示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ることで、発光効率が高く、駆動電圧が低く、発光の色純度が高い有機EL素子を実現できることを見出した。
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
In order to solve the above problems, the present inventors have extensively studied and found that the light-emitting layer located between the two electrodes of the organic EL device has the following general formula that contributes to the hole-transport property and the electron-transport property. By including the compound represented by (1), the energy barrier in the movement of holes and electrons to the light-emitting layer is reduced, so that the driving voltage can be lowered, resulting in an organic EL device with high luminous efficiency and low driving voltage. The inventors have found that it can be realized, and conceived of the present invention.
Further, as a result of extensive studies, the present inventors have found that a compound represented by the following general formula (1) is used as the host material of the light-emitting layer, and a planar tetradentate compound having a coordination number of 4 is used as the guest material. The present inventors have found that by using a ligand-bonded complex, an organic EL device with high luminous efficiency, low driving voltage, and high color purity of emitted light can be realized.
The gist and configuration of the present invention for solving the above problems are as follows.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極と、をこの順に具え、
前記発光層が、ゲスト材料と、ホスト材料と、を含み、
前記ホスト材料が、下記一般式(1):
R1は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基であり、隣り合うR1は一体となって環を形成していてもよい。]で表わされる化合物であることを特徴とする。
かかる本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低い。
The organic electroluminescence device of the present invention comprises an anode, a light-emitting layer and a cathode in this order,
the light-emitting layer comprises a guest material and a host material;
The host material has the following general formula (1):
Each R 1 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms and adjacent R 1s may be combined to form a ring. ] It is characterized by being a compound represented by.
Such an organic electroluminescence device of the present invention has high luminous efficiency and low driving voltage.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の好適例においては、前記発光層中のゲスト材料が、有機金属錯体である。この場合、発光効率が更に高くなる。 In a preferred embodiment of the organic electroluminescence device of the present invention, the guest material in the light-emitting layer is an organometallic complex. In this case, the luminous efficiency is further increased.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の他の好適例においては、前記発光層中のホスト材料が、下記一般式(2):
R1は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基であり、隣り合うR1は一体となって環を形成していてもよく、
R3は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基である。]で示される化合物である。この場合、発光効率が更に高くなり、駆動電圧が更に低くなる。
In another preferred embodiment of the organic electroluminescence device of the present invention, the host material in the light-emitting layer has the following general formula (2):
Each R 1 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms and adjacent R 1 may be united to form a ring,
Each R 3 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms be. ] is a compound represented by In this case, the luminous efficiency is further increased and the driving voltage is further decreased.
また、前記有機金属錯体が、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であることが好ましい。この場合、発光効率が高く、駆動電圧が低く、発光の色純度が高い有機EL素子を得ることができる。 Further, the organometallic complex is preferably a complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4. In this case, an organic EL element with high luminous efficiency, low driving voltage, and high color purity of emitted light can be obtained.
ここで、前記錯体が、下記一般式(3):
R4、R5、R6、R7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り、
L1は、R4とR5とを連結する連結基であり、
L2は、R5とR6とを連結する連結基であり、
L3は、R6とR7とを連結する連結基である。]で示される化合物であることが更に好ましい。この場合、発光の色純度が更に高くなる。
Here, the complex is represented by the following general formula (3):
R 4 , R 5 , R 6 and R 7 are each an optionally substituted carbocyclic group or an optionally substituted heterocyclic group,
L 1 is a linking group that links R 4 and R 5 ,
L2 is a linking group that links R5 and R6 ,
L 3 is a linking group that links R 6 and R 7 . ] is more preferable. In this case, the color purity of emitted light is further enhanced.
また、前記一般式(3)で示される化合物が、下記構造式(3-1)~(3-15):
また、前記発光層中のゲスト材料が、前記構造式(3-1)又は(3-3)で示される化合物であることが特に好ましい。この場合、発光の色純度が特に高くなる。 Further, it is particularly preferable that the guest material in the light-emitting layer is a compound represented by the structural formula (3-1) or (3-3). In this case, the color purity of emitted light is particularly high.
また、前記有機金属錯体が、下記構造式(4-1):
また、本発明の表示装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の表示装置は、駆動電圧が低く、発光効率に優れる。 A display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Such a display device of the present invention has a low driving voltage and excellent luminous efficiency.
また、本発明の照明装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。かかる本発明の照明装置は、駆動電圧が低く、発光効率に優れる。 Further, a lighting device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Such a lighting device of the present invention has a low driving voltage and excellent luminous efficiency.
本発明によれば、2つの電極間に位置する発光層が上記一般式(1)で示される化合物を含み、発光効率が高く、駆動電圧が低い有機EL素子を提供することができる。
また、本発明の好適態様によれば、発光層が、上記一般式(1)で示される化合物と、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を含み、発光効率が高く、駆動電圧が低く、尚且つ発光の色純度が高い有機EL素子を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an organic EL device in which the light-emitting layer positioned between two electrodes contains the compound represented by the general formula (1), has high light-emitting efficiency, and has a low driving voltage.
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the light-emitting layer contains the compound represented by the above general formula (1) and a complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4, It is possible to provide an organic EL device with high luminous efficiency, low driving voltage, and high color purity of emitted light.
以下に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置、及び照明装置を、その実施形態に基づき、詳細に例示説明する。 The organic electroluminescence element, the display device, and the lighting device of the present invention will be illustrated and described in detail below based on the embodiments thereof.
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と、発光層と、陰極と、をこの順に具え、前記発光層が、ゲスト材料と、ホスト材料と、を含み、該ホスト材料が、上記一般式(1)で表わされる化合物であることを特徴とする。
<Organic electroluminescence element>
The organic electroluminescence device of the present invention comprises an anode, a light-emitting layer and a cathode in this order, the light-emitting layer comprising a guest material and a host material, the host material comprising the above general formula (1 ) is a compound represented by
上述のように、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が一般に用いられており、該カルバゾール系化合物の中でも、下記構造式(5):
ここで、駆動電圧を低くするには、発光層のホスト材料として、CBPを用いた場合と同程度のT1エネルギーを有し、CBPと比較してS1エネルギーとT1エネルギーとの差が小さい化合物を用いればよい。このことにより、CBP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、本発明者らは鋭意検討を重ね、発光層のホスト材料として、上記一般式(1)で示される化合物を用いればよいことを見出した。一般式(1)で示される化合物においては、ジヒドロアクリジン骨格又はジヒドロアントラセン骨格が正孔輸送性に寄与し、フェナントロイミダゾール骨格が電子輸送性に寄与する。このため、一般式(1)で示される化合物は、正孔輸送性と電子輸送性の両方を兼ね備え、S1エネルギーとT1エネルギーとの差が小さい。従って、一般式(1)で示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素子では、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、一般式(1)で示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素子では、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。
従って、発光層が、ホスト材料として、上記一般式(1)で表わされる化合物を含む本発明の有機EL素子は、発光効率が高く、駆動電圧が低い。
As described above, in conventional organic EL devices, carbazole compounds are generally used as the host material of the light-emitting layer. Among the carbazole compounds, the following structural formula (5):
Here, in order to lower the driving voltage, the host material of the light-emitting layer should have the same T 1 energy as when CBP is used, and the difference between the S 1 energy and the T 1 energy compared to CBP should be A small compound may be used. This makes it possible to reduce the energy gap of the host material compared to CBP.
Accordingly, the present inventors have made extensive studies and found that the compound represented by the general formula (1) may be used as the host material for the light-emitting layer. In the compound represented by the general formula (1), the dihydroacridine skeleton or dihydroanthracene skeleton contributes to hole-transport properties, and the phenanthroimidazole skeleton contributes to electron-transport properties. Therefore, the compound represented by the general formula (1) has both hole-transporting property and electron-transporting property, and the difference between S 1 energy and T 1 energy is small. Therefore, in an organic EL device having a light-emitting layer containing the compound represented by formula (1) as a host material, the energy gap of the host material is small. As a result, the energy barrier in the transfer of holes from the electrode to the light-emitting layer and/or the transfer of electrons from the electrode to the light-emitting layer is reduced, and the driving voltage of the organic EL element is lowered. Moreover, an organic EL device having a light-emitting layer containing the compound represented by the general formula (1) as a host material can obtain a high luminous efficiency equivalent to that in the case of using CBP as the host material.
Therefore, the organic EL device of the present invention, in which the light-emitting layer contains the compound represented by the general formula (1) as a host material, has high luminous efficiency and low driving voltage.
次に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の一態様を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の有機EL素子の一例を説明するための断面模式図である。 Next, one aspect of the organic electroluminescence device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of the organic EL element of this embodiment.
図1に示す本実施形態の有機EL素子1は、基板2上に、陽極3と、発光層6と、陰極9と、がこの順に設けられており、陽極3(電極)と陰極9(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4と、正孔輸送層5と、発光層6と、電子輸送層7と、電子注入層8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。
The
The layered structure of the
The
(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が得られるため好ましい。
一方、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。
(substrate)
Examples of materials for the
Resin materials used for the
On the other hand, examples of glass materials used for the
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。
一方、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。
When the
On the other hand, when the
(陽極)
陽極3は、正孔注入層4又は正孔輸送層5に正孔を注入する。このため、陽極3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3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3の材料としては、ITO、IZO、FTOが好ましい。
(anode)
The
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3の材料としては、透明導電材料が用いられる。
一方、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3の材料としては、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。
When the
On the other hand, when the
(正孔注入層)
正孔注入層4に用いられる材料は、陽極3の仕事関数と正孔輸送層5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に応じて選ばれる。正孔注入層4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4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。
(hole injection layer)
The material used for the
正孔注入層4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(V2O5)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4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易い。
Examples of inorganic compounds used for the
正孔注入層4に用いられる有機化合物としては、例えば、下記構造式(6-1)~(6-19)で示される化合物が挙げられる。
上記構造式(6-1)~(6-19)で示される化合物の中でも、構造式(6-11)で示されるポリ(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)、構造式(6-12)で示されるポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)、構造式(6-4)で示される銅フタロシアニン(CuPc)が好ましく、構造式(6-12)で示されるPEDOTが特に好ましい。 Among the compounds represented by the above structural formulas (6-1) to (6-19), poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate) (PEDOT) represented by the structural formula (6-11) :PSS), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) represented by the structural formula (6-12), and copper phthalocyanine (CuPc) represented by the structural formula (6-4) are preferred, and the structural formula ( PEDOT shown in 6-12) is particularly preferred.
(正孔輸送層)
正孔輸送層5に用いられる材料としては、例えば、下記構造式(7-1)~(7-37)で示される化合物が挙げられる。
Materials used for the
上記構造式(7-1)~(7-37)で示される化合物の中でも、構造式(7-1)で示されるN,N’-ジ(1-ナフチル)-N,N’-ジフェニル-1,1’-ビフェニル-4,4’-ジアミン(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構造式(7-36)又は(7-37)で示される化合物と、を組み合わせて用いることが特に好ましい。 Among the compounds represented by the above structural formulas (7-1) to (7-37), N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenyl- represented by the structural formula (7-1) 1,1′-biphenyl-4,4′-diamine (α-NPD) and structural formula (7-36) or (7-37) having a large bandgap and excellent electrical and thermal stability It is particularly preferred to use in combination with the indicated compounds.
正孔輸送層5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5は、1層のみで形成されていてもよいし、2層以上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5は、発光層6側に配置した構造式(7-36)又は(7-37)で示される化合物からなる層と、正孔注入層4側に配置した構造式(7-1)で示されるα-NPDからなる層と、を積層したものとすることができる。
The material of the
(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。
(Light emitting layer)
The light-emitting layer 6 included in the
「ホスト材料」
本実施形態では、ホスト材料として、下記一般式(1):
一般式(1)で示される化合物中のジヒドロアクリジン骨格又はジヒドロアントラセン骨格は、正孔輸送性に寄与するドナー性を有する。また、一般式(1)で示される化合物中のフェナントロイミダゾール骨格は、電子輸送性に寄与するアクセプター性の置換基である。
"Host material"
In this embodiment, the host material is represented by the following general formula (1):
The dihydroacridine skeleton or dihydroanthracene skeleton in the compound represented by general formula (1) has a donor property that contributes to hole transport properties. In addition, the phenanthroimidazole skeleton in the compound represented by general formula (1) is an acceptor substituent that contributes to electron transport properties.
一般式(1)中のX1は、それぞれ独立にN又はC-R2を示し、少なくとも1つのX1はNである。ここで、R2は、水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基である。 Each X 1 in general formula (1) independently represents N or CR 2 , and at least one X 1 is N. Here, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms be.
一般式(1)中のR1は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基であり、隣り合うR1は一体となって環を形成していてもよい。
ここで、「隣り合うR1」には、同一の炭素原子に結合している2つのR1と、結合している2つの炭素原子のそれぞれに結合しているR1と、が包含される。
Each R 1 in the general formula (1) is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms. alkylamino group, acyl group having 2 to 10 carbon atoms, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted 3 to 30 carbon atoms is an aromatic heterocyclic group, and adjacent R 1 may be combined to form a ring.
Here, “adjacent R 1 ” includes two R 1 bonded to the same carbon atom and R 1 bonded to each of the two bonded carbon atoms. .
前記一般式(1)で示される化合物としては、下記一般式(2):
一般式(2)中のX1は、それぞれ独立にN又はC-R2を示し、少なくとも1つのX1はNである。ここで、R2は、水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基である。 Each X 1 in general formula (2) independently represents N or CR 2 , and at least one X 1 is N. Here, R 2 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms be.
一般式(2)中のR1は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基であり、隣り合うR1は一体となって環を形成していてもよい。
ここで、「隣り合うR1」には、同一の炭素原子に結合している2つのR1と、結合している2つの炭素原子のそれぞれに結合しているR1と、が包含される。
Each R 1 in the general formula (2) is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, or a alkylamino group, acyl group having 2 to 10 carbon atoms, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted 3 to 30 carbon atoms is an aromatic heterocyclic group, and adjacent R 1 may be combined to form a ring.
Here, “adjacent R 1 ” includes two R 1 bonded to the same carbon atom and R 1 bonded to each of the two bonded carbon atoms. .
一般式(2)中のR3は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基である。 Each R 3 in the general formula (2) is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, or an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms. alkylamino group, acyl group having 2 to 10 carbon atoms, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted 3 to 30 carbon atoms is an aromatic heterocyclic group.
上述した、R1、R2、R3に関して、炭素数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等が挙げられ、炭素数1~10のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基等のが挙げられ、炭素数1~10のアルキルチオ基としては、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ブチルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、ヘプチルチオ基、オクチルチオ基、ノニルチオ基等が挙げられ、炭素数1~10のアルキルアミノ基としては、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、ブチルアミノ基、ペンチルアミノ基、ヘキシルアミノ基、ヘプチルアミノ基、オクチルアミノ基、ノニルアミノ基等が挙げられ、炭素数2~10のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基等が挙げられ、炭素数7~20のアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基等が挙げられ、置換若しくは未置換の炭素数6~30の芳香族炭化水素基としては、フェニル基、2,6-キシリル基、メシチル基、デュリル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、トルイル基、アニシル基、フルオロフェニル基、ジフェニルアミノフェニル基、ジメチルアミノフェニル基、ジエチルアミノフェニル基、ピリジルフェニル基、フェナンスレニル基等が挙げられ、置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基としては、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、トリアジン基等が挙げられる。 Regarding R 1 , R 2 and R 3 described above, the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms includes methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group and nonyl group. and the like, and examples of alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, tert-butoxy, pentyloxy, hexyloxy, heptyloxy Examples of alkylthio groups having 1 to 10 carbon atoms include methylthio, ethylthio, propylthio, butylthio, pentylthio, hexylthio, heptylthio, octylthio, and nonylthio groups. Examples of alkylamino groups having 1 to 10 carbon atoms include methylamino group, ethylamino group, propylamino group, butylamino group, pentylamino group, hexylamino group, heptylamino group, octylamino group, nonylamino group and the like. Examples of acyl groups having 2 to 10 carbon atoms include acetyl group, propionyl group, and butyryl group. Examples of aralkyl groups having 7 to 20 carbon atoms include benzyl group, phenethyl group, phenylpropyl group, and naphthyl. Examples of substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups having 6 to 30 carbon atoms include methyl group, phenyl group, 2,6-xylyl group, mesityl group, duryl group, biphenyl group, terphenyl group and naphthyl. group, anthryl group, pyrenyl group, toluyl group, anisyl group, fluorophenyl group, diphenylaminophenyl group, dimethylaminophenyl group, diethylaminophenyl group, pyridylphenyl group, phenanthrenyl group, etc., and substituted or unsubstituted carbon number Examples of aromatic heterocyclic groups of 3 to 30 include pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl and triazine groups.
前記一般式(1)で示される化合物としては、下記構造式(1-1)又は(1-2):
なお、化合物の蛍光スペクトルを測定することで、化合物のS1(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T1(三重項励起状態)エネルギーを求めることができる。 By measuring the fluorescence spectrum of the compound, the S 1 (singlet excited state) energy of the compound can be obtained. Also, the T 1 (triplet excited state) energy of the compound can be obtained by measuring the phosphorescence spectrum of the compound.
前記一般式(1)で示される化合物は、公知の方法で合成して得ることができる。一般式(1)で示される化合物の合成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、ジヒドロアクリジン化合物又はジヒドロアントラセン化合物と、ブロモフェニル基を有するフェナントロイミダゾール化合物と、をカップリングさせることで合成できる。ここで、ジヒドロアクリジン化合物若しくはジヒドロアントラセン化合物、及び/又はブロモフェニル基を有するフェナントロイミダゾール化合物に、所望の置換基を導入することで、所望の構造を有する化合物を適宜合成できる。 The compound represented by the general formula (1) can be obtained by synthesizing by a known method. The method for synthesizing the compound represented by the general formula (1) is not particularly limited. For example, a dihydroacridine compound or a dihydroanthracene compound is coupled with a phenanthroimidazole compound having a bromophenyl group. can be synthesized by Here, a compound having a desired structure can be appropriately synthesized by introducing a desired substituent into a dihydroacridine compound or dihydroanthracene compound and/or a phenanthroimidazole compound having a bromophenyl group.
「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ことが好ましい。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。
なお、ホスト材料中のゲスト材料の含有量は、1~10質量%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、有機EL素子1の発光効率が良好となる。
"Guest Materials"
A fluorescent material and/or a phosphorescent material is preferably used as the guest material. The guest material preferably has an absorption wavelength that overlaps with the emission wavelength of the host material in order to effectively transfer energy from the host material.
The content of the guest material in the host material is preferably 1-10% by mass. When the content of the guest material is within the above range, energy transfer from the host material to the guest material occurs efficiently, and the luminous efficiency of the
-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T1エネルギーは、ホスト材料のT1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、下記構造式(4-1)~(4-29)で示される化合物が挙げられる。
When the guest material is a phosphorescent material, the T 1 energy of the guest material is preferably less than the T 1 energy of the host material.
Phosphorescent materials used as guest materials include, for example, compounds represented by the following structural formulas (4-1) to (4-29).
本実施形態では、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るため、上記構造式(4-1)~(4-29)で示されるリン光材料の中でも、構造式(4-1)で示されるIr(mppy)3等の緑色発光材料が特に好ましい。 In this embodiment, since the compound represented by the general formula (1) is used as the host material, among the phosphorescent materials represented by the structural formulas (4-1) to (4-29), the structural formula (4 Green light-emitting materials such as Ir(mppy) 3 represented by -1) are particularly preferred.
上記構造式(4-1)で示されるIr(mppy)3は、T1エネルギーが比較的小さいため、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)3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、駆動電圧が更に低い有機EL素子1となる。また、Ir(mppy)3は、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、発光効率の更に高い有機EL素子1となる。
Since Ir(mppy) 3 represented by the above structural formula (4-1) has a relatively small T 1 energy, the compound represented by the general formula (1) is used as the host material and Ir(mppy) 3 is used as the guest material. , efficient energy transfer from the host material to the guest material occurs. As a result, the
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)3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質量%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、尚且つゲスト材料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。
When the compound represented by the general formula (1) is used as the host material and Ir(mppy) 3 is used as the guest material, the content of the guest material in the host material is preferably 1 to 6% by mass. When the content of the guest material is within the above range, energy transfer from the host material to the guest material occurs efficiently, and a decrease in efficiency due to triplet-triplet annihilation (TTA) due to an increase in the guest material concentration can be prevented. can. Therefore, the luminous efficiency of the
-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、下記構造式(4-30)~(4-51)で示される化合物が挙げられる。
Fluorescent materials used as guest materials include, for example, compounds represented by the following structural formulas (4-30) to (4-51).
-有機金属錯体-
前記発光層6中のゲスト材料としては、有機金属錯体を使用することが好ましい。ゲスト材料として、有機金属錯体を使用する場合、発光効率が更に高くなる。
該有機金属錯体としては、上述した、構造式(4-1)~(4-29)で示されるリン光材料や、後述する、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等が挙げられる。
-organometallic complexes-
As the guest material in the light-emitting layer 6, it is preferable to use an organometallic complex. When an organometallic complex is used as the guest material, the luminous efficiency is further enhanced.
Examples of the organometallic complex include phosphorescent materials represented by the structural formulas (4-1) to (4-29) described above, and planar tetradentate ligands to metals having a coordination number of 4, which will be described later. conjugated complexes, and the like.
前記発光層6中のゲスト材料としては、高色純度の発光を得る観点から、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ことが好ましい。発光層6のホスト材料として上記一般式(1)で示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ることで、発光効率が高く、駆動電圧が低く、発光の色純度が高い有機EL素子1とすることができる。
一般式(1)で示される化合物は、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いT1エネルギーを有するので、発光層6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共に用いることで、高い外部量子効率が得られる。
また、一般式(1)で示される化合物は、電子輸送性を有する骨格としてフェナントロイミダゾール骨格を有し、該フェナントロイミダゾール骨格は、1,3,5-トリアジン骨格とは異なり、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ても、非特許文献6に記載のようなホスト材料とゲスト材料との間のエキサイプレックス形成を抑制できる。そのため、ホスト材料として一般式(1)で示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ることで、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。
The guest material in the light-emitting layer 6 preferably contains a complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4, from the viewpoint of obtaining light emission with high color purity. By using the compound represented by the above general formula (1) as the host material of the light-emitting layer 6 and using a complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4 as a guest material, the luminous efficiency is increased. The
The compound represented by the general formula (1) has a small energy gap and a higher T 1 energy than the guest material. High external quantum efficiencies can be obtained when used with complexes bound by .
In addition, the compound represented by the general formula (1) has a phenanthroimidazole skeleton as a skeleton having an electron-transporting property, and the phenanthroimidazole skeleton is different from the 1,3,5-triazine skeleton, guest Even if a complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4 is used as the material, exciplex formation between the host material and the guest material as described in Non-Patent Document 6 can be suppressed. . Therefore, by using the compound represented by the general formula (1) as a host material and using a complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4 as a guest material, the half width of the emission spectrum is reduced to Narrow, high color purity emission can be obtained.
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としては、下記一般式(3):
上記一般式(3)で示される化合物は、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(3)で示される化合物は、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。
A complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4 may contain only one type, or may contain two or more types. A complex in which a planar tetradentate ligand is bonded to a metal having a coordination number of 4 is represented by the following general formula (3):
The compound represented by the general formula (3) has a tetradentate ligand between a group having four cyclic structures arranged substantially on the same plane so as to surround the metal and a group having an adjacent cyclic structure. It has a connecting group that connects each of the three sites. Therefore, the compound represented by the general formula (3) is stable, effectively suppresses light emission associated with molecular vibration, has a narrow half width of the emission spectrum, and provides light emission with high color purity. It is estimated to be.
一般式(3)中のMは、配位数が4の金属である。一般式(3)中の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及びPdが好ましく、特にPtが好ましい。 M in the general formula (3) is a metal with a coordination number of 4. M in the general formula (3) may be any metal having a coordination number of 4, and examples thereof include Pt, Pd, Cu, etc. Pt and Pd are preferred, and Pt is particularly preferred.
一般式(3)中のR4、R5、R6、R7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。R4、R5、R6、R7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(3)中のR4、R5、R6、R7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。 R 4 , R 5 , R 6 and R 7 in general formula (3) are each an optionally substituted carbocyclic group or an optionally substituted heterocyclic group. The carbocyclic group or heterocyclic group as R 4 , R 5 , R 6 and R 7 is a 5-membered or 6-membered ring because it becomes a compound that further suppresses molecular vibrations accompanying light emission. is preferred. R 4 , R 5 , R 6 and R 7 in general formula (3) may all be the same, or may be partially or wholly different from each other.
上述した、R4、R5、R6、R7に関して、炭素環基としては、シクロペンチル基、シクロへキシル基、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、アントリル基、ピレニル基、フェナンスレニル基等が挙げられ、複素環基としては、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ピラジニル基、ピリミジニル基、ピリダジニル基、ベンゾイミダゾリル基、カルバゾリル基等が挙げられる。また、炭素環基及び複素環基の置換基としては、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のアシル基等が挙げられる。 Carbocyclic groups for R 4 , R 5 , R 6 and R 7 described above include cyclopentyl, cyclohexyl, phenyl, biphenyl, terphenyl, naphthyl, anthryl, pyrenyl and phenanthrenyl. Examples of heterocyclic groups include imidazolyl, pyrazolyl, pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, benzimidazolyl, and carbazolyl groups. Substituents for the carbocyclic and heterocyclic groups include alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 10 carbon atoms, alkylthio groups having 1 to 10 carbon atoms, and alkylamino groups having 1 to 10 carbon atoms. groups, acyl groups having 2 to 10 carbon atoms, and the like.
一般式(3)中のL1は、R4とR5とを連結する連結基であり、L2は、R5とR6とを連結する連結基であり、L3は、R6とR7とを連結する連結基である。一般式(3)中のL1、L2、L3は、隣接する環状構造を有する基(R4、R5、R6、R7)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共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(3)中のL1、L2、L3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。 L 1 in general formula (3) is a linking group that links R 4 and R 5 , L 2 is a linking group that links R 5 and R 6 , and L 3 is R 6 and It is a connecting group that connects with R7 . L 1 , L 2 and L 3 in general formula (3) may be those that connect adjacent groups having a cyclic structure (R 4 , R 5 , R 6 and R 7 ). It may be a ring structure formed together with atoms forming a group having an adjacent cyclic structure, or a single bond between atoms forming a group having an adjacent cyclic structure, It may be an ether bond. L 1 , L 2 and L 3 in general formula (3) may all be the same, or may be partially or wholly different from each other.
上記一般式(3)で示される化合物としては、下記構造式(3-1)~(3-15)で示される化合物が好ましく、これらの中でも、高色純度発光が得られ易いため、構造式(3-1)で示される化合物、構造式(3-3)で示される化合物が特に好ましい。
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(3)で示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質量%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の発光効率が更に良好となる。
When the compound represented by the general formula (1) is used as the host material and the compound represented by the general formula (3) is used as the guest material, the content of the guest material in the host material is 3 to 10% by mass. is preferably When the content of the guest material is within the above range, energy transfer from the host material to the guest material occurs efficiently, and a decrease in efficiency due to triplet-triplet annihilation (TTA) due to an increase in guest concentration can be prevented. . Therefore, the luminous efficiency of the
(電子輸送層)
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7を、陰極9又は電子注入層8と、発光層6との間に設けると、陰極9又は電子注入層8から電子輸送層7への電子注入障壁が緩和され、電子輸送層7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7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、発光層6で再結合せずに対極へ流出する正孔が阻止される。その結果、発光層6内に正孔が閉じ込められて、発光層6内での再結合効率が高められる。
電子輸送層7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。
(Electron transport layer)
An electron-transporting layer 7 having an appropriate lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) level is provided between the
The electron-transporting layer 7 may be omitted when the electron injection barrier is not a problem and the electron-transporting ability of the light-emitting layer 6 is sufficiently high.
電子輸送層7に用いられる材料としては、例えば、下記構造式(8-1)~(8-28)で示される化合物が挙げられる。
上記構造式(8-1)~(8-28)で示される化合物の中でも、構造式(8-4)で示される2,2’,2”-(1,3,5-ベンゼントリイル)-トリス(1-フェニル-1-H-ベンズイミダゾール)(TPBi)が特に好ましい。 Among the compounds represented by the above structural formulas (8-1) to (8-28), 2,2′,2″-(1,3,5-benzenetriyl) represented by the structural formula (8-4) -tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole) (TPBi) is particularly preferred.
(電子注入層)
電子注入層8に用いられる材料は、陰極9の仕事関数と電子輸送層7のLUMOレベル等の観点から選ばれる。電子注入層8に用いられる材料は、電子輸送層7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レベルを考慮して選ばれる。
(Electron injection layer)
The material used for the
電子注入層8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8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。
The material used for the
(陰極)
陰極9は、電子注入層8又は電子輸送層7に電子を注入する。このため、陰極9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9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。
(cathode)
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9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。
一方、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9の材料として、透明導電材料が用いられる。なお、陰極9の材料としてITOを用いた場合、ITOの仕事関数が大きいため、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8等にダメージが与えられる可能性がある。このため、陰極9の材料としてITOを用いる場合には、電子注入層8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。
When the
On the other hand, when the
(形成方法)
図1に示す有機EL素子1は、基板2上に、陽極3と、正孔注入層4と、正孔輸送層5と、発光層6と、電子輸送層7と、電子注入層8と、陰極9をこの順に形成することにより製造できる。陽極3、正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、電子輸送層7、電子注入層8、陰極9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、従来公知の種々の形成方法を適宜用いて形成できる。
(Formation method)
The
具体的には、例えば、陽極3及び陰極9を形成する方法としては、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、正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、電子輸送層7、電子注入層8の各層を形成する方法としては、各層とな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、正孔注入層4、正孔輸送層5、電子輸送層7、電子注入層8のうちいず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。
Specifically, for example, methods for forming the
As a method for forming each layer of the
Further, when any one of the
(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、基板2と発光層6との間に陽極3が配置された順構造の有機EL素子1を例に挙げて説明したが、本発明の有機EL素子は、基板と発光層との間に陰極が配置された逆構造のものであってもよい。
(another example)
The organic EL element of the present invention is not limited to the organic EL elements described in the above embodiments.
Specifically, in the above-described embodiment, the
また、本発明の有機EL素子においては、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層は、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、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層以上からなるものであってもよい。
また、本発明の有機EL素子は、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、陰極の各層の間に、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。
In addition, in the organic EL device of the present invention, the hole injection layer, the hole transport layer, the electron transport layer, and the electron injection layer may be formed as required, and may not be provided.
Each layer of the anode, the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer, and the cathode may be formed of one layer, or may be formed of two or more layers. can be anything.
Further, the organic EL device of the present invention may have another layer between each layer of the anode, the hole injection layer, the hole transport layer, the light emitting layer, the electron transport layer, the electron injection layer and the cathode. good. Specifically, for reasons such as further improving the characteristics of the organic EL element, it may have an electron blocking layer or the like, if necessary.
<表示装置>
本発明の表示装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。本発明の表示装置は、上述した発光効率が高く、駆動電圧が低い有機EL素子を具えるため、発光効率が高く、駆動電圧が低い。本発明の表示装置は、上述した有機EL素子の他に、表示装置に一般に用いられる他の部品を具えることができる。
<Display device>
A display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Since the display device of the present invention includes the above-described organic EL element with high luminous efficiency and low driving voltage, the luminous efficiency is high and the driving voltage is low. The display device of the present invention can comprise other components commonly used in display devices, in addition to the organic EL elements described above.
<照明装置>
本発明の照明装置は、上記の有機エレクトロルミネッセンス素子を具えることを特徴とする。本発明の照明装置は、上述した発光効率が高く、駆動電圧が低い有機EL素子を具えるため、発光効率が高く、駆動電圧が低い。本発明の照明装置は、上述した有機EL素子の他に、照明装置に一般に用いられる他の部品を具えることができる。
<Lighting device>
A lighting device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element described above. Since the lighting device of the present invention includes the above-described organic EL element with high luminous efficiency and low driving voltage, the luminous efficiency is high and the driving voltage is low. In addition to the organic EL elements described above, the lighting device of the present invention can comprise other components commonly used in lighting devices.
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Examples and comparative examples of the present invention will be described below. It should be noted that the present invention is not limited to the examples shown below.
<実験1>
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、下記構造式(1-1)で示される化合物からなる厚み50nmの薄膜を形成した。
A thin film having a thickness of 50 nm made of a compound represented by the following structural formula (1-1) was formed on a substrate made of a glass material by a vacuum deposition method.
なお、構造式(1-1)で示される化合物{2-(4-(9,9-ジフェニルアクリジン-10(9H)-イル)フェニル)-1-(4-メトキシフェニル)-1H-フェナントロ[9,10-d]イミダゾール(PhImEn)}は、J.Mater.Chem.C,2018,6,9363-9377に記載の方法で合成した。 Incidentally, the compound represented by the structural formula (1-1) {2-(4-(9,9-diphenylacridin-10(9H)-yl)phenyl)-1-(4-methoxyphenyl)-1H-phenanthro[ 9,10-d]imidazole (PhImEn)} is described in J. Am. Mater. Chem. C, 2018, 6, 9363-9377.
<実験2>
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記構造式(5)で示されるCBPからなる厚み50nmの薄膜を形成した。
<
A thin film of CBP represented by the structural formula (5) having a thickness of 50 nm was formed on a substrate made of a glass material by a vacuum deposition method.
<実験3>
ガラス材料からなる基板上に、真空蒸着法により、上記構造式(4-1)で示されるIr(mppy)3からなる厚み50nmの薄膜を形成した。
<
A 50 nm-thick thin film of Ir(mppy) 3 represented by the structural formula (4-1) was formed on a substrate made of a glass material by vacuum deposition.
(発光スペクトルの測定)
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。また、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。結果を図2及び図3に示す。図2は、実験1で形成した薄膜の測定結果を示したグラフである。図3は、実験2で形成した薄膜の測定結果を示したグラフである。
(Measurement of emission spectrum)
For the thin film formed in
常温(300K)での発光スペクトルは、蛍光発光を示している。従って、常温(300K)での発光スペクトルから、S1(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に示すように、構造式(1-1)で示される化合物(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見られる。従って、構造式(1-1)で示される化合物のS1エネルギーは、CBPよりも小さい。
The emission spectrum at normal temperature (300K) shows fluorescence emission. Therefore, from the emission spectrum at normal temperature (300 K), knowledge corresponding to S 1 (singlet excited state) energy can be obtained.
As shown in FIGS. 2 and 3, the fluorescence emission of the compound represented by the structural formula (1-1) (Experiment 1) is seen on the longer wavelength side than the fluorescence emission of CBP (Experiment 2). Therefore, the S 1 energy of the compound represented by structural formula (1-1) is smaller than that of CBP.
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(T1)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(T1)のエネルギーを表1に示す。
また、実験3で形成した薄膜(Ir(mppy)3)についても、実験1及び実験2と同様にして、薄膜の三重項励起状態(T1)のエネルギーを求めた。実験3で形成した薄膜の三重項励起状態(T1)のエネルギーを表1に示す。
In addition, for the thin films formed in
Also, for the thin film (Ir(mppy) 3 ) formed in
上述のように、構造式(1-1)で示される化合物のS1エネルギーは、CBPよりも小さい。また、表1に示すように、構造式(1-1)で示される化合物(実験1)のT1エネルギーは、CBP(実験2)とほぼ同程度である。従って、構造式(1-1)で示される化合物は、CBPよりもエネルギーギャップが小さい。よって、構造式(1-1)で示される化合物は、発光層のホスト材料として、CBPよりも好ましいことが分かる。 As mentioned above, the S 1 energy of the compound represented by Structural Formula (1-1) is smaller than that of CBP. Further, as shown in Table 1, the T 1 energy of the compound represented by the structural formula (1-1) (Experiment 1) is approximately the same as that of CBP (Experiment 2). Therefore, the compound represented by Structural Formula (1-1) has a smaller energy gap than CBP. Therefore, it can be seen that the compound represented by Structural Formula (1-1) is preferable to CBP as the host material for the light-emitting layer.
また、表1に示すように、構造式(1-1)で示される化合物(実験1)のT1エネルギーは、一般的な緑色リン光材料であるIr(mppy)3のT1エネルギーよりも小さくはなく、構造式(1-1)で示される化合物は、発光層のホスト材料に適している。 Further, as shown in Table 1, the T 1 energy of the compound represented by the structural formula (1-1) (Experiment 1) is higher than that of Ir(mppy) 3 , which is a general green phosphorescent material. Not small, the compound represented by the structural formula (1-1) is suitable for the host material of the light-emitting layer.
<実施例1>
以下に示す材料を用いて、以下に示す方法により、実施例1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、をこの順に形成し、実施例1の有機EL素子を作製した。
<Example 1>
An organic EL device of Example 1 was produced by the method shown below using the materials shown below.
A hole injection layer, a second hole transport layer, a first hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are formed on the anode of the substrate by vacuum deposition, were formed in this order to fabricate an organic EL device of Example 1.
(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。
(substrate, anode)
A commercially available transparent glass substrate with an average thickness of 0.7 mm with 3 mm wide patterned electrodes made of ITO (indium tin oxide).
(正孔注入層)
構造式(6-12)で示されるPEDOT(Clevios HIL1.5)(厚み30nm)
(hole injection layer)
PEDOT (Clevios HIL1.5) (
(正孔輸送層)
「第1正孔輸送層」:構造式(7-36)で示される化合物(厚み10nm)
「第2正孔輸送層」:構造式(7-1)で示されるα-NPD(厚み20nm)
(Hole transport layer)
"First hole transport layer": a compound represented by the structural formula (7-36) (thickness: 10 nm)
"Second hole transport layer": α-NPD (
(発光層)
一般式(1)で示される化合物である構造式(1-1)で示される化合物をホスト材料として用い、該ホスト材料中にゲスト材料である構造式(4-1)で示されるIr(mppy)3を3質量%含む(厚み25nm)
(Light emitting layer)
A compound represented by structural formula (1-1), which is a compound represented by general formula (1), is used as a host material, and Ir(mppy ) 3 % by mass (thickness 25 nm)
(電子輸送層)
構造式(8-4)で示されるTPBi(厚み35nm)
(Electron transport layer)
TPBi (thickness 35 nm) represented by the structural formula (8-4)
(電子注入層)
LiF膜(厚み0.8nm)
(Electron injection layer)
LiF film (thickness 0.8 nm)
(陰極)
Al膜(厚み100nm)
(cathode)
Al film (
<比較例1>
発光層のホスト材料に使用した化合物を、構造式(5)で示されるCBPとしたこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1の有機EL素子を作製した。
<Comparative Example 1>
An organic EL device of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1, except that CBP represented by Structural Formula (5) was used as the host material of the light-emitting layer.
(外部量子効率の測定)
上記のようにして得られた実施例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。結果を表2に示す。
(Measurement of external quantum efficiency)
For the organic EL devices of Example 1 and Comparative Example 1 obtained as described above, the external quantum efficiency was measured at a current density of 10 mA/cm 2 . Table 2 shows the results.
表2に示すように、実施例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。 As shown in Table 2, the external quantum efficiency of the organic EL device of Example 1 was higher than that of the organic EL device of Comparative Example 1.
(電圧-輝度特性の測定)
実施例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、印加電圧と輝度の関係を調べた。結果を図4に示す。
(Measurement of voltage-luminance characteristics)
Voltage was applied to the organic EL elements of Example 1 and Comparative Example 1 using Keithley's "2400 type source meter", and luminance was measured using Konica Minolta's "LS-100". , investigated the relationship between applied voltage and luminance. The results are shown in FIG.
図4に示すように、実施例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、実施例1で使用した構造式(1-1)で示される化合物が、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。 As shown in FIG. 4, in the organic EL device of Example 1, as compared with the organic EL device of Comparative Example 1, high luminance was obtained at the same applied voltage, and the driving voltage was low. This is presumably because the compound represented by the structural formula (1-1) used in Example 1 as the host material for the light-emitting layer has a smaller energy gap than CBP used in Comparative Example 1. be done.
(電流密度-電力効率特性の測定)
実施例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。結果を図5に示す。
(Measurement of current density-power efficiency characteristics)
The current density and power efficiency of the organic EL devices of Example 1 and Comparative Example 1 were examined using a Keithley Model 2400 source meter. The results are shown in FIG.
図5に示すように、実施例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。これは、発光層のホスト材料として、実施例1で使用した構造式(1-1)で示される化合物が、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。 As shown in FIG. 5, the organic EL device of Example 1 provides higher power efficiency than the organic EL device of Comparative Example 1 at the same current density. This is presumably because the compound represented by the structural formula (1-1) used in Example 1 as the host material for the light-emitting layer has a smaller energy gap than CBP used in Comparative Example 1. be done.
<実験4>
石英基板上に真空蒸着により、上記構造式(1-1)で示される化合物中に、上記構造式(3-1)で示される化合物を1質量%含む厚み30nmの薄膜を作製した。
<
A thin film having a thickness of 30 nm containing 1 mass % of the compound represented by the structural formula (3-1) in the compound represented by the structural formula (1-1) was formed on a quartz substrate by vacuum deposition.
<実験5>
構造式(1-1)で示される化合物に代えて、下記構造式(9):
Instead of the compound represented by the structural formula (1-1), the following structural formula (9):
(発光スペクトルの測定)
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。結果を図6に示す。
(Measurement of emission spectrum)
For the thin films obtained in
図6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、ホスト材料としてトリアジン基を有する構造式(9)で示される化合物を用いる場合に比べ、フェナントロイミダゾール基を有する構造式(1-1)で示される化合物を用いた方が、ホスト材料とゲスト材料(構造式(3-1)で示される化合物)との間にエキサイプレックス形成が生じ難く、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。
As shown in FIG. 6, in the emission spectrum of the thin film of
<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、をこの順に形成し、実施例2の有機EL素子を作製した。
<Example 2>
Using the materials shown below, an organic EL device of Example 2 was produced by the method shown below.
A hole injection layer, a second hole transport layer, a first hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are formed on the anode of the substrate by vacuum deposition, were formed in this order to fabricate an organic EL device of Example 2.
(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。
(substrate, anode)
A commercially available transparent glass substrate with an average thickness of 0.7 mm with a 3 mm wide patterned electrode (anode) made of ITO (indium tin oxide).
(正孔注入層)
構造式(6-12)で示されるPEDOT(Clevios HIL1.3N)(厚み30nm)
(hole injection layer)
PEDOT (Clevios HIL1.3N) (
(正孔輸送層)
「第1正孔輸送層」:構造式(7-37)で示される化合物(厚み10nm)
「第2正孔輸送層」:構造式(7-1)で示されるα-NPD(厚み20nm)
(Hole transport layer)
"First hole transport layer": a compound represented by the structural formula (7-37) (thickness: 10 nm)
"Second hole transport layer": α-NPD (
(発光層)
構造式(1-1)で示される化合物をホスト材料として用い、該ホスト材料中にゲスト材料として構造式(3-1)で示される化合物を6質量%含む(厚み25nm)
(Light emitting layer)
The compound represented by the structural formula (1-1) is used as a host material, and the host material contains 6% by mass of the compound represented by the structural formula (3-1) as a guest material (thickness: 25 nm).
(電子輸送層)
構造式(8-4)で示されるTPBi(厚み35nm)
(Electron transport layer)
TPBi (thickness 35 nm) represented by the structural formula (8-4)
(電子注入層)
LiF膜(厚み0.8nm)
(Electron injection layer)
LiF film (thickness 0.8 nm)
(陰極)
Al膜(厚み100nm)
(cathode)
Al film (
<比較例2>
発光層のホスト材料に使用した化合物を、構造式(5)で示されるCBPとしたこと以外は、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。
<Comparative Example 2>
An organic EL device of Comparative Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 2, except that CBP represented by Structural Formula (5) was used as the host material of the light-emitting layer.
(外部量子効率の測定)
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、前述と同様の方法で電流密度10mA/cm2における外部量子効率を測定した。結果を表3に示す。
(Measurement of external quantum efficiency)
The organic EL devices of Example 2 and Comparative Example 2 obtained as described above were measured for external quantum efficiency at a current density of 10 mA/cm 2 in the same manner as described above. Table 3 shows the results.
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より高い値を示した。 As shown in Table 3, the external quantum efficiency of the organic EL device of Example 2 was higher than that of the organic EL device of Comparative Example 2.
(電圧-輝度特性の測定)
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。結果を図7に示す。
(Measurement of voltage-luminance characteristics)
Voltage was applied to the organic EL elements of Example 2 and Comparative Example 2 using Keithley's "2400 type source meter", and luminance was measured using Konica Minolta's "LS-100". , investigated the relationship between applied voltage and luminance. The results are shown in FIG.
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。 As shown in FIG. 7, in the organic EL device of Example 2, high luminance was obtained at the same applied voltage as compared with the organic EL device of Comparative Example 2, and the driving voltage was low.
(電流密度-電力効率特性の測定)
実施例2及び比較例2の有機EL素子に対して、前述と同様の方法で電流密度と電力効率を調べた。結果を図8に示す。
(Measurement of current density-power efficiency characteristics)
The current density and power efficiency of the organic EL devices of Example 2 and Comparative Example 2 were examined in the same manner as described above. The results are shown in FIG.
図8に示すように、実施例1の発光材料(ゲスト材料)を変えた実施例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。 As shown in FIG. 8, even in the organic EL element of Example 2 in which the light-emitting material (guest material) of Example 1 was changed, the current Higher power efficiency is obtained for the same density.
1:有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子
2:基板
3:陽極
4:正孔注入層
5:正孔輸送層
6:発光層
7:電子輸送層
8:電子注入層
9:陰極
1: Organic EL (electroluminescence) element 2: Substrate 3: Anode 4: Hole injection layer 5: Hole transport layer 6: Light emitting layer 7: Electron transport layer 8: Electron injection layer 9: Cathode
Claims (4)
前記発光層が、ゲスト材料と、ホスト材料と、を含み、
前記ホスト材料が、下記一般式(2):
R1は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基であり、隣り合うR1は一体となって環を形成していてもよく、
R 3 は、それぞれ独立に水素原子、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、又は置換若しくは未置換の炭素数3~30の芳香族複素環基である。]で表わされる化合物であり、
前記ゲスト材料が、下記構造式(3-1)~(3-15):
the light-emitting layer comprises a guest material and a host material;
The host material has the following general formula ( 2 ):
Each R 1 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms and adjacent R 1 may be united to form a ring,
Each R 3 is independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylamino group having 1 to 10 carbon atoms, or 2 carbon atoms. ~10 acyl group, aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 30 carbon atoms, or substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group having 3 to 30 carbon atoms There is . ] is a compound represented by
The guest material has the following structural formulas (3-1) to (3-15):
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