WO2006022160A1 - 有機電界発光素子 - Google Patents

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Shinji Matsuo
Hiroshi Miyazaki
Taishi Tsuji
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Nippon Steel Chemical Co Ltd
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    • H10K85/346—Transition metal complexes, e.g. Ru(II)polypyridine complexes comprising platinum

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescent device (hereinafter referred to as an organic EL device), and more particularly, to a thin-film device that emits light by applying an electric field to a light emitting layer that also has organic compound power. is there.
  • anode Z hole transport layer Z light emitting layer / cathode is basically used.
  • Appropriately provided layers such as anode Z hole injection layer Z hole transport layer Z light emitting layer Z cathode, anode Z hole injection layer Z light emission layer Z electron transport layer Z cathode, anode Z hole injection layer Z light emitting layer Z electron transport layer Z electron injection layer Z cathode and anode Z hole injection layer Z hole transport layer Z light emitting layer Z hole blocking layer Z electron transport layer Z cathode etc.
  • the This hole transport layer has a function of transmitting holes injected from the hole injection layer to the light emitting layer, and the electron transport layer has a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer. ing.
  • the hole injection layer is sometimes referred to as an anode buffer layer, and the electron injection layer is sometimes referred to as a cathode buffer layer.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-198377
  • Patent Document 2 JP 2001-313178 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-352957
  • Patent Document 4 WO01 / 41512
  • Non-patent literature l Appl. Phys. Lett., 77 ⁇ , 904, 2000
  • CBP 4,4'-bis (9-carbazolyl) biphenyl
  • Ir (ppy) 3 2,4'-bis (9-carbazolyl) biphenyl
  • TAZ and ⁇ ⁇ 3-phenol-4- (1′-naphthyl) -5-phenol-1,2,4-triazole (hereinafter referred to as TAZ and ⁇ ⁇ ) introduced in Patent Document 3 is also available.
  • the light emitting region Proposed as a host material for phosphorescent light-emitting elements, the light emitting region is biased toward the hole transport layer due to the characteristics of easily flowing electrons and not allowing holes to easily flow. Therefore, depending on the material of the hole transport layer, the light emission efficiency from Ir (ppy) 3 decreases due to the compatibility problem with Ir (ppy) 3.
  • a-NPD 4,4'-bis (N- (l-naphthyl) -N-phenylamino) biphenyl is most often used as a hole transport layer in terms of high performance, high reliability, and long life.
  • a-NPD is not compatible with Ir (ppy) 3.
  • Ir (ppy) 3 Energy transition from TAZ to ⁇ -NPD occurs, and the efficiency of energy transition to Ir (ppy) 3 is reduced.
  • the luminous efficiency decreases.
  • HMTPD 4,4'-bis ( ⁇ , ⁇ '-(3-tolyl) amino) -3,3'-dimethylbiphenyl
  • Non-Patent Document 1 TAZ, 1,3-bis ( ⁇ , ⁇ -t-butyl-phenyl) -1,3,4-oxazole or BCP is used as the host material of the light emitting layer, and Ir (ppy ) 3.By using Alq3 for the electron transport layer and HMTPD for the hole transport layer, it is possible to obtain high-efficiency light emission with a three-layer structure in phosphorescent light-emitting devices, especially in systems using TAZ. It is reported.
  • HMTPD has a glass transition temperature (hereinafter referred to as Tg) of about 50 ° C, it is easily crystallized and lacks reliability as a material. Therefore, commercial applications with extremely short device lifetimes are difficult, and the drive voltage is high.
  • Patent Document 1 includes an 8-quinolylate ring represented by (R-Q) -Al-O-Al- (Q-R).
  • Patent Document 4 discloses 4,4'-N, -'- dicarbazole-piphenyl (CBP) and (2-phenol benzothiazole) iridium acetylacetonate (BTIr). Disclosed is phosphorescence emission in which a light emitting layer is present. Disclosure of the invention
  • An object of the present invention is to provide a practically useful organic EL device that enables a highly efficient, long-life, and simplified device configuration in view of the above-described present situation.
  • the present invention comprises an anode, a hole transport layer, an organic layer including a light emitting layer and an electron transport layer, and a cathode laminated on a substrate, and the hole transport layer is disposed between the light emitting layer and the anode.
  • An organic electroluminescent device having an electron transport layer between the light emitting layer and the cathode, wherein the light emitting layer is composed of a compound represented by the following general formula (I) as a host material, ruthenium as a guest material,
  • An organic electroluminescent element comprising an organometallic complex containing at least one metal selected from rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold.
  • R to R are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkaryl group,
  • the organic EL device of the present invention comprises, in a light emitting layer, a phosphorescent organometallic complex containing a compound represented by the general formula (I) and at least one metal selected from Groups 7 to 11 in the periodic table. It is related to organic EL devices using phosphorescence, including compounds represented by general formula (I) as host materials and Ru, Rh, Pd, Ag, Re, Os, Ir, Pt and Au as guest materials.
  • the host material means a material that occupies 50% by weight or more of the material forming the layer
  • the guest material means a material that occupies less than 50% by weight of the material forming the layer. means.
  • the compound represented by the general formula (I) contained in the light emitting layer is higher than the excited triplet level of the phosphorescent organometallic complex contained in the layer, and is excited in the energy state. It is basically necessary to have a triplet level.
  • the compound that gives a stable thin film shape has Z or high and Tg, and can efficiently transport holes and Z or electrons.
  • it is required to be an electrochemically and chemically stable compound that does not easily generate impurities during production or use, and it can be a trapping or quenching light emission, and the phosphorescent organic complex can emit light.
  • the hole transport layer is influenced by the excitation triplet level, it is also important that the light emitting region has a hole injection capability capable of maintaining a moderate distance from the hole transport layer interface.
  • the compound represented by the general formula (I) is used as a host material as a material for forming the light emitting layer satisfying these conditions.
  • R to R are each independently
  • 1 6 may have a hydrogen atom, an alkyl group, an aralkyl group, an alkenyl group, a cyano group, an alkoxy group, a substituent, or an aromatic hydrocarbon group or a substituent. Represents an aromatic heterocyclic group.
  • Preferred examples of the alkyl group include alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms (hereinafter referred to as lower alkyl groups).
  • Preferred examples of the aralkyl group include benzyl group and phenethyl group.
  • a lower alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferably exemplified, and an alkyl part of the alkoxy group is preferably exemplified by lower alkyl having 1 to 6 carbon atoms.
  • the aromatic hydrocarbon group is preferably an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group, a naphthyl group, an acenaphthyl group or an anthryl group
  • the aromatic heterocyclic group is a pyridyl group or a quinolyl group.
  • Preferred examples include aromatic heterocyclic groups such as a group, chael group, carbazole group, indolyl group and furyl group.
  • substituents include a lower alkyl group, a lower alkoxy group, a phenoxy group, a benzyloxy group, a phenyl group, a naphthyl group, and the like. It is done.
  • the compound represented by the general formula (I) is more preferably a compound in which R to R are a hydrogen atom and a lower alkyl.
  • a compound which is a ru group or a lower alkoxy group is selected.
  • the guest material in the light emitting layer contains an organometallic complex containing at least one metal selected from ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum and gold strength.
  • organometallic complexes are known in the above-mentioned patent documents and the like, and these can be selected and used.
  • Preferred organometallic complexes include complexes such as Ir (Ppy) 3 having a precious metal element such as Ir as a central metal (formula A), complexes such as Ir (bt) 2 ⁇ aC ac3 (formula B) , PtOEt3 and other complexes (formula C) Can be mentioned. Specific examples of these complexes are shown below, but are not limited to the following compounds.
  • the host material used for the light emitting layer in the present invention can flow electrons and holes almost uniformly, light can be emitted at the center of the light emitting layer. Therefore, unlike TAZ, it emits light on the hole transport side and energy transition does not occur in the hole transport layer, causing a decrease in efficiency. Unlike CBP, light is emitted on the electron transport layer side, and energy is transferred to the electron transport layer. Without making a transition and reducing efficiency, a highly reliable material such as a-NPD as the hole transport layer and Alq3 as the electron transport layer can be used.
  • CBP bis (2- (2'-benzo [4,5-a] chenyl) pyridinato-N, C3 ') iridium (acetylacetonato) complex
  • Btp Ir acac
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic electroluminescent element.
  • Fig. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a general organic EL device used in the present invention.
  • 1 is a substrate
  • 2 is an anode
  • 3 is a hole injection layer
  • 4 is a hole transport layer
  • 5 represents a light emitting layer
  • 6 represents an electron transport layer
  • 7 represents a cathode.
  • the organic EL device of the present invention has a substrate, an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer and a cathode as essential layers, but layers other than the essential layers, for example, a hole injection layer can be omitted. Yes, and other layers may be provided if necessary.
  • the organic EL device of the present invention does not require a hole blocking layer. By not providing the hole blocking layer, the layer structure is simplified, resulting in manufacturing and performance advantages.
  • the substrate 1 serves as a support for the organic electroluminescent element, and a quartz or glass plate, a metal plate or a metal foil, a plastic film, a sheet, or the like is used.
  • a glass plate and a transparent synthetic resin plate such as polyester, polymetatalylate, polycarbonate, and polysulfone are preferable.
  • a synthetic resin substrate it is necessary to pay attention to gas barrier properties. If the gas barrier property of the substrate is too small, the organic electroluminescent element may be deteriorated by the outside air that has passed through the substrate, which is not preferable. For this reason, a method of ensuring gas-noriality by providing a dense silicon oxide film or the like on at least one surface of the synthetic resin substrate is also a preferable method.
  • An anode 2 is provided on the substrate 1, and the anode plays a role of injecting holes into the hole transport layer.
  • This anode is usually made of metal such as aluminum, gold, silver, nickel, palladium, white gold, metal oxide such as indium and Z or tin, metal halide such as copper iodide, carbon It is composed of black, or a conductive polymer such as poly (3-methylthiophene), polypyrrole, polyarine.
  • the anode is usually formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like.
  • the anode 2 can also be formed by dispersing in a suitable binder resin solution and coating on the substrate 1. Further, in the case of a conductive polymer, a thin film can be directly formed on the substrate 1 by electrolytic polymerization, or the anode 2 can be formed by applying a conductive polymer on the substrate 1. The anode can be formed by stacking different materials. The thickness of the anode varies depending on the required transparency. When transparency is required, the visible light transmittance is usually 60% or more, preferably 80% or more.
  • the thickness is usually 5 to 1000 nm, preferably 10 It is about ⁇ 500nm. If it can be opaque, the anode 2 may be the same as the substrate 1. Furthermore, it is also possible to laminate different conductive materials on the anode 2 described above.
  • a hole transport layer 4 is provided on the anode 2.
  • a hole injection layer 3 can be provided between them.
  • the material of the hole transport layer it is necessary that the material has a high hole injection efficiency from the anode and can efficiently transport the injected holes. To that end, it is highly transparent to visible light with a small ionic potential, and has a large hole mobility and excellent stability. Impurities that become traps are less likely to occur during manufacturing and use. Is required. Further, in order to contact the light emitting layer 5, it is required not to quench the light emitted from the light emitting layer or to form an exciplex with the light emitting layer to reduce the efficiency. In addition to the above general requirements, when considering applications for in-vehicle display, the device is required to have further heat resistance. Therefore, a material having a Tg value of 85 ° C or higher is desirable.
  • a known triarylamine dimer such as ⁇ -NPD can be used as a hole transport material.
  • hole transport materials may be used in combination with the triarylamine monomer.
  • aromatic diamines containing two or more tertiary amines and two or more condensed aromatic rings substituted with nitrogen atoms 4,4 ', 4 "-tris (1-naphthylphenol amino) triphenylamine, etc.
  • Aromatic amine compounds having a starburst structure, triamine amines, and tetrakis- (diphenylamino) -9,2,2 ', 7,7 Examples include spiro compounds such as 9′-spirobifluorene, etc. These compounds may be used alone or in combination as necessary.
  • examples of the material for the hole transport layer include polymer materials such as polyarylene ether sulfone containing polyvinyl carbazole, polybutyltriamine, and tetraphenylpentidine.
  • the hole transport layer is formed by a coating method
  • one or more hole transport materials and, if necessary, an additive such as a binder resin coating agent that does not trap holes may be used.
  • a coating solution which is coated on the anode 2 by a method such as spin coating, and dried to form the hole transport layer 4.
  • the Norder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester.
  • a vacuum deposition method put a hole-transporting material to the installation crucible in a vacuum vessel, after evacuating to a 10-about 4 Pa vacuum vessel with an appropriate vacuum pump, the crucible By heating, the hole transport material is evaporated, and the hole transport layer 4 is formed on the substrate on which the anode is formed, which is placed facing the crucible.
  • the film thickness of the hole transport layer 4 is usually 5 to 300 nm, preferably 10 to 100 nm. In order to form such a thin film uniformly, vacuum deposition is generally used.
  • a light emitting layer 5 is provided on the hole transport layer 4.
  • the light-emitting layer 5 contains a compound represented by the above general formula (I) and an organometallic complex containing a metal selected from Group 11 and Group 11 of the periodic table described above, and is applied between electrodes to which an electric field is applied.
  • the light is excited by recombination of holes injected from the anode and moving through the hole transport layer and electrons injected from the cathode and moved through the electron transport layer 6, and emits strong light.
  • the light emitting layer 5 may contain other components such as other host materials (which function in the same manner as the compound of the general formula (I)) and fluorescent dyes as long as the performance of the present invention is not impaired.
  • the amount of the organometallic complex contained in the light emitting layer is preferably in the range of 0.1 to 30 wt%. If it is less than 0.1% by weight, it cannot contribute to the improvement of the light emission efficiency of the device, and if it exceeds 30% by weight, concentration quenching such as formation of a dimer between organometallic complexes occurs, resulting in a decrease in light emission efficiency. In a device using conventional fluorescence (singlet), there is a tendency that a slightly larger amount than the amount of the fluorescent dye (dopant) contained in the light emitting layer is preferable.
  • the organometallic complex may be partially contained in the light emitting layer in the film thickness direction or may be unevenly distributed.
  • the film thickness of the light emitting layer 5 is usually 10 to 200 nm, preferably 20 to 100 nm. A thin film is formed in the same manner as hole transport layer 4.
  • an electron transport layer 6 is provided between the light emitting layer 5 and the cathode 7.
  • the electron transport layer 6 is formed of a compound capable of efficiently transporting electrons injected from the cathode between electrodes to which an electric field is applied in the direction of the light emitting layer 5.
  • the electron transport compound used for the electron transport layer 6 is a compound that has high electron injection efficiency from the cathode 7 and has high electron mobility and can efficiently transport injected electrons. It is necessary to be.
  • Examples of the electron transport material satisfying such conditions include metal complexes such as Alq3, metal complexes of 10-hydroxybenzo [h] quinoline, oxadiazole derivatives, distyryl biphenyl derivatives, silole derivatives, 3- or 5- Hydroxyflavone metal complex, benzoxazole metal complex, benzothiazole metal complex, tris-benzimidazolylbenzene, quinoxaline compound, phenanthorin derivative, 2-t-butyl-9,10- ⁇ , ⁇ '-disiano Anthraquinone dimine, ⁇ -type hydrogenated amorphous silicon carbide, ⁇ -type zinc sulfide, and ⁇ -type selenium-zinc.
  • metal complexes such as Alq3, metal complexes of 10-hydroxybenzo [h] quinoline, oxadiazole derivatives, distyryl biphenyl derivatives, silole derivatives, 3- or 5- Hydroxyflavone metal complex, benzoxazole
  • the film thickness of the electron transport layer 6 is usually 5 to 200 nm, preferably 10 to 100 nm.
  • the electron transport layer 6 is formed by laminating on the light emitting layer 5 by a coating method or a vacuum deposition method in the same manner as the hole transport layer 4. Usually, a vacuum deposition method is used.
  • the hole injection layer 3 is inserted between the hole transport layer 4 and the anode 2 for the purpose of further improving the efficiency of hole injection and improving the adhesion of the entire organic layer to the anode. It is also done.
  • the driving voltage of the initial element is lowered, and at the same time, an increase in voltage when the element is continuously driven with a constant current is suppressed.
  • the condition required for the material used for the hole injection layer is that a uniform thin film with good adhesion to the anode can be formed and is thermally stable, that is, a melting point with a high melting point and glass transition temperature is 300 °. Above C, the glass transition temperature is required to be 100 ° C or higher. Furthermore, the ion potential is low, the positive hole injection is easy, and the hole mobility is high.
  • phthalocyanine compounds such as copper phthalocyanine, organic compounds such as polyaniline and polythiophene, sputtered carbon films (Synth. Met., 91 ⁇ , 73, 1997) , Metals such as vanadium oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide Acids have been reported.
  • a thin film can be formed in the same manner as the hole transport layer, but in the case of an inorganic material, sputtering, electron beam evaporation, and plasma CVD are further used.
  • the film thickness of the anode buffer layer 3 formed as described above is usually 3 to 100 nm, preferably 5 to 50 nm.
  • the cathode 7 plays a role of injecting electrons into the light emitting layer 5.
  • the material used for the anode 2 can be used.
  • tin, magnesium, indium, calcium which are preferable for metals having a low work function
  • a suitable metal such as aluminum or silver or an alloy thereof is used.
  • Specific examples include low work function alloy electrodes such as magnesium silver alloy, magnesium indium alloy, and aluminum lithium alloy.
  • the thickness of the cathode 7 is usually the same as that of the anode 2.
  • a metal layer having a high work function and stable to the atmosphere on the cathode increases the stability of the device.
  • metals such as aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold and platinum are used.
  • an ultra-thin insulating film such as LiF, MgF, Li 2 O, etc. between the cathode and the electron transport layer,
  • Inserting it as an electron injection layer is also an effective method for improving the efficiency of the device.
  • a cathode 7, an electron transport layer 6, a light-emitting layer 5, a hole transport layer 4, and an anode 2 can be laminated on the substrate 1 in this order.
  • the organic EL element of the present invention between two substrates, at least one of which is highly transparent. Also in this case, layers can be added or omitted as necessary.
  • the present invention is applicable even if the organic EL element is a single element, an element having a structure arranged in an array, or a structure in which an anode and a cathode are arranged in a Y matrix. can do.
  • the organic EL device of the present invention by including a compound having a specific skeleton in the light emitting layer and a phosphorescent metal complex, the light emitting efficiency is higher than that of a conventional device using light emission from a singlet state. In addition, a device with greatly improved drive stability can be obtained, and it can be used for full-color or multi-color panel applications.
  • Copper phthalocyanine (CuPC) was used for the hole injection layer
  • ⁇ -NPD was used for the hole transport layer
  • Alq3 was used for the electron transport layer.
  • the thickness l LOnm of ⁇ Kakara comprising a glass substrate with the anode formed was each thin film by vacuum vapor deposition, it is stacked in a vacuum 5.0 X 10- 4 Pa.
  • CuPC was deposited on ITO as a hole injection layer at a thickness of 25 mm in 3.0 AZ seconds.
  • a-NPD was formed as a hole transport layer on the hole injection layer to a thickness of 55 nm at a deposition rate of 3.0 A / second.
  • compound 1 and btp i acac are emitted from different vapor deposition sources as the light emitting layer.
  • Alq3 was formed as an electron transport layer to a thickness of 30 at a deposition rate of 3.0 AZ seconds.
  • lithium oxide (Li20) was formed as an electron injection layer on the electron transport layer to a thickness of 1 nm at a deposition rate of 0.1 AZ seconds.
  • aluminum (A1) was formed as an electrode on the electron injection layer to a thickness of 100 at a deposition rate of 10 AZ seconds to produce an organic EL device.
  • An organic EL element was fabricated in the same manner as in the example except that BAlq was used as the host material of the light emitting layer. Created.
  • Example 1 The light emission characteristics of the organic EL devices obtained in Example 1 and Comparative Example 2 were evaluated by a 100 ° C storage test.
  • Table 2 shows the change in chromaticity, luminance, and voltage with respect to the elapsed time when each was driven at 5.5 mA / cm 2
  • Table 3 shows the comparative example 1.
  • Compound 1 does not have a melting point like Alq3, so Tg is not observed, but its decomposition temperature is 414 ° C, and it is estimated that the thin film produced by this material has excellent high-temperature stability.
  • the BAlq used in the comparative example has a melting point of 233 ° C and a Tg of 99 ° C, and the above degradation occurred because crystallization progressed in the device during storage tests at 100 ° C It can be considered.
  • the organic EL element according to the present invention is a light source (for example, a light source of a copying machine) that has features as a flat panel display (for example, for OA computers and wall-mounted televisions), an in-vehicle display element, a mobile phone display and a surface light emitter. It can be applied to LCDs, backlights for measuring instruments), display panels, and beacon lights, and its technical value is great.

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Description

有機電界発光素子
技術分野
[0001] 本発明は有機電界発光素子 (以下、有機 EL素子という）に関するものであり、詳しく は、有機化合物力もなる発光層に電界を力けて光を放出する薄膜型デバイスに関す るものである。
背景技術
[0002] 有機材料を用いた電界発光素子の開発は、電極からの電荷注入効率向上を目的 として電極の種類の最適化し、芳香族ジァミン力 なる正孔輸送層と 8—ヒドロキシキ ノリンアルミニウム錯体 (以下、 Alq3という）からなる発光層とを電極間に薄膜として設 けた素子の開発により、従来のアントラセン等の単結晶を用いた素子と比較して大幅 な発光効率の改善がなされたことから、自発光 ·高速応答性と 、つたと特徴を持つ高 性能フラットパネルへの実用を目指して進められてきた。
[0003] このような有機 EL素子の効率を更に改善するため、上記の陽極 Z正孔輸送層 Z発 光層/陰極の構成を基本とし、これに正孔注入層、電子注入層や電子輸送層を適 宜設けたもの、例えば陽極 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z陰極や、陽極 Z 正孔注入層 Z発光層 Z電子輸送層 Z陰極や、陽極 Z正孔注入層 Z発光層 Z電子 輸送層 Z電子注入層 Z陰極や、陽極 Z正孔注入層 Z正孔輸送層 Z発光層 Z正孔 阻止層 Z電子輸送層 Z陰極などの構成のものが知られて 、る。この正孔輸送層は、 正孔注入層から注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、また電子輸送層は 、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る。なお、正孔注入層 を陽極バッファ層、電子注入層を陰極バッファ層と称するときもある。
[0004] そして、この正孔輸送層を発光層と正孔注入層間に介在させることによって、より低 、電界で多くの正孔が発光層に注入され、更に発光層に陰極又は電子輸送層より 注入された電子は、正孔輸送層が電子を極めて流しにくいので、発光層中に蓄積さ れ、発光効率が上昇することが知られている。
[0005] 同様に、電子輸送層を発光層と電子注入層間に介在させることによって、より低い 電界で多くの電子が発光層に注入され、更に発光層に陽極又は正孔輸送層より注 入された正孔は、電子輸送層が正孔を流しにくいので、発光層に蓄積され、発光効 率が上昇することが知られている。こうした構成層の機能にあわせて、これまでに多く の有機材料の開発が進められてきた。
[0006] 一方、上記の芳香族ジァミン力 なる正孔輸送層と Alq3からなる発光層とを設けた 素子をはじめとした多くの素子が蛍光発光を利用したものであった力 燐光発光を用 いる、すなわち、三重項励起状態からの発光を利用すれば、従来の蛍光 (一重項)を 用いた素子と比べて、 3倍程度の効率向上が期待される。この目的のためにクマリン 誘導体やべンゾフエノン誘導体を発光層とすることが検討されてきたが、極めて低い 輝度しか得られな力つた。その後、三重項状態を利用する試みとして、ユーロピウム 錯体を用いることが検討されてきたが、これも高効率の発光には至らな力つた。
[0007] その後、白金錯体 (PtOEP等)を用いることで、高効率の赤色発光が可能なことが報 告された。その後、イリジウム錯体 (Ir(ppy)3等)を発光層にドープすることで、緑色発 光で効率が大きく改善されることが報告された。
[0008] なお、上記 PtOEPや Ir(ppy)3等の化学式は下記特許文献等に記載されているので
、それが参照される。また、ホスト材料、ゲスト材料や、正孔注入層、電子輸送層等の 有機層に一般的に使用される化合物の構造式、略号も下記特許文献に記載されて いるので、参照される。
特許文献 1：特開 5-198377号公報
特許文献 2：特開 2001-313178号公報
特許文献 3：特開 2002-352957号公報
特許文献 4:WO01/41512号公報
非特許文献 l :Appl. Phys. Lett., 77卷、 904頁、 2000年
[0009] 燐光有機 EL素子開発にぉ 、てホスト材料として提案されて 、るのは、特許文献 2で 紹介されている 4,4'-ビス (9-カルバゾリル)ビフエ-ル（以下、 CBPという）である。緑色 燐光発光材料のトリス (2-フエ-ルビリジン)イリジウム錯体 (以下、 Ir(ppy)3と 、う）のホ スト材料として CBPを用いると、 CBPは正孔を流し易く電子を流しにくい特性上、電荷 注入バランスが崩れ、過剰の正孔は電子輸送側に流出し、結果として Ir(ppy)3からの 発光効率が低下する。
[0010] 上記の解決手段として、発光層と電子輸送層の間に正孔阻止層を設ける手段があ る。この正孔阻止層により正孔を発光層中に効率よく蓄積することによって、発光層 中での電子との再結合確率を向上させ、発光の高効率ィ匕を達成することができる。 現状一般的に用いられている正孔阻止材料として、 2,9-ジメチル- 4,7-ジフエ-ル- 1, 10-フエナント口リン（以下、 BCPと!、う）及び p-フエ-ルフエノラート-ビス (2-メチル -8- キノリノラート- N1, 08)アルミニウム（以下、 BAlqという）が挙げられる。これにより電子 輸送層で電子とホールの再結合が起こることを防止できるが、 BCPは室温でも結晶化 し易く材料としての信頼性に欠けるため、素子寿命が極端に短い。また BAlqは比較 的良好な素子寿命結果が報告されているが、正孔阻止能力が十分でなぐ Ir(ppy)3 力もの発光効率は低下する。カロえて、層構成が 1層増すことから素子構造が複雑に なり、コストが増加するという問題がある。
[0011] 一方、特許文献 3で紹介されている 3-フエ-ル -4- (1'-ナフチル) -5-フエ-ル -1,2,4 -トリアゾール (以下、 TAZと ヽぅ）も燐光有 EL素子のホスト材料として提案されて 、る 力 電子を流しやすく正孔を流しにくい特性上、発光領域が正孔輸送層側に偏る。 従って正孔輸送層の材料によっては Ir(ppy)3との相性問題により、 Ir(ppy)3からの発 光効率が低下する。例えば、正孔輸送層として高性能、高信頼性、高寿命の点から 最も良く使用されて 、る 4,4'-ビス (N-(l-ナフチル) -N-フエ-ルァミノ)ビフエ-ル（以 下、 a - NPDという）は、 Ir(ppy)3との相性が悪ぐ TAZから α - NPDにエネルギー遷移 が起き、 Ir(ppy)3へのエネルギー遷移の効率が低下し、結果的に発光効率が低下す るという問題がある。
[0012] 上記の解決手段として、 4,4'-ビス (Ν,Ν'- (3-トルィル)ァミノ） -3、 3'-ジメチルビフエ- ル（以下、 HMTPDと!、う）のような Ir(ppy)3からエネルギー遷移が起こらな!/、材料を正 孔輸送層として用いる手段がある。
非特許文献 1では、発光層のホスト材料に TAZ、 1,3-ビス (Ν,Ν-t-ブチル -フエニル） -1,3,4-ォキサゾール又は BCPを使用し、ゲスト材料に Ir(ppy)3、電子輸送層に Alq3、 正孔輸送層に HMTPDを使用することで燐光発光素子において 3層構造で高効率発 光を得ることが可能であり、特に TAZを用いた系で優れていると報告している。しかし 、 HMTPDはガラス転移温度（以下、 Tgという）が約 50°Cであるため、結晶化し易く材 料としての信頼性に欠ける。したがって、素子寿命が極端に短ぐ商業的応用は難し い上、駆動電圧が高いという問題点もある。
[0013] ところで、特許文献 1には、（R-Q) -Al-O-Al-(Q-R)で表される 8-キノリラート環含有
2 2
化合物を青色発光層に存在させること及びペリレン等の蛍光色素と併用することを開 示している力 これは燐光発光を教えるものではない。また、特許文献 4には、 4,4'-N ,Ν'-ジカルバゾールーピフエ-ル（CBP)と (2-フエ-ルペンゾチアゾール)イリジウムァ セチルァセトネート (BTIrと 、う）を発光層に存在させた燐光発光を開示して 、る。 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] 有機 EL素子をフラットパネルディスプレイ等の表示素子に応用するためには、素子 の発光効率を改善すると同時に駆動時の安定性を十分に確保する必要がある。本 発明は、上記現状に鑑み、高効率かつ長寿命、かつ簡略化された素子構成を可能 ならしめる実用上有用な有機 EL素子を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0015] すなわち、本発明は、基板上に、陽極、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を含 む有機層並びに陰極が積層されてなり、発光層と陽極の間に正孔輸送層を有し、発 光層と陰極の間に電子輸送層を有する有機電界発光素子であって、発光層が、ホス ト材料として下記一般式 (I)で表わされる化合物を、ゲスト材料としてルテニウム、ロジ ゥム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金及び金から選ばれる少な くとも一つの金属を含む有機金属錯体を含有することを特徴とする有機電界発光素 子である。
Figure imgf000006_0001
(式中、 R〜Rは各々独立に、水素原子、アルキル基、ァラルキル基、ァルケ-ル基
1 8
、シァノ基、アルコキシ基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基 を有して!/ヽてもよ!/ヽ芳香族複素環基を示す）
[0016] 本発明の有機 EL素子は、発光層に、前記一般式 (I)で表される化合物と、周期律 表 7〜11族から選ばれる少なくとも 1つの金属を含む燐光性有機金属錯体とを含む 、いわゆる燐光を利用した有機 EL素子に関するが、ホスト材料として一般式 (I)で表 される化合物を、またゲスト材料として Ru、 Rh、 Pd、 Ag、 Re、 Os、 Ir、 Pt及び Auから選 ばれる少なくとも一つの金属を含む有機金属錯体を含有する発光層を有する。
[0017] ここで、ホスト材料とは該層を形成する材料のうち 50重量％以上を占めるものを意 味し、ゲスト材料とは該層を形成する材料のうち 50重量％未満を占めるものを意味 する。本発明の有機 EL素子において、発光層に含まれる一般式 (I)で表される化合 物は、該層に含まれる燐光性有機金属錯体の励起三重項準位より高!、エネルギー 状態の励起三重項準位を有することが基本的に必要である。
[0018] また、安定な薄膜形状を与え、かつ Z又は高 、Tgを有し、正孔及び Z又は電子を 効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。更に電気化学的かつ 化学的に安定であり、トラップとなったり発光を消光したりする不純物が製造時や使 用時に発生しにくい化合物であることが要求されるとともに、燐光性有機錯体の発光 が正孔輸送層の励起 3重項準位に影響されに《するため、発光領域が正孔輸送層 界面よりも適度に距離を保てる正孔注入能力を有することも重要である。
[0019] これらの条件を満たす発光層を形成する材料として、本発明では前記一般式 (I)で 表わされる化合物をホスト材料として用いる。一般式 (I)において、 R〜Rは各々独
1 6 立に、水素原子、アルキル基、ァラルキル基、アルケニル基、シァノ基、アルコキシ基 、置換基を有して ヽてもよ ヽ芳香族炭化水素基又は置換基を有して ヽてもよ 、芳香 族複素環基を示す。アルキル基としては、炭素数 1〜6のアルキル基 (以下、低級ァ ルキル基という）が好ましく例示され、ァラルキル基としては、ベンジル基、フエネチル 基が好ましく例示され、ァルケ-ル基としては、炭素数 1〜6の低級アルケニル基が 好ましく例示され、アルコキシ基のアルキル部としては、炭素数 1〜6の低級アルキル が好ましく例示される。 [0020] また、芳香族炭化水素基としては、フエニル基、ナフチル基、ァセナフチル基、アン トリル基等の芳香族炭化水素基が好ましく例示され、芳香族複素環基としては、ピリ ジル基、キノリル基、チェ-ル基、カルバゾル基、インドリル基、フリル基等の芳香族 複素環基が好ましく例示される。これらが置換基を有する芳香族炭化水素基又は芳 香族複素環基である場合は、置換基としては、低級アルキル基、低級アルコキシ基、 フエノキシ基、ベンジルォキシ基、フエニル基、ナフチル基等が挙げられる。
[0021] 一般式 (I)で表わされる化合物は、より好ましくは R〜Rが水素原子、低級アルキ
1 6
ル基又は低級アルコキシ基である化合物が選ばれる。
[0022] この一般式 (I)で表される化合物は、前記特許文献 1等で公知であり、これらに記 載の化合物が上記 R〜Rの定義を満足する限り使用可能である。これらの化合物は
1 6
、対応する金属塩と式 (π)で表される化合物との間の錯体形成反応により合成される
。合成反応は、例えば、 Y. Kushiらにより示される方法 (J.Amer.Chem.So ， vol.92, p 91, 1970)で行われる。なお、式 (II)において、 R〜Rjま一般式（I)の R〜！ ^と対応す る。
Figure imgf000008_0001
[0023] 以下に一般式 (I)を満足する化合物の化学式を例示するが、下記の化合物に限定 されるものではない。化学式の末尾に記載の番号は、実施例と共通して使用される 化合物番号である。
Figure imgf000009_0001
[0024] 発光層におけるゲスト材料としては、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム 、オスミウム、イリジウム、白金及び金力ゝら選ばれる少なくとも一つの金属を含む有機 金属錯体を含有する。力かる有機金属錯体は、前記特許文献等で公知であり、これ らが選択されて使用可能である。
[0025] 好ましい有機金属錯体としては、 Ir等の貴金属元素を中心金属として有する Ir(Ppy) 3等の錯体類 (式 A)、 Ir(bt)2 · aCac3等の錯体類 (式 B)、 PtOEt3等の錯体類 (式 C)が 挙げられる。これらの錯体類の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されな い。
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0002
Figure imgf000011_0003
[0029] 本発明で発光層に使用するホスト材料は、電子と正孔をほぼ均等に流すことができ るので、発光層の中央で発光させることができる。したがって、 TAZの様に正孔輸送 側で発光し、正孔輸送層にエネルギー遷移が発生し効率低下を招くことはないし、 C BPのように電子輸送層側で発光し、電子輸送層にエネルギー遷移して効率を落とす こともなく、正孔輸送層として a -NPD、電子輸送層として Alq3の様な信頼性が高い材 料を使用できる。
[0030] 特に、赤色発光では、 CBPをホスト材料としてビス (2- (2'-ベンゾ [4,5- a ]チェニル） ピリジナト -N,C3')イリジウム (ァセチルァセトナト)錯体（以下、 btp Ir(acac)という）をゲス
2
ト材料として使用した場合、 CBPが正孔を流し易い欠点を補うために、 BCPなどの正 孔阻止層を施す技術が知られているが、本発明の材料を組み合わせて用いると、正 孔阻止層なしで同等の性能を得ることができる。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]有機電界発光素子の一例を示した模式断面図。
発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、本発明の有機 EL素子について、図面を参照しながら説明する。図 1は本発 明に用いられる一般的な有機 EL素子の構造例を模式的に示す断面図であり、 1は 基板、 2は陽極、 3は正孔注入層、 4は正孔輸送層、 5は発光層、 6は電子輸送層、 7 は陰極を各々表わす。本発明の有機 EL素子では、基板、陽極、正孔輸送層、発光 層、電子輸送層及び陰極を必須の層として有するが、必須の層以外の層、例えば、 正孔注入層は省略可能であり、また必要により他の層を設けてもよい。しかし、本発 明の有機 EL素子は、正孔阻止層は必要としない。正孔阻止層を設けないことにより 、層構造が簡素化され、製造上、性能上の利点をもたらす。
[0033] 基板 1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板 や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエス テル、ポリメタタリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板 が好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある 。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子 が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に 緻密なシリコン酸ィ匕膜等を設けてガスノ リア性を確保する方法も好ましい方法の一つ である。
[0034] 基板 1上には陽極 2が設けられるが、陽極は正孔輸送層への正孔注入の役割を果 たすものである。この陽極は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白 金等の金属、インジウム及び Z又はスズの酸ィ匕物などの金属酸ィ匕物、ヨウ化銅など のハロゲン化金属、カーボンブラック、あるいは、ポリ（3-メチルチオフェン）、ポリピロ ール、ポリア-リン等の導電性高分子などにより構成される。陽極の形成は通常、ス ノ^タリング法、真空蒸着法などにより行われることが多い。また、銀などの金属微粒 子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性 高分子微粉末などの場合には、適当なバインダー榭脂溶液に分散し、基板 1上に塗 布することにより陽極 2を形成することもできる。更に、導電性高分子の場合は電解重 合により直接基板 1上に薄膜を形成したり、基板 1上に導電性高分子を塗布して陽極 2を形成することもできる。陽極は異なる物質で積層して形成することも可能である。 陽極の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視 光の透過率を、通常、 60%以上、好ましくは 80%以上とすることが望ましぐこの場合 、厚みは、通常、 5〜1000nm、好ましくは 10〜500nm程度である。不透明でよい場合 、陽極 2は基板 1と同一でもよい。また、更には上記の陽極 2の上に異なる導電材料 を積層することも可能である。
[0035] 陽極 2の上には正孔輸送層 4が設けられる。両者の間には、正孔注入層 3を設ける こともできる。正孔輸送層の材料に要求される条件としては、陽極からの正孔注入効 率が高ぐかつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが必 要である。そのためには、イオンィ匕ポテンシャルが小さぐ可視光の光に対して透明 性が高ぐし力も正孔移動度が大きぐ更に安定性に優れ、トラップとなる不純物が製 造時や使用時に発生しにくいことが要求される。また、発光層 5に接するために発光 層からの発光を消光したり、発光層との間でェキサイプレックスを形成して効率を低 下させないことが求められる。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考え た場合、素子には更に耐熱性が要求される。従って、 Tgとして 85°C以上の値を有す る材料が望ましい。
[0036] 本発明の有機 EL素子では、正孔輸送材料として、 α -NPDのような公知のトリアリー ルァミンダイマーを使用することができる。
[0037] なお、必要によりその他の正孔輸送材料として公知の化合物をトリアリールアミンダ イマ一と併用することもできる。例えば、 2個以上の 3級ァミンを含み 2個以上の縮合 芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジァミン、 4,4',4"-トリス (1-ナフチルフエ-ル ァミノ)トリフエ-ルァミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミンィ匕合物、トリフ ェ-ルァミンの四量体力もなる芳香族アミンィ匕合物、 2,2',7,7しテトラキス- (ジフエ-ル ァミノ) -9,9'-スピロビフルオレン等のスピロ化合物等が挙げられる。これらの化合物は 、単独で用いてもよいし、必要に応じて、各々、混合して用いてもよい。 また、上記の化合物以外に、正孔輸送層の材料として、ポリビニルカルバゾール、 ポリビュルトリフエ-ルァミン、テトラフエ-ルペンジジンを含有するポリアリーレンエー テルサルホン等の高分子材料が挙げられる。
[0038] 正孔輸送層を塗布法で形成する場合は、正孔輸送材料を 1種又は 2種以上と、必 要により正孔のトラップにならないバインダー榭脂ゃ塗布性改良剤などの添加剤とを 添加し、溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により陽極 2上に塗 布し、乾燥して正孔輸送層 4を形成する。ノ インダー榭脂としては、ポリカーボネート 、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー榭脂は添カ卩量が多いと正 孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましぐ通常、 50重量％以下が好ましい。
[0039] 真空蒸着法で形成する場合は、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボ に入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで 10— 4Pa程度にまで排気した後、ルツボを 加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向き合って置かれた、陽極が形成され た基板上に正孔輸送層 4を形成させる。正孔輸送層 4の膜厚は、通常、 5〜300nm、 好ましくは 10〜100nmである。この様に薄い膜を一様に形成するためには、一般に 真空蒸着法がよく用いられる。
[0040] 正孔輸送層 4の上には発光層 5が設けられる。発光層 5は、前記一般式 (I)で表さ れる化合物と、前述した周期律表 7な ヽし 11族から選ばれる金属を含む有機金属錯 体を含有し、電界を与えられた電極間において、陽極から注入されて正孔輸送層を 移動する正孔と、陰極から注入されて電子輸送層 6を移動する電子との再結合により 励起されて、強い発光を示す。なお発光層 5は、本発明の性能を損なわない範囲で 、他のホスト材料 (一般式 (I)の化合物と同様の働きを行う）や蛍光色素など、他成分 を含んでいてもよい。
[0041] 前記有機金属錯体が発光層中に含有される量は、 0.1〜30重量％の範囲にあるこ とが好ましい。 0.1重量％以下では素子の発光効率向上に寄与できず、 30重量％を 越えると有機金属錯体同士が 2量体を形成する等の濃度消光が起き、発光効率の低 下に至る。従来の蛍光（1重項)を用いた素子において、発光層に含有される蛍光性 色素（ドーパント)の量より、若干多い方が好ましい傾向がある。有機金属錯体が発光 層中に膜厚方向に対して部分的に含まれたり、不均一に分布してもよ ヽ。 発光層 5の膜厚は、通常 10〜200nm、好ましくは 20〜100nmである。正孔輸送層 4と 同様の方法にて薄膜形成される。
[0042] 素子の発光効率を更に向上させることを目的として、発光層 5と陰極 7の間に電子 輸送層 6が設けられる。電子輸送層 6は、電界を与えられた電極間において陰極から 注入された電子を効率よく発光層 5の方向に輸送することができる化合物より形成さ れる。電子輸送層 6に用いられる電子輸送性ィ匕合物としては、陰極 7からの電子注入 効率が高ぐかつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することが できる化合物であることが必要である。
[0043] このような条件を満たす電子輸送材料としては、 Alq3などの金属錯体、 10-ヒドロキ シベンゾ [h]キノリンの金属錯体、ォキサジァゾール誘導体、ジスチリルビフエ-ル誘 導体、シロール誘導体、 3-又は 5-ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズォキサゾール 金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスべンズイミダゾリルベンゼン、キノキサリ ン化合物、フエナント口リン誘導体、 2-t-ブチル -9,10-Ν,Ν'-ジシァノアントラキノンジ ィミン、 η型水素化非晶質炭化シリコン、 η型硫化亜鉛、 η型セレンィ匕亜鉛などが挙げ られる。電子輸送層 6の膜厚は、通常、 5〜200nm、好ましくは 10〜100 nmである。 電子輸送層 6は、正孔輸送層 4と同様にして塗布法あるいは真空蒸着法により発光 層 5上に積層することにより形成される。通常は、真空蒸着法が用いられる。
[0044] 正孔注入の効率を更に向上させ、かつ、有機層全体の陽極への付着力を改善させ る目的で、正孔輸送層 4と陽極 2との間に正孔注入層 3を挿入することも行われてい る。正孔注入層 3を挿入することで、初期の素子の駆動電圧が下がると同時に、素子 を定電流で連続駆動した時の電圧上昇も抑制される効果がある。正孔注入層に用い られる材料に要求される条件としては、陽極との密着性がよく均一な薄膜が形成でき 、熱的に安定、すなわち、融点及びガラス転移温度が高ぐ融点としては 300°C以上 、ガラス転移温度としては 100°C以上が要求される。更に、イオンィ匕ポテンシャルが低 く陽極力 の正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大き 、ことが挙げられる。
[0045] この目的のために、これまでに銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、ポリア 二リン、ポリチォフェン等の有機化合物や、スパッタカーボン膜（Synth. Met., 91卷、 7 3頁、 1997年)や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸ィ匕物、モリブデン酸化物等の金属 酸ィ匕物が報告されている。正孔注入層の場合も、正孔輸送層と同様にして薄膜形成 可能であるが、無機物の場合には、更に、スパッタ法ゃ電子ビーム蒸着法、プラズマ CVD法が用いられる。以上の様にして形成される陽極バッファ層 3の膜厚は、通常、 3〜100nm、好ましくは 5〜50nmである。
[0046] 陰極 7は、発光層 5に電子を注入する役割を果たす。陰極として用いられる材料は、 前記陽極 2に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行う には、仕事関数の低い金属が好ましぐスズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、 アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。具体例としては、 マグネシウム 銀合金、マグネシウム インジウム合金、アルミニウム リチウム合金 等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
陰極 7の膜厚は通常、陽極 2と同様である。低仕事関数金属からなる陰極を保護す る目的で、この上に更に、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層すること は素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、 金、白金等の金属が使われる。
更に、陰極と電子輸送層の間に LiF、 MgF、 Li O等の極薄絶縁膜 (0.1〜5nm)を、
2 2
電子注入層として挿入することも素子の効率を向上させる有効な方法である。
[0047] なお、図 1とは逆の構造、すなわち、基板 1上に陰極 7、電子輸送層 6、発光層 5、 正孔輸送層 4、陽極 2の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一 方が透明性の高い 2枚の基板の間に本発明の有機 EL素子を設けることも可能であ る。この場合も、必要により層を追加したり、省略したりすることが可能である。
[0048] 本発明は、有機 EL素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子 、陽極と陰極力 一 Yマトリックス状に配置された構造の 、ずれにぉ 、ても適用するこ とができる。本発明の有機 EL素子によれば、発光層に特定の骨格を有する化合物と 、燐光性の金属錯体を含有させることにより、従来の一重項状態からの発光を用いた 素子よりも発光効率が高くかつ駆動安定性においても大きく改善された素子が得ら れ、フルカラーあるいはマルチカラーのパネルへの応用にお!/、て優れた性能を発揮 できる。
[0049] 次に、本発明を、合成例及び実施例によって更に詳しく説明するが、本発明はその 要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。
[0050] 参考例 1
ガラス基板上に真空蒸着法にて、真空度 4.0 X 10— 4 Paで蒸着を行い、ビス (2—メチ ル- 8-ヒドロキシキノリラート）アルミニウム（III) - μ -ォキソ-ビス（2—メチル -8-ヒドロキ シキノリラート)アルミニウム (III) (ィ匕合物 1)、 ΤΑΖ又は BAlqを蒸着速度 1.0AZ秒に て lOOnmの厚さに形成した。これを大気中、室温で放置し、結晶化する時間を測定す ることにより、薄膜安定性に関する検討を行った。結果を表 1に示す。
[0051] [表 1]
Figure imgf000017_0001
実施例 1
[0052] 正孔注入層に銅フタロシアニン（CuPC)を用い、正孔輸送層に α -NPD及び電子輸 送層に Alq3を用いた。膜厚 l lOnmの ΙΤΟカゝらなる陽極が形成されたガラス基板上に、 各薄膜を真空蒸着法にて、真空度 5.0 X 10— 4 Paで積層させた。まず、 ITO上に正孔注 入層として CuPCを 3.0 AZ秒で 25應の膜厚で成膜した。次いで、正孔注入層上に、 正孔輸送層として a -NPDを蒸着速度 3.0 A/秒にて 55nmの厚さに形成した。
次に、正孔輸送層上に、発光層として化合物 1と btp i acac)とを異なる蒸着源から
2
共蒸着し、 47.5nmの厚さに形成した。この時、 btp Ir(acac)の濃度は 7.0 %であった。
2
次に、電子輸送層として Alq3を蒸着速度 3.0AZ秒にて 30應の厚さに形成した。 更に、電子輸送層上に、電子注入層とし酸化リチウム (Li20)を蒸着速度 0.1 AZ秒 にて lnmの厚さに形成した。最後に、電子注入層上に、電極としてアルミニウム (A1) を蒸着速度 10 AZ秒にて 100應の厚さに形成し、有機 EL素子を作成した。
比較例 1
[0053] 発光層のホスト材料として BAlqを用いた以外は実施例と同様にして有機 EL素子を 作成した。
[0054] 実施例 1及び比較例 2で得られた有機 EL素子の 100°C保存試験により発光特性を 評価した。それぞれを 5.5mA/cm2で駆動した場合の経過時間に対する色度、輝度及 び電圧の変化を、実施例 1を表 2に、比較例 1を表 3に示す。
[0055] [表 2]
Figure imgf000018_0001
[0056] [表 3]
Figure imgf000018_0002
[0057] また、実施例 1の有機 EL素子を 100°Cの環境下 550時間保存したところ、初期特性 、色度変化ともにほとんど見られな力つた。これに対して、比較例の有機 EL素子を同 様の保存試験を行ったところ 100°C、 160時間経過時点で輝度が 80%低下するとと もに、発光色は赤色から黄色へと変化した。
[0058] 化合物 1は Alq3と同様に融点を持たないため Tgは観測されないが、その分解温度 414°Cであり、本材料カゝら作成される薄膜は高温安定性に優れることが推定される。 一方、比較例に用いた BAlqは融点が 233°C、 Tgが 99°Cであり、 100°Cにおける保存 試験において素子中で結晶化が進行しているために上記のような劣化が生じたもの と考えられる。
産業上の利用可能性
本発明によれば、燐光発光性の有機金属ゲスト材料を用いた発光層を有する有機 EL素子において、発光層のホスト材料に上記構造式 (I)に示す特定構造のアルミキ レート 2核錯体を用いることにより、耐熱性に優れ、良好な発光特性を維持したまま長 駆動寿命化を達成することができる。従って、本発明による有機 EL素子はフラットパ ネルディスプレイ (例えば、 OAコンピュータ用や壁掛けテレビ）、車載表示素子、携 帯電話表示や面発光体としての特徴を生力 た光源 (例えば、複写機の光源、液晶 ディスプレイや計器類のバックライト光源）、表示板、標識灯への応用が考えられ、そ の技術的価値は大き 、ものである。

Claims

請求の範囲
基板上に、陽極と、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層を含む有機層並びに陰 極が積層され、発光層と陽極の間に正孔輸送層を有し、発光層と陰極の間に電子輸 送層を有する有機電界発光素子であって、発光層が、ホスト材料として下記一般式（ I)で表わされる化合物を、ゲスト材料としてルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レ 二ゥム、オスミウム、イリジウム、白金及び金力も選ばれる少なくとも一つの金属を含む 有機金属錯体を含有することを特徴とする有機電界発光素子。
Figure imgf000020_0001
式中、 R〜Rは各々独立に、水素原子、アルキル基、ァラルキル基、ァルケ-ル基、
1 6
シァノ基、アルコキシ基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基又は置換基 を有して!/ヽてもよ!/ヽ芳香族複素環基を示す。
[2] 陽極と正孔輸送層の間に正孔注入層が配されていることを特徴とする請求項 1に 記載の有機電界発光素子。
[3] 陰極と電子輸送層の間に電子注入層が配されていることを特徴とする請求項 1又 は 2に記載の有機電界発光素子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008277799A (ja) * 2007-04-03 2008-11-13 Fujikura Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子及び光通信用モジュール

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3471164B1 (en) 2017-08-11 2023-03-29 LG Chem, Ltd. Organic electroluminescent element and manufacturing method therefor
CN114621291B (zh) * 2020-12-14 2024-04-16 广东阿格蕾雅光电材料有限公司 双核金属铂配合物及其应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05198377A (ja) * 1991-08-01 1993-08-06 Eastman Kodak Co 内部接合形有機エレクトロルミネセント素子
JPH06192653A (ja) * 1992-12-24 1994-07-12 Denki Kagaku Kogyo Kk 発光材料及び有機電界発光素子
JPH11204262A (ja) * 1998-01-13 1999-07-30 Mitsui Chem Inc 有機電界発光素子
JPH11273866A (ja) * 1998-03-23 1999-10-08 Nec Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0978058A (ja) * 1995-09-08 1997-03-25 Pioneer Electron Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP4070271B2 (ja) * 1997-09-16 2008-04-02 三井化学株式会社 有機電界発光素子
US6303238B1 (en) * 1997-12-01 2001-10-16 The Trustees Of Princeton University OLEDs doped with phosphorescent compounds
JP3990850B2 (ja) * 1999-02-22 2007-10-17 三井化学株式会社 有機電界発光素子
JP2001313178A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Pioneer Electronic Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子
JP2002043056A (ja) * 2000-07-19 2002-02-08 Canon Inc 発光素子
JP4873436B2 (ja) * 2001-01-16 2012-02-08 三井化学株式会社 有機電界発光素子
JP2002216964A (ja) * 2001-01-23 2002-08-02 Mitsui Chemicals Inc 有機電界発光素子
JP2003007469A (ja) * 2001-06-25 2003-01-10 Canon Inc 発光素子及び表示装置
CN100415848C (zh) * 2002-11-21 2008-09-03 株式会社半导体能源研究所 电致发光元件及发光装置
KR100509603B1 (ko) * 2002-12-28 2005-08-22 삼성에스디아이 주식회사 적색 발광 화합물 및 이를 채용한 유기 전계 발광 소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05198377A (ja) * 1991-08-01 1993-08-06 Eastman Kodak Co 内部接合形有機エレクトロルミネセント素子
JPH06192653A (ja) * 1992-12-24 1994-07-12 Denki Kagaku Kogyo Kk 発光材料及び有機電界発光素子
JPH11204262A (ja) * 1998-01-13 1999-07-30 Mitsui Chem Inc 有機電界発光素子
JPH11273866A (ja) * 1998-03-23 1999-10-08 Nec Corp 有機エレクトロルミネッセンス素子

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008277799A (ja) * 2007-04-03 2008-11-13 Fujikura Ltd 有機エレクトロルミネッセンス素子及び光通信用モジュール

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