WO2006040915A2 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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Ayataka Endo
Chihaya Adachi
Yasushi Tsuji
Makoto Tokunaga
Yasushi Obora
Tetsuo Iwasawa
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Japan Science & Tech Agency
Univ Hokkaido
Ayataka Endo
Chihaya Adachi
Yasushi Tsuji
Makoto Tokunaga
Yasushi Obora
Tetsuo Iwasawa
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electoluminescence element.
  • organic EL device thin-film organic electroluminescence device
  • an organic EL element an element having a structure in which a single crystal or vapor deposition film of an organic phosphor such as anthracene is sandwiched between a cathode and an anode was first studied.
  • a phosphorescent or fluorescent light emitting material an electron transporting material having an electron transporting ability, a hole transporting material having a hole transporting ability, Widely researched is a single layer or a functionally separated electroluminescent layer having a laminated structure of two or more layers, which uses a compound having excellent functions such as a binder having film properties. ing.
  • Non-Patent Document 1 an electroluminescent layer having a two-layer structure in which an electron transport layer containing an electron transport material and a hole transport layer containing a hole transport material are stacked is used.
  • an organic EL device has been proposed in which the electron transport layer has a function as a light emitting layer.
  • the structure of the device is a cathode Z electron transport layer Z hole transport layer Z anode Z substrate.
  • the hole transport layer functions to inject holes injected from the anode into the electron transport layer, and electrons injected into the electron transport layer from the cathode cover are regenerated as holes. It also functions to prevent escape to the anode without bonding and contain it in the electron transport layer. Therefore, electrons and holes can be efficiently recombined in the electron transport layer. Then, the electron transport material contained in the electron transport layer is allowed to emit light efficiently, and It can improve the luminous efficiency of the EL device and reduce its driving voltage.
  • Non-Patent Document 2 shows that, in the electroluminescent layer having the above two-layer structure, conversely, the hole transport layer can also be a luminescent layer.
  • the structure of the device is the same negative electrode Z electron transport layer Z hole transport layer Z anode Z substrate.
  • the electron transport layer functions to inject electrons injected from the cathode into the hole transport layer, and holes injected into the hole transport layer from the anode cover are regenerated as electrons. It also functions to prevent escape to the cathode without bonding and contain it in the hole transport layer. Therefore, electrons and holes can be efficiently recombined in the hole transport layer.
  • the hole transport material and the like contained in the hole transport layer can efficiently emit light, thereby improving the light emission efficiency of the organic EL element and reducing the driving voltage.
  • an organic EL device having an electroluminescent layer having a three-layer structure in which a light emitting layer containing a light emitting material is sandwiched between an electron transport layer and a hole transport layer. Proposed.
  • the structure of the device is a cathode Z electron transport layer Z light emitting layer Z hole transport layer Z anode Z substrate.
  • the hole transport layer functions to inject holes injected from the anode into the light emitting layer, and the electrons injected into the cathode power light emitting layer do not recombine with the holes and recombine with the anode. It functions to prevent escape and contain it in the light emitting layer.
  • the electron transport layer functions to inject electrons injected from the cathode cover into the light emitting layer, and the holes injected from the anode into the light emitting layer do not recombine with the electrons and escape to the cathode. It functions to block and contain in the luminescent layer. Therefore, compared to the two-layer structure described above, the recombination efficiency of electrons and holes in the light emitting layer is improved, the light emitting efficiency of the organic EL device is further improved, and the driving voltage is increased. It can be further reduced.
  • oxadiazoles and triazoles are used as electron transport materials
  • aromatic tertiary amines such as triphenylamine derivatives are used as hole transport materials.
  • the light emitting material phosphorescent or fluorescent organometallic complexes or organometallic compounds are used.
  • phosphorescent light-emitting materials generally have low film-forming properties and are susceptible to self-quenching in the excited state, which tends to reduce the light-emitting efficiency of organic EL elements.
  • a phenylcarbazole derivative is used as a host material, and a phosphorescent light-emitting material is dispersed as a guest material in the host material to form a light-emitting layer. It is also done.
  • Patent Documents 1 to 4 listed below each describe that a pyridine derivative having pyridine as a basic skeleton is useful as an electron transport material for an organic EL device.
  • Non-Patent Document 1 CW Tang and SA VanSlyke; Appl. Phys. Lett., 51 (1987) 913
  • Non-Patent Document 2 C. Adachi, T. Tsutsui and S. Saito; Appl. Phys. Lett., 55 (1989 ) 148 9
  • Non-Patent Document 3 C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui and S. Saito; Jpn. J. Appl. Phys., 27 (1988) L269
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 7-285937
  • Patent Document 2 JP 2001-97950 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-17268
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-26221
  • the quantum efficiency of the EL device is about 5.7%, as is clear from the results of Comparative Example 1 described later, and further improvement in light emission efficiency is required.
  • organic EL devices have a problem that the luminance of emitted light decreases greatly when light is emitted for a long time, and improvement of stability and long life are also major issues. In order to solve this problem, it is also required to improve the durability of each layer constituting the electroluminescent layer.
  • An object of the present invention is to improve an organic EL element excellent in luminous efficiency, luminous luminance and durability, in particular, blue luminous efficiency and luminous luminance to the same level as other colors. It is to provide an excellent organic EL device.
  • the invention according to claim 1 is an electroluminescent layer having a single layer structure or a laminated structure of two or more layers, a cathode for injecting electrons into the electroluminescent layer, and holes in the electroluminescent layer. inject An organic-electric-luminescence device comprising an anode for the electroluminescent layer
  • Ar 1 represents an aryl group which may have a substituent, and m represents an integer of 1 to 5. When m is an integer of 2 or more, each Ar 1 may be the same or different.
  • ⁇ is the formula (la):
  • Ar 2 represents an aryl group which may have a substituent, and p represents an integer of 1 to 5. When p is an integer of 2 or more, each Ar 2 may be the same. May be different.
  • Ar 3 represents an aryl group which may have a substituent, and q represents an integer of 1 to 5. When q is an integer of 2 or more, each Ar 3 may be the same. May be different.
  • N represents an integer of 0-2.
  • n 2
  • each ⁇ may be the same or different.
  • the invention according to claim 2 is a compound in which Ar 1 in the pyridine derivative force formula (1) is a phenol group, m is 4, and n force ⁇ . Mouth luminescence element is there.
  • the pyridine derivative is represented by the formula (11-1):
  • organic electroluminescence device according to claim 2, wherein the organic electroluminescence device is at least one selected from the group consisting of compound forces represented by:
  • the invention according to claim 4 is a pyridine derivative having the formula (1) in which Ar 1 is a phenol group, m is 4, n is 1, ⁇ is a group represented by the formula (la), and 2.
  • organic electroluminescent device which is at least one selected from the group consisting of compound forces represented by:
  • the invention according to claim 6 is a pyridine derivative having the formula (1) in which Ar 1 is a phenyl group, m is 4, n is 1, ⁇ is a group represented by the formula (lb), and 2.
  • Ar 1 in the pyridine derivative force formula (1) is a phenol group, m is 4, and n force SO, and two of the four Ar 1 are Formula (lc):
  • Ar 4 represents an aryl group which may have a substituent, and r represents an integer of 1 to 5. When r is an integer of 2 or more, each Ar 4 may be the same. May be different.
  • Ar 4 in the formula is a phenyl group or a tolyl group, and a group in which r is 4 is substituted one by one.
  • the pyridine derivative is represented by the formula (14-1):
  • organic electroluminescence device which is at least one selected from the group consisting of compound forces represented by:
  • the electroluminescent layer is represented by the formula (1), wherein the luminescent material is a guest material.
  • the invention according to claim 11 is an electron transport layer provided between the light emitting layer and the cathode, and between the light emitting layer and the anode as another layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the light emitting layer.
  • the invention according to claim 12 is the organic electoscope according to claim 1, wherein the electroluminescent layer is a single-layer light emitting layer containing a light emitting material as a guest material and a pyridine derivative represented by the formula (1) as a host material. It is a luminescence element.
  • the invention according to claim 13 is the invention wherein the electroluminescent layer has a laminated structure of two or more layers including an electron transport layer containing a pyridine derivative represented by the formula (1) as an electron transport material.
  • 1 is an organic-elect mouth luminescence device as described in 1.
  • the invention according to claim 14 is a light emitting layer provided between the electron transport layer and the anode as another layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the electron transport layer, and between the light emitting layer and the anode.
  • the invention according to claim 15 includes a hole transport layer provided between the electron transport layer and the anode as another layer constituting the electroluminescent layer having a laminated structure together with the electron transport layer, and the hole transport 14.
  • the pyridine derivative represented by the formula (1) has a pyridine skeleton contained in a molecule, and therefore, when used as a host material for forming a light emitting layer together with a light emitting material, for example, the light emitting material and the carrier. Does not form an exciplex to be a trap.
  • the formula The pyridine derivative of (1) has a plurality of aryl groups including a phenyl group directly connected to the pyridine skeleton in the molecule, but the pyridine skeleton has a large ⁇ -electron conjugated system spanning these multiple aryl groups. In the layer, each aryl group behaves like an independent aromatic compound because it functions to inhibit the formation of.
  • a layer formed of a pyridine derivative in which all aryl groups are phenyl groups has a function close to that of a benzene film, which cannot be formed into a solid film above its melting point. Therefore, the pyridine derivative of formula (1) has a large energy gap and a large quantum efficiency. In other words, the energy level as a host material is high.
  • the pyridine derivative represented by the formula (1) has a relatively large molecular weight and excellent thermal stability as compared with the conventional pyridine derivatives such as those described in Patent Document 1, and also has molecular weight. Since the asymmetry is large and the crystallinity is low, the film formability when forming into a film by, for example, a vacuum deposition method is also excellent. Therefore, by forming the photosensitive layer using the pyridine derivative of the formula (1) as a host material, it becomes possible to improve the light emission efficiency and light emission luminance of the organic EL device than before.
  • each aryl group behaves close to an independent aromatic compound in the light emitting layer, so that the aromatic group has an emission spectrum close to the emission wavelength of the light emitting material. If a group corresponding to a group compound is selected, the light emission efficiency and light emission luminance of the device can be further improved.
  • a pyridine derivative of the formula (1) in which a group corresponding to an aromatic compound having a blue emission spectrum, such as a phenyl group corresponding to benzene, is selected as an aryl group is used as a blue light emitting light emitting material as a guest material.
  • the pyridine derivative of the formula (1) has a large molecular weight as described above, and is particularly excellent in thermal stability within the normal temperature range (approximately 130 ° C or less) of the organic EL element. Therefore, when the pyridine derivative of the formula (1) is used as a host material, the durability of the light emitting layer and of the organic EL device having the light emitting layer within the normal temperature range can be improved. In addition, since the pyridine derivative of the formula (1) has a good electron transport ability, when the electron transport layer is formed using the pyridine derivative as an electron transport material, the electron transport of the electron transport layer is formed. By improving the transmission characteristics, the luminous efficiency and luminance of the organic EL element can be improved. In addition, the durability of the electron transport layer and the organic EL device can be improved.
  • FIG. 1 shows applied voltage and current density in an organic EL device having an electroluminescent layer including a light emitting layer having a light emitting material doping amount of 6% by weight prepared in Example 1 of the present invention. It is a graph which shows the relationship between and.
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 3 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device.
  • Fig. 4 is a graph showing applied voltage and current density in an organic EL device having an electroluminescent layer including a light emitting layer having a light emitting material doping amount of 10 wt% manufactured in Example 1 of the present invention. It is a graph which shows the relationship.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density in the organic EL device produced in Example 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density in the organic EL device produced in Example 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 12 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device. is there.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density in the organic EL device produced in Example 4 of the present invention.
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 15 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density in the organic EL device produced in Example 5 of the present invention.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 18 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device.
  • FIG. 19 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density in an organic EL element produced in Example 6 of the present invention.
  • FIG. 20 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 21 is a graph showing a result of measuring an emission spectrum of the organic EL element.
  • FIG. 22 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density in the organic EL device produced in Example 7 of the present invention.
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device.
  • FIG. 24 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the organic EL device.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency in the organic EL device produced in Comparative Example 1.
  • the organic EL device of the present invention includes an electroluminescent layer having a single layer or a laminated structure of two or more layers, a cathode for injecting electrons into the electroluminescent layer, an electric field, An anode for injecting holes into the light-emitting layer, and the electroluminescent layer has the formula (1):
  • Ar ′ represents an aryl group which may have a substituent
  • m represents an integer of 1 to 5.
  • each Ar 1 may be the same or different.
  • ⁇ is the formula (la):
  • Ar represents an aryl group which may have a substituent
  • q represents an integer of 1 to 5.
  • q is an integer of 2 or more, each Ar 3 is the same or different. May be.
  • N represents an integer of 0-2.
  • n 2
  • each ⁇ may be the same or different.
  • the aryl group corresponding to Ar ⁇ Ar 3 includes, for example, a phenol group, a naphthyl group, a biphenylyl group, an o-terphenyl group, an anthryl group. Group, phenanthryl group and the like.
  • substituents that may be substituted with aryl groups corresponding to 8 to 8 !: 3 are methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, s-butyl. Groups, t-butyl groups, pentyl groups, hexyl groups, etc., alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, and the formula (lc):
  • Ar 4 represents an aryl group which may have a substituent, and r represents an integer of 1 to 5. When r is an integer of 2 or more, each Ar 4 may be the same. May be different.
  • One or more substituents can be substituted for one aryl group.
  • Examples of the aryl group corresponding to Ar 4 include the same groups as described above.
  • Examples of the substituent that may be substituted with the aryl group corresponding to Ar 4 include the same alkyl groups as described above.
  • the aryl group corresponding to 8 to 8 !: 4 is preferably a phenyl group, and the substitution number m, p, q, r is within the range of 1 to 5 described above. But 4-5, especially 4 is preferred.
  • the substitution positions of the four phenol groups are represented by the formula (10):
  • the 2-position, 3-position, 4-position and 5-position of the central phenol group are preferred.
  • the pyridine derivative of the formula (1) includes at least one pyridine and a group represented by the above formula (10) (2, 3, 4, 5-tetraphenylphenyl group) as one repeating unit.
  • the compound having A pyridine derivative having such a repeating unit has high molecular asymmetry, and thus has low crystallinity and excellent film formability, and also has an effect of preventing the formation of exciplet due to the electron withdrawing property of the pyridine skeleton. It has an excellent effect of inhibiting the formation of ⁇ -electron conjugated systems by the skeleton, and has a large number of phenyl groups, so the energy level as a host material is high, and the electron as an electron transport material Excellent transport capability
  • Ar 1 is a full group, m is 4 and n is 0, and the compound ⁇ 3G1-pyridine> represented by the formula (11-1) or the formula (11- Compound ⁇ 2G1-pyridine> represented by 2) (both having one pyridine and one repeating unit of formula (10)).
  • Ar 1 in formula (1) is a phenyl group, m is 4, n is 1, ⁇ is a group represented by formula (la), and Ar 2 in formula (la) is a phenyl group, p Is a compound ⁇ 2, 6G1-pyridine> represented by the formula (12-1), or a compound ⁇ 3, 5G1-pyridine> represented by the formula (12-2) (both And having two repeating units of the formula (10)).
  • Ar 1 in formula (1) is a phenyl group, m is 4, n is 1, ⁇ is a group represented by formula (lb), and Ar 3 in formula (lb) is A compound represented by formula (13-1), wherein q is 4, ⁇ 2, 2 ′ G1-pyridin> (having two pyridines and two repeating units of formula (10)).
  • Ar 1 in formula (1) is a phenol group, m is 4, and n force is 0, and two of the four Ar 1 are represented by formula (lc), and Ar 4 is a phenyl group and r is 4
  • Ar 4 is a phenyl group and r is 4
  • the compound ⁇ 3G2-pyridine> represented by the formula (14-1) and the outermost phenyl group of the 3G2-pyridine one methyl group is substituted as a substituent, and the formula (14-2) Compound ⁇ 3G2 * —Pyridine> (both having one pyridine and three repeating units of formula (10)).
  • the electroluminescent layer containing the pyridine derivative of the above formula (1) may be a single layer or may have a laminated structure of two or more layers.
  • the pyridine derivative of the formula (1) may be contained in one or more of the light emitting layer, the hole transport layer, and the electron transport layer. it can.
  • the light-emitting layer when the light-emitting layer contains the pyridine derivative of the formula (1), the light-emitting layer includes, as a guest material, a layer formed using the pyridine derivative of the formula (1) as a host material, Examples thereof include a layer having a structure in which a phosphorescent or fluorescent light emitting material is dispersed.
  • the light emitting layer having a powerful structure is obtained by applying a pyridine derivative of formula (1) to a vapor phase growth method such as vacuum vapor deposition, or a solution coating method in which a solution containing the pyridine derivative of formula (1) is applied and dried. After forming the film by various film forming methods such as the above, it can be formed by doping a light emitting material.
  • the pyridine derivative represented by the formula (1) has a high energy level as a host material, excellent film formability, and excellent thermal stability.
  • An organic EL device including a light emitting layer having the structure described above and having a laminated electroluminescent layer has high luminous efficiency, high luminance, and excellent durability.
  • any aryl group corresponding to 8 to 8 !: 4 such as a compound represented by any one of the formulas (11-1) to (: 14-1) may be used.
  • a compound having a blue light emission spectrum such as a compound having a phenol group
  • a blue light emitting material as a guest material
  • it is equivalent to a device of other colors such as red and green.
  • Two or more of the pyridine derivatives represented by the formula (1) and the luminescent material may be used in combination in order to adjust the emission wavelength or the like.
  • the content ratio of the luminescent material in the luminescent layer is the ratio between the pyridine derivative of formula (1) and the luminescent material. It is preferably 0.1 to 30% by weight of the total amount, more preferably 0.1 to 10% by weight. If the content ratio of the light emitting material is less than this range, the light emission efficiency and light emission luminance of the device may be reduced, and sufficient light emission may not be obtained. ), The amount of the pyridine derivative is insufficient. On the other hand, the luminous efficiency and luminance of the device are lowered, and there is a possibility that sufficient light emission cannot be obtained. In addition, the durability of the element may be reduced.
  • any of various organometallic complexes, organometallic compounds, and the like having phosphorescence or fluorescence can be used.
  • phosphorescent light-emitting materials include organometallic complexes containing platinum group elements such as iridium (Ir), platinum (Pt), ruthenium (Ru), osmium (Os), and gold (Au).
  • platinum-containing organometallic complexes include, for example, 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18-otataethyl-12H, 23H-porphidine platinum, [2— (4 ′, 6′— Difluorophenol) -pyridinato-N,] platinum and the like.
  • examples of the organometallic complex containing iridium include, for example, iridium (III) bis [(4,6-difluorophenol) -pyridinato-N, C 2 ] picolinato represented by the formula (21).
  • FIrpic> the iridium (III) bis (4 ′, 6′-difluorophenylpyridinato) tetrakis (1-pyrazolyl) borate Fir6> represented by formula (22), the bis [ 2— (3,5-bistrifluoromethyl-phenol) —pyridinato—N, C 2 ] iridium (III) picolina H (CF ppy)
  • fluorescent light-emitting material examples include tris (8-quinolinolato) aluminum ( ⁇ ) complex represented by formula (29) Alq> [green light emission]. [0089] [Chemical 34]
  • the light emitting layer may be doped with a laser dye or the like in order to adjust the light emission wavelength of the light emitting layer.
  • laser dyes include 4 (dicyanomethylene) 2-methyl 6- (urolidine-4-yl-bule) 4H-pyran-k DCM2) represented by formula (31) (red light emission), formula (32 ) Coumarin 6 [green light emission] represented by), and perylene [blue light emission] represented by formula (33).
  • the thickness of the light emitting layer is preferably from 1 to 50 nm, more preferably from 5 to 30 nm. If the film thickness of the light emitting layer is less than this range, the light emission efficiency may decrease. Conversely, if it exceeds this range, the drive voltage may increase.
  • the electroluminescent layer having a laminated structure together with the light emitting layer there are an electron transport layer provided between the light emitting layer and the cathode, a hole transport layer provided between the light emitting layer and the anode, and the like. Can be mentioned.
  • an electron transport material for forming an electron transport layer for example, 2— (4 ′ t-butyl file) -5 ⁇ (4 film) 1, 3, 4 represented by formula (41) —Oxadiazole PBD>, represented by the formula (42) 3— (4-biphenyl) —4 ferruol 5 — (4-t-butylphenol) — 1, 2, 4 Triazole TAZ>, 4, 7 — Diphenyl 1, 10 phenanthryllone Bphen> represented by formula (43), 2, 9 dimethyl —4, 7 Diphenyl 1,10 phenanthryllone represented by formula (44) BCP >, Bis (2-methyl-1,8-quinolinolato-1, N1,08)-(1,1'-biphenol-4-olato) aluminum BA1Q> represented by the formula (45).
  • Alq represented by the formula (29) is also an electron transport material.
  • the electron transport layer may be a single layer, or may have a stacked structure of an electron transport layer of the original meaning and an electron injection layer, a hole blocking layer, or the like that assists the electron transport layer.
  • the electron injection layer is a layer provided between the electron transport layer and the cathode to assist the injection of electrons from the cathode to the electron transport layer, and includes the various electron transport materials exemplified above. Of these, it is formed by BA1Q represented by the above formula (45), which has an excellent function of assisting electron injection.
  • the hole blocking layer is provided between the electron transport layer and the light emitting layer, and prevents escape from the anode to the cathode without recombining with the hole force electrons injected into the light emitting layer.
  • TAZ represented by the above formula (42), which is excellent in the function of blocking holes, and represented by formula (43) Bphen, according to BCP represented by formula (44) I prefer to form it.
  • Each layer constituting the single-layer electron transport layer or the electron transport layer having a multilayer structure can be formed by a vapor deposition method such as a vacuum deposition method, a solution coating method, or the like.
  • the film thickness of the single electron transport layer is preferably 1 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be insufficient or the hole confinement effect may be insufficient.
  • the drive voltage may increase.
  • the thickness of the electron transport layer as the main body is preferably 1 to 20 nm, and more preferably 5 to LOnm. If the thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be insufficient or the hole confinement effect may be insufficient.
  • the drive voltage may increase.
  • the thickness of the electron injection layer is preferably 1 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the electron injection layer is less than this range, there is a possibility that the effect of injecting electrons into the cathode force electron transport layer by the electron injection layer may not be sufficiently obtained.
  • the drive voltage may increase.
  • the thickness of the hole blocking layer is preferably 1 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the hole blocking layer is less than this range, the hole blocking layer may not be able to sufficiently obtain the effect of preventing holes from escaping to the cathode. In some cases, the drive voltage may increase.
  • a hole transport material that forms the hole transport layer that constitutes the electroluminescent layer having a multilayer structure together with the light emitting layer for example, 4, 4'-di (N —Carbazolyl) biphenyl CBP>, represented by the formula (52), N, N ′ —Diphenyl-N, N ′ —Bis (3-methylphenol) 1, 1 / —Biphenyl 4 '—Jaminku TPD>, 4, 4 ′ —Bis [? ⁇ 1 (1 naphthyl) 1 N—Feramino] bif er ⁇ a—NPD>, 54) 4, 4 ', A "—Tris [? ⁇ — (3-methylphenol) —N-phenolamino] triphenylamine m-MTDATA> and the like.
  • the hole transport layer may be a single layer, or may have a laminated structure of a hole transport layer having an original meaning and a hole injection layer, an electron blocking layer, or the like that assists the hole transport layer. Also good.
  • the hole injection layer is a layer provided between the hole transport layer and the anode and assisting the injection of electrons into the hole transport layer from the anode cover. It is preferable to form each compound represented by the above formulas (51) to (54) and copper phthalocyanine (CuPC) represented by the formula (55), which has an excellent function of assisting hole injection, .
  • the electron blocking layer is provided between the hole transport layer and the light emitting layer, and prevents the electron force injected from the cathode into the light emitting layer from escaping to the anode without recombining with the holes.
  • This layer is formed by 1,3-di- (N-force rubazolyl) fuller (mCP) represented by the formula (56), which has an excellent hole blocking function. Is preferred!
  • Each layer constituting the single-layer hole transport layer or the stacked hole transport layer can be formed by a vapor phase growth method such as vacuum evaporation, a solution coating method, or the like.
  • the film thickness of the single hole transport layer is preferably 1 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the hole transport layer is less than this range, the hole injection efficiency may be reduced. Conversely, if the thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
  • the thickness of the hole transport layer as the main body is preferably 1 to 20 nm, and more preferably 5 to LOnm. If the film thickness of the hole transport layer is less than this range, the hole injection efficiency may decrease. Conversely, if it exceeds this range, the drive voltage may increase.
  • the thickness of the hole injection layer is preferably 1 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the hole injection layer is less than this range, there is a possibility that the hole injection layer may not sufficiently obtain the effect of injecting holes into the positive hole transport layer, and conversely, exceeds this range. In some cases, the drive voltage may increase.
  • the thickness of the electron blocking layer is preferably from 1 to 50 nm, more preferably from 2 to 50 nm. If the thickness of the electron blocking layer is less than this range, the electron blocking layer may not sufficiently obtain an effect of preventing electrons from escaping to the anode, and conversely if exceeding this range, The drive voltage may increase.
  • the pyridine derivative of the formula (1) is vapor-phase grown by vacuum deposition or the like as the electron transport layer. Examples thereof include a layer formed by a method or a solution coating method.
  • the pyridine derivative represented by the formula (1) has excellent electron transport ability, excellent film-forming properties, and excellent thermal stability.
  • Organic EL devices with a multilayered electroluminescent layer that includes an electron transport layer High degree and excellent durability.
  • the electron transport layer containing the pyridine derivative of the formula (1) is a single layer and may be combined with a light emitting layer or a hole transport layer to form an electroluminescent layer, or the electron injection layer described above.
  • an electroluminescent layer may be formed by combining a light emitting layer or a hole transporting layer as an electron transporting layer having a laminated structure in combination with a hole blocking layer.
  • the hole blocking layer containing the pyridine derivative of the formula (1) is used as an electron transport layer made of another electron transport material. Etc. may be combined to form an electron transport layer having a multilayer structure, and an electroluminescent layer may be formed by combining it with a light emitting layer or a hole transport layer.
  • Examples of the light-emitting layer to be combined with the electron transport layer include the light-emitting layer containing the pyridine derivative of the formula (1) described above, and a combination of light-emitting layers having various known structures.
  • the hole transport layer having a single layer structure or a stacked structure described above can be combined.
  • an electroluminescent layer including an electron transport layer containing a pyridine derivative of formula (1)
  • a two-layer structure of the electron transport layer and the hole transport layer are Each of which may be a single layer or a laminated structure), one of which also serves as a light-emitting layer, or a three-layer structure of an electron transport layer, a light-emitting layer, and a hole transport layer (a hole transport layer and an electron transport layer are each a single layer)
  • it may be a laminated structure.
  • the film thickness of the single electron transport layer is preferably 1 to 50 nm, and more preferably 20 to 50 nm. If the film thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may decrease. Conversely, if it exceeds this range, the drive voltage may increase.
  • the thickness of the electron transport layer as the main body is preferably 1 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. If the thickness of the electron transport layer is less than this range, the electron injection efficiency may be reduced. Conversely, if the thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
  • the single-layer electroluminescent layer containing the pyridine derivative of the formula (1) can be configured in the same manner as the light-emitting layer included in the electroluminescent layer having the laminated structure. That is, the single electroluminescent layer has a structure in which various luminescent materials exemplified above are dispersed as a guest material in a layer formed using the pyridine derivative of the formula (1) as a host material. And the like. Pyridine derivative represented by formula (1) As described above, The organic EL device with a single electroluminescent layer having the above structure has high luminous efficiency and luminous brightness because of its high Ghee level, excellent film formability and excellent thermal stability. In addition, it has excellent durability.
  • the aryl group in the formula (1) such as a compound represented by any of the formulas (11-1) to (: 14-1) If a compound having a blue light emission spectrum, such as a compound having a phenyl group, is selected and combined with a blue light emitting material as a guest material, it will be at the same level as other color elements such as red and green. It is also possible to form a blue-emitting organic EL device having a high luminous efficiency and luminous brightness.
  • a single-layer electroluminescent layer having a strong structure is formed by applying a pyridine derivative of the formula (1) to a vapor phase growth method such as a vacuum deposition method or a solution containing the pyridine derivative of the formula (1).
  • the film can be formed by doping with a light emitting material after being formed by various film forming methods such as a solution coating method for drying and drying.
  • the content of the luminescent material in the single electroluminescent layer is preferably 0.1 to 30% by weight of the total amount of the pyridine derivative of formula (1) and the luminescent material 0.1 to 10% by weight. % Is more preferable. If the content ratio of the light emitting material is less than this range, the light emission efficiency and light emission luminance of the device may be reduced, and sufficient light emission may not be obtained. The amount of the pyridine derivative of) is insufficient, and on the contrary, the light emission efficiency and light emission luminance of the device are lowered, and there is a possibility that sufficient light emission cannot be obtained. In addition, the durability of the element may be reduced.
  • the thickness of the single electroluminescent layer is preferably 10 to 200 nm, more preferably 50 to 100 nm. If the film thickness is less than this range, the light emission efficiency may decrease. Conversely, if the film thickness exceeds this range, the drive voltage may increase.
  • a layer containing a pyridine derivative represented by the formula (1) or a single electroluminescent layer does not inhibit or reduce the effect of the present invention.
  • another compound having the same function as the pyridine derivative may be added. That is, among the electroluminescent layers having a laminated structure, the light emitting layer, the hole transport layer, and the electroluminescent layer having a single layer structure, together with the pyridine derivative of the formula (1), function as a host material.
  • To (59) may be included.
  • the electron transport layer may contain a compound represented by the formulas (29), (41) to (44) together with the pyridine derivative of the formula (1).
  • the cathode constituting the organic EL element together with the electroluminescent layer a material having a low work function is preferable in consideration of improving the efficiency of electron injection into the electroluminescent layer. It can be suitably used as a thin film power cathode that can be used for magnesium, aluminum, lithium, indium, magnesium aluminum alloy, magnesium monosilver alloy, aluminum monolithium alloy and the like. A protective layer made of silver or the like may be formed on the cathode.
  • the anode preferably has a material force with a large work function.
  • a thin film made of indium-tin composite oxide (ITO) is preferably used as the cathode.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 6% by weight or 10% by weight of the total amount of 3G1-pyridine represented by the formula (11-1) and the light emitting material.
  • Anode lOnm ITO layer.
  • Hole transport layer a NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 50 nm.
  • Light-emitting layer 3G1-pyridine layer represented by formula (11-1) as a host material is doped with Ir (ppy) represented by formula (24) as a guest material (light-emitting material) Formed, thick
  • Hole blocking layer BCP layer represented by formula (44) having a thickness of lOnm.
  • Electron transport layer an Alq layer represented by the formula (29) having a thickness of 30 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer Silver layer of thickness lOnm.
  • Figs. 1 to 3 are graphs showing the relationship between applied voltage and current density
  • Figs. 2 and 5 are graphs showing the relationship between current density and external quantum efficiency
  • Figs. 3 and 6 are emission spectra of the device. It is a graph which shows the result of having measured.
  • the organic EL element has a high light emission efficiency with an external quantum efficiency close to 10%. It was confirmed that the emission efficiency can be further improved by increasing the amount of doping of the light emitting material to 10% by weight.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 10% by weight of the total amount of 3G1-pyridine represented by the formula (11-1) and the light emitting material.
  • Anode lOnm ITO layer.
  • Hole transport layer A layer of TPD represented by the formula (52) having a thickness of 50 nm.
  • Light-emitting layer 3G1-pyridine layer represented by formula (11-1) as a host material is doped with Ir (ppy) represented by formula (24) as a guest material (light-emitting material) Formed, thick
  • Hole blocking layer a BCP layer represented by the formula (44) having a thickness of 10 nm.
  • Electron transport layer an Alq layer represented by the formula (29) having a thickness of 30 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer 10 nm thick silver layer.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency
  • FIG. 9 shows the results of measuring the emission spectrum of the device. It is a graph. As is clear from these figures, according to the configuration of Example 2, It was confirmed that the organic EL device can emit green light with high luminous efficiency exceeding 10%.
  • Each of the following layers was formed on a glass substrate in order by a vacuum vapor deposition method to produce an organic EL device having an electroluminescent layer having a three-layer laminated structure.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 10% by weight of the total amount of 3G1-pyridine represented by the formula (11-1) and the light emitting material.
  • Anode lOnm thick ITO layer.
  • Hole transport layer A layer of TPD represented by the formula (52) having a thickness of 50 nm.
  • Light-emitting layer 3G1-pyridine layer represented by formula (11-1) as a host material is doped with Ir (ppy) represented by formula (24) as a guest material (light-emitting material) Formed, thick
  • Electron transport layer a layer of Bphen represented by the formula (43) having a thickness of 40 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer 10 nm thick silver layer.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency
  • FIG. 12 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device. It is. As is clear from these figures, according to the configuration of Example 3, it was confirmed that the organic EL device can emit green light with high external light efficiency and close to 10% and high light emission efficiency.
  • the following layers were sequentially formed by vacuum deposition to produce an organic EL device having an electroluminescent layer having a four-layer structure.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was set to 6% by weight of the total amount of 2,6G1-pyridine and the light emitting material represented by the formula (12-1).
  • Anode lOnm ITO layer.
  • Hole transport layer a NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 50 nm.
  • Luminescent layer Ir (ppy) represented by the formula (24) is used as a guest material (luminescent material) in the layer of 2,6G1-pyridine represented by the formula (12-1) as the host material. Formed by doping
  • Hole blocking layer BCP layer represented by formula (44) having a thickness of lOnm.
  • Electron transport layer an Alq layer represented by the formula (29) having a thickness of 30 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer Silver layer of thickness lOnm.
  • FIG. 13 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density
  • FIG. 14 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency
  • FIG. 15 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device. It is. As is clear from these figures, according to the configuration of Example 4, it was confirmed that the organic EL device can emit green light with high external efficiency and a high light emission efficiency close to 10%.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 6% by weight of the total amount of 2, 2 ′ G1-pyridine and the light emitting material represented by the formula (13-1).
  • Anode lOnm ITO layer.
  • Hole transport layer a NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 50 nm.
  • Light-emitting layer Ir (ppy) represented by formula (24) as a guest material (light-emitting material) in the layer of 2, 2 'G1—pyridine force represented by formula (13-1) as a host material )
  • Hole blocking layer BCP layer represented by formula (44) having a thickness of lOnm.
  • Electron transport layer an Alq layer represented by the formula (29) having a thickness of 30 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer 10 nm thick silver layer.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency
  • FIG. 18 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device. It is. As is clear from these figures, according to the configuration of Example 5, it was confirmed that the organic EL device can emit green light with high external light efficiency and close to 10% and high light emission efficiency.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 10% by weight of the total amount of 3G1-pyridine represented by the formula (11-1) and the light emitting material.
  • Anode lOnm thick ITO layer.
  • Hole transport layer a NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 40 nm.
  • Electron blocking layer mCP layer represented by the formula (56) having a thickness of 10 nm.
  • Luminescent layer formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (luminescent material) in the 3G1-pyridine power layer represented by formula (11-1) as a host material A 20-thick layer.
  • Electron transport layer a layer of Bphen represented by formula (43) having a thickness of 40 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer 10 nm thick silver layer.
  • the organic EL element can be blue with an external quantum efficiency of more than 10% and high luminous efficiency. It was confirmed that light can be emitted.
  • the following layers were sequentially formed by vacuum deposition to produce an organic EL device having an electroluminescent layer having a laminated structure of 5 layers.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was 10% by weight of the total amount of 3G1-pyridine represented by the formula (11-1) and the light emitting material.
  • Anode lOnm ITO layer.
  • Hole transport layer a NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 40 nm.
  • Electron blocking layer A layer of mCP represented by the formula (56) having a thickness of lOnm.
  • Luminescent layer formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (luminescent material) in the 3G1-pyridine power layer represented by formula (11-1) as a host material A 20-thick layer.
  • Hole blocking layer Layer of 3G1 pyridine represented by formula (11_1) with a thickness of lOnm
  • Electron transport layer an Alq layer represented by the formula (29) having a thickness of 30 nm.
  • Cathode A layer of magnesium silver alloy with a thickness of lOOnm.
  • Protective layer Silver layer of thickness lOnm.
  • FIG. 22 is a graph showing the relationship between applied voltage and current density
  • FIG. 23 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency
  • FIG. 24 is a graph showing the results of measuring the emission spectrum of the device. It is. As is clear from these figures, according to the configuration of Example 7, it was confirmed that the organic EL element can emit blue light with high external light efficiency and close to 10%.
  • the following layers were sequentially formed by vacuum deposition to produce an organic EL device having an electroluminescent layer having a four-layer structure.
  • the doping amount (content ratio) of the light emitting material in the light emitting layer was set to 6% by weight of the total amount of CBP and the light emitting material represented by the formula (51).
  • Hole injection layer A CuPC layer represented by the formula (55) having a thickness of lOnm.
  • Hole transport layer a NPD layer represented by the formula (53) having a thickness of 30 nm.
  • Light-emitting layer 30 nm thick, formed by doping FIrpic represented by formula (21) as a guest material (light-emitting material) in a layer made of CBP represented by formula (51) as a host material Layer of
  • Electron transport layer a layer made of BAlq represented by the formula (45) having a thickness of 30 nm.
  • Cathode Layer of lithium fluoride with a thickness of lOOnm.
  • Cathode Aluminum layer with a thickness of lOOnm.
  • FIG. 25 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency. As can be seen from the figure, according to the configuration of Comparative Example 1, it was confirmed that the organic EL element had a low external quantum efficiency of about 5.7% and could not emit light with high luminous efficiency.

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Abstract

　単層の、または２層以上の積層構造を有する電界発光層に、式(1)： 〔式中、Ａｒ1はアリール基、ｍは１～５の整数を示す。Φは、式(1a)： （式中、Ａｒ2はアリール基、ｐは１～５の整数を示す。） または、式(1b)： （式中、Ａｒ3はアリール基、ｑは１～５の整数を示す。） で表される基を示し、ｎは０～２の整数を示す。〕 で表されるピリジン誘導体を含有させてなり、発光効率、発光輝度および耐久性に優れ、特に、青色の発光効率、発光輝度を、他の色と同等まで向上し、しかも耐久性にも優れた有機ＥＬ素子である。                                                                               

Description

明 細 書
有機エレクト口ルミネッセンス素子
技術分野
[0001] 本発明は、有機エレクト口ルミネッセンス素子に関するものである。
背景技術
[0002] 自己発光型であるため、ノ ックライトを必要とする液晶ディスプレイよりもさらに薄い ディスプレイ装置を作ることができるだけでなぐこれまでよりも薄型のバックライトとし て、液晶ディスプレイの薄型化をも可能とし、し力もプラズマディスプレイよりも構造が 簡単である等、様々な利点を有することから、薄膜型の有機エレクト口ルミネッセンス 素子 (以下「有機 EL素子」と略記する場合がある）が、次世代技術として注目されて いる。
[0003] 有機 EL素子としては、最初、アントラセン等の有機蛍光体の単結晶や蒸着膜を、 陰極と陽極とで挟んだ構造を有する素子が検討されたが、その後、電子と正孔との 再結合効率を向上して、素子の発光効率を高めるために、リン光性または蛍光性を 有する発光材料、電子輸送能を有する電子輸送材料、正孔輸送能を有する正孔輸 送材料、成膜性を有するバインダ等、それぞれの機能に優れた化合物を複合的に用 いた、単層の、あるいは 2層以上の積層構造を有する機能分離型の電界発光層を備 えたものが、広く研究されている。
[0004] 例えば、下記非特許文献 1にお!/、ては、電子輸送材料を含む電子輸送層と、正孔 輸送材料を含む正孔輸送層とを積層した 2層構造の電界発光層を備え、このうち電 子輸送層に発光層としての機能を持たせた有機 EL素子が提案されている。素子の 構成は、陰極 Z電子輸送層 Z正孔輸送層 Z陽極 Z基板である。
この有機 EL素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を電子輸 送層に注入する働きをすると共に、陰極カゝら電子輸送層に注入された電子が正孔と 再結合せずに陽極に逃げるのを阻止して、電子輸送層内に封じ込めるためにも機能 する。そのため、電子輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる 。そして、当該電子輸送層中に含まれる電子輸送材料等を効率よく発光させて、有 機 EL素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
[0005] また、下記非特許文献 2にお 、ては、上記 2層構造を有する電界発光層にお 、て、 逆に、正孔輸送層も発光層となりうることが示されている。素子の構成は、同じぐ陰 極 Z電子輸送層 Z正孔輸送層 Z陽極 Z基板である。
この有機 EL素子においては、電子輸送層が、陰極から注入された電子を正孔輸 送層に注入する働きをすると共に、陽極カゝら正孔輸送層に注入された正孔が電子と 再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、正孔輸送層内に封じ込めるためにも機能 する。そのため、正孔輸送層内で、電子と正孔とを効率よく再結合させることができる 。そして、当該正孔輸送層中に含まれる正孔輸送材料等を効率よく発光させて、有 機 EL素子の発光効率を向上すると共に、その駆動電圧を低下させることができる。
[0006] さらに、下記非特許文献 3においては、電子輸送層と正孔輸送層との間に、発光材 料を含む発光層を挟んだ 3層構造の電界発光層を備えた有機 EL素子が提案されて いる。素子の構成は、陰極 Z電子輸送層 Z発光層 Z正孔輸送層 Z陽極 Z基板であ る。
この有機 EL素子においては、正孔輸送層が、陽極から注入された正孔を発光層 に注入する働きをすると共に、陰極力 発光層に注入された電子が正孔と再結合せ ずに陽極に逃げるのを阻止して、発光層内に封じ込めるために機能する。また、電子 輸送層が、陰極カゝら注入された電子を発光層に注入する働きをすると共に、陽極か ら発光層に注入された正孔が電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止して、発光 層内に封じ込めるために機能する。そのため、上で述べた 2層構造のものに比べて、 発光層内での電子と正孔の再結合効率を向上させて、有機 EL素子の発光効率をさ らに向上し、かつ駆動電圧をより一層、低下させることができる。
[0007] これらの有機 EL素子にぉ 、て、電子輸送材料としては、ォキサジァゾール類、トリ ァゾール類が、また、正孔輸送材料としては、トリフエ-ルァミン誘導体等の芳香族第 3級ァミン類が、それぞれ一般的に用いられる。また、発光材料としては、リン光性も しくは蛍光性を有する有機金属錯体ゃ有機金属化合物等が用いられる。
また、リン光性の発光材料は、一般に、成膜性が低ぐしかも励起状態で自己消光 を起こしやすいことから、有機 EL素子の発光効率が低くなる傾向にあり、それを防止 して発光効率を向上するために、例えば、フエ-ルカルバゾール誘導体等をホスト材 料として使用し、このホスト材料中に、リン光性の発光材料をゲスト材料として分散さ せて発光層を形成することも行われる。
[0008] また、下記特許文献 1〜4には、それぞれ、ピリジンを基本骨格とするピリジン誘導 体が、有機 EL素子の電子輸送材料等として有用であることが記載されている。
非特許文献 1 : C. W. Tang and S. A. VanSlyke; Appl. Phys. Lett. , 51 (1987) 913 非特許文献 2 : C. Adachi, T. Tsutsui and S. Saito; Appl. Phys. Lett. , 55 (1989) 148 9
非特許文献 3 : C. Adachi, S. Tokito, T. Tsutsui and S. Saito; Jpn. J. Appl. Phys. , 27 (1988) L269
特許文献 1：特開平 7— 285937号公報
特許文献 2：特開 2001 - 97950号公報
特許文献 3 :特開 2003— 17268号公報
特許文献 4:特開 2005— 26221号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 有機 EL素子を用いて、液晶ディスプレイ等に代わる新たなディスプレイ装置を作製 するためには、それぞれ、赤、緑、青の光の三原色に発光する有機 EL素子の構成を 有する微小な発光セルを、ディスプレイのドットごとに配列すること等が考えられる。そ のためには、赤、緑、および青の各色の発光セルを構成する有機 EL素子力 ほぼ同 じ発光効率、発光輝度で発光することが肝要である。
[0010] しかし、現在、緑色および赤色については、上記ディスプレイ装置等を実現するた めに必要な高 ヽ発光効率、発光輝度を有する素子を構成しうる発光材料や発光層 が既に実用化されているものの、青色については、緑色や赤色と同等の発光効率、 発光輝度を有するものが開発されて 、な 、のが現状である。
例えば、青色発光の発光層として一般的に知られている、式 (51) :
[0011] [化 1]
Figure imgf000006_0001
[0012] で表される 4, 4' ージ（Ν—力ルバゾリル）ビフエ-ルく CBP〉をホスト材料として用い て、このホスト材料力もなる層中に、ゲスト材料として、式 (21) :
[0013] [化 2]
Figure imgf000006_0002
[0014] で表されるイリジウム (III)ビス〔（4, 6—ジ一フルオロフェ -ル）一ピリジナトー N, C2 〕 ピコリナートく FIrPic〉を分散させた構造を有する発光層を備えた有機 EL素子の量子 効率は、後述する比較例 1の結果からも明らかなように 5. 7%程度であり、発光効率 の更なる向上が求められる。
また、有機 EL素子は、長時間、発光させると発光輝度が大きく低下するという問題 があり、安定性の向上と長寿命化も大きな課題である。そして、この課題を解決する ために、電界発光層を構成する各層の耐久性を向上することも求められる。
[0015] 本発明の目的は、発光効率、発光輝度および耐久性に優れた有機 EL素子、特に 、青色の発光効率、発光輝度を、他の色と同等まで向上し、し力も耐久性にも優れた 有機 EL素子を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0016] 請求項 1記載の発明は、単層の、または 2層以上の積層構造を有する電界発光層 と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入する ための陽極とを備える有機エレクト口ルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式
(1)：
[0017] [化 3]
Figure imgf000007_0001
[0018] 〔式中、 Ar1は置換基を有してもよいァリール基を示し、 mは 1〜5の整数を示す。 mが 2以上の整数であるとき、各々の Ar1は同じでも異なってもよい。 Φは、式 (la) :
[0019] [化 4]
Figure imgf000007_0002
[0020] (式中、 Ar2は置換基を有してもよいァリール基を示し、 pは 1〜5の整数を示す。 pが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar2は同じでも異なってもよい。 )
または、式 (lb) :
[0021] [化 5]
Figure imgf000007_0003
[0022] (式中、 Ar3は置換基を有してもよいァリール基を示し、 qは 1〜5の整数を示す。 qが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar3は同じでも異なってもよい。 )
で表される基を示し、 nは 0〜2の整数を示す。 nが 2であるとき、各々の Φは同じでも 異なってもよい。〕
で表されるピリジン誘導体を含有することを特徴とする有機エレクト口ルミネッセンス素 子である。
[0023] 請求項 2記載の発明は、ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4で、 かつ、 n力^である化合物である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子で ある。
請求項 3記載の発明は、ピリジン誘導体が、式 (11-1) :
[0024] [化 6]
Figure imgf000008_0001
[0027] で表される化合物力 なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 2記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子である。
請求項 4記載の発明は、ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4、 n が 1、 Φが式 (la)で表される基で、かつ、式 (la)中の Ar2がフ ニル基、 pが 4である化 合物である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子である。
[0028] 請求項 5記載の発明は、ピリジン誘導体が、式 (12-1) :
[0029] [化 8]
Figure imgf000009_0001
[0030] で表される化合物、および、式 (12-2) :
[0031] [化 9]
Figure imgf000009_0002
[0032] で表される化合物力 なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 4記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子である。
請求項 6記載の発明は、ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4、 n が 1、 Φが式 (lb)で表される基で、かつ、式 (lb)中の Ar3がフ ニル基、 qが 4である化 合物である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子である。
[0033] 請求項 7記載の発明は、ピリジン誘導体が、式 (13-1) :
[0034] [化 10]
Figure imgf000010_0001
[0035] で表される化合物である請求項 6記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子である。
請求項 8記載の発明は、ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4で、 かつ、 n力 SOであると共に、 4つの Ar1のうちの 2つに、式 (lc) :
[0036] [化 11]
Figure imgf000010_0002
[0037] (式中、 Ar4は置換基を有してもよいァリール基を示し、 rは 1〜5の整数を示す。 rが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar4は同じでも異なってもよい。 )
で表され、式中の Ar4がフエ-ル基、またはトリル基、 rが 4である基が 1つずつ置換し た化合物である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子である。
請求項 9記載の発明は、ピリジン誘導体が、式 (14-1) :
[0038] [化 12]
Figure imgf000011_0001
Figure imgf000011_0002
で表される化合物力 なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 8記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子である。
請求項 10記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式 (1)で表される ピリジン誘導体をホスト材料として含有する発光層を含む、 2層以上の積層構造を有 する請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子である。
[0042] 請求項 11記載の発明は、発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層 として、発光層と陰極との間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に 設けられる正孔輸送層のうちの少なくとも一方を備える請求項 10記載の有機エレクト 口ルミネッセンス素子である。
請求項 12記載の発明は、電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式 (1)で表される ピリジン誘導体をホスト材料として含有する単層の発光層である請求項 1記載の有機 エレクト口ルミネッセンス素子である。
[0043] 請求項 13記載の発明は、電界発光層が、式 (1)で表されるピリジン誘導体を電子輸 送材料として含有する電子輸送層を含む、 2層以上の積層構造を有する請求項 1記 載の有機エレクト口ルミネッセンス素子である。
請求項 14記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他 の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との 間に設けられる正孔輸送層とを備える請求項 13記載の有機エレクト口ルミネッセンス 素子である。
[0044] 請求項 15記載の発明は、電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他 の層として、電子輸送層と陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と 電子輸送層のうちの一方が発光層を兼ねる請求項 13記載の有機エレクト口ルミネッ センス素子である。 発明の効果
[0045] 発明者は、上記特許文献 1にも記載されているように、分子中にピリジンの骨格を 有するピリジン誘導体が電子輸送能を有することに着目し、このピリジン誘導体の構 造をモディファイして、前記課題を解決することを検討した。その結果、前記式 (1)で 表されるピリジン誘導体を使用すればよいことを見出した。
すなわち、式 (1)のピリジン誘導体は、分子中に含まれるピリジン骨格が持つ電子吸 引性によって、例えば、発光材料と共に発光層を形成するホスト材料として使用した 際に、発光材料と、キヤリャのトラップとなるェキサイプレックスを形成しない。また、式 (1)のピリジン誘導体は、分子中に、当該ピリジン骨格と直結したフエ-ル基を含む、 複数のァリール基を有するものの、ピリジン骨格力 これら複数のァリール基に亘る大 きな π電子共役系の形成を阻害するために機能することから、層中で、それぞれの ァリール基が、独立した芳香族化合物に近い挙動をする。例えば、ァリール基が全て フエニル基であるピリジン誘導体によって形成した層は、その融点以上では固体膜化 することが不可能な、ベンゼンの膜に近い機能を有するものとなる。そのため、式 (1) のピリジン誘導体は、エネルギーギャップが大きぐかつ量子効率が大きい。つまり、 ホスト材料としてのエネルギーレベルが高 、。
[0046] し力も、式 (1)のピリジン誘導体は、上記特許文献 1に記載されたものなど、従来のピ リジン誘導体に比べて相対的に分子量が大きぐ熱安定性に優れると共に、分子の 非対称性が大きく結晶性が低いことから、例えば、真空蒸着法等によって膜化する 際の成膜性にも優れている。したがって、式 (1)のピリジン誘導体をホスト材料として用 いて感光層を形成することにより、有機 EL素子の発光効率、発光輝度を、これまでよ りも向上することが可能となる。
[0047] また、上記のように各ァリール基は、発光層中で、それぞれ独立した芳香族化合物 に近い挙動をすることから、当該ァリール基として、発光材料の発光波長と近い発光 スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択すれば、素子の発光効率、発 光輝度を、さらに向上することもできる。特に、ァリール基として、ベンゼンに相当する フエニル基等の、青色の発光スペクトルを有する芳香族化合物に相当する基を選択 した式 (1)のピリジン誘導体を、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わせ て発光層を形成すれば、青色発光の有機 EL素子の発光効率および発光輝度を、 他の色の素子と同等程度まで向上することも可能である。
[0048] し力も、式 (1)のピリジン誘導体は、前記のように分子量が大きぐ特に、有機 EL素 子の常用温度範囲（およそ 130°C以下）内での熱安定性に優れていることから、当該 式 (1)のピリジン誘導体をホスト材料として使用すれば、発光層の、そして当該発光層 を有する有機 EL素子の、上記常用温度範囲内での耐久性を向上することもできる。 また、式 (1)のピリジン誘導体は良好な電子輸送能を有することから、当該ピリジン誘 導体を電子輸送材料として使用して電子輸送層を形成すると、電子輸送層の電子輸 送特性を向上させて、有機 EL素子の発光効率、発光輝度を向上させることができる 。また、電子輸送層の、そして有機 EL素子の耐久性を向上することもできる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、本発明の実施例 1で作製した、発光材料のドーピング量が 6重量％であ る発光層を含む電界発光層を備えた有機 EL素子における、印加電圧と電流密度と の関係を示すグラフである。
[図 2]図 2は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示す グラフである。
[図 3]図 3は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフであ る。
[図 4]図 4は、本発明の実施例 1で作製した、発光材料のドーピング量が 10重量％で ある発光層を含む電界発光層を備えた有機 EL素子における、印加電圧と電流密度 との関係を示すグラフである。
[図 5]図 5は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示す グラフである。
[図 6]図 6は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフであ る。
[図 7]図 7は、本発明の実施例 2で作製した有機 EL素子における、印加電圧と電流 密度との関係を示すグラフである。
[図 8]図 8は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示す グラフである。
[図 9]図 9は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフであ る。
[図 10]図 10は、本発明の実施例 3で作製した有機 EL素子における、印加電圧と電 流密度との関係を示すグラフである。
[図 11]図 11は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示 すグラフである。
[図 12]図 12は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフで ある。
[図 13]図 13は、本発明の実施例 4で作製した有機 EL素子における、印加電圧と電 流密度との関係を示すグラフである。
[図 14]図 14は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示 すグラフである。
[図 15]図 15は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフで ある。
[図 16]図 16は、本発明の実施例 5で作製した有機 EL素子における、印加電圧と電 流密度との関係を示すグラフである。
[図 17]図 17は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示 すグラフである。
[図 18]図 18は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフで ある。
[図 19]図 19は、本発明の実施例 6で作製した有機 EL素子における、印加電圧と電 流密度との関係を示すグラフである。
[図 20]図 20は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示 すグラフである。
[図 21]図 21は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフで ある。
[図 22]図 22は、本発明の実施例 7で作製した有機 EL素子における、印加電圧と電 流密度との関係を示すグラフである。
[図 23]図 23は、上記有機 EL素子における、電流密度と外部量子効率との関係を示 すグラフである。
[図 24]図 24は、上記有機 EL素子の、発光スペクトルを測定した結果を示すグラフで ある。
[図 25]図 25は、比較例 1で作製した有機 EL素子における、電流密度と外部量子効 率との関係を示すグラフである。
発明の実施の形態 [0050] 本発明の有機 EL素子は、前記のように、単層の、または 2層以上の積層構造を有 する電界発光層と、この電界発光層に電子を注入するための陰極と、電界発光層に 正孔を注入するための陽極とを備え、電界発光層が、式 (1) :
[0051] [化 14]
Figure imgf000016_0001
[0052] 〔式中、 Ar'は置換基を有してもよいァリール基を示し、 mは 1〜5の整数を示す。 mが
2以上の整数であるとき、各々の Ar1は同じでも異なってもよい。 Φは、式 (la) :
[0053] [化 15]
Figure imgf000016_0002
[0054] (式中、 ΑΓΊま置換基を有してもよいァリール基を示し、 ρは 1〜5の整数を示す。 ρが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar2は同じでも異なってもよい。 )
または、式 (lb) :
[0055] [化 16]
Figure imgf000016_0003
[0056] (式中、 Arは置換基を有してもよいァリール基を示し、 qは 1〜5の整数を示す。 qが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar3は同じでも異なってもよい。 )
で表される基を示し、 nは 0〜2の整数を示す。 nが 2であるとき、各々の Φは同じでも 異なってもよい。〕
で表されるピリジン誘導体を含有することを特徴とするものである。
[0057] 《ピリジン誘導体》
上記式 (1)で表されるピリジン誘導体において、 Ar^Ar3に相当するァリール基とし ては、例えばフエ-ル基、ナフチル基、ビフヱ-リル基、 o—テルフエ-ル基、アントリ ル基、フエナントリル基等が挙げられる。また、八 〜八!：3に相当するァリール基に置 換してもよい置換基としては、メチル基、ェチル基、 n—プロピル基、 i プロピル基、 n ブチル基、 i ブチル基、 s ブチル基、 t ブチル基、ペンチル基、へキシル基 等の、炭素数 1〜6のアルキル基や、式 (lc) :
[0058] [化 17]
Figure imgf000017_0001
[0059] (式中、 Ar4は置換基を有してもよいァリール基を示し、 rは 1〜5の整数を示す。 rが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar4は同じでも異なってもよい。 )
で表される基が挙げられる。置換基は、 1つのァリール基に対して 1つ以上、置換す ることができる。 Ar4に相当するァリール基としては、前記と同じ基が挙げられる。また 、 Ar4に相当するァリール基に置換してもよい置換基としては、前記と同じアルキル基 が挙げられる。
[0060] なお、八 〜八!：4に相当するァリール基としては、前述したようにフエ-ル基が好まし ぐその置換数 m、 p、 q、 rは、前記 1〜5の範囲内でも 4〜5、特に 4が好ましい。また 、 4つのフエ-ル基の置換位置は、式 (10) :
[0061] [化 18]
Figure imgf000017_0002
に示すように、中心のフエ-ル基の 2位、 3位、 4位および 5位であるのが好ましい。つ まり、式 (1)のピリジン誘導体としては、ピリジンと、上記式 (10)で表される基（2, 3, 4, 5—テトラフェニルフエニル基）を 1つの繰り返し単位として 1つ以上、有する化合物が 好ましい。 このような繰り返し単位を有するピリジン誘導体は、分子の非対称性が高 、ことから 、結晶性が低く成膜性に優れる上、ピリジン骨格の電子吸引性によるェキサイプレツ タスの形成を防止する効果や、ピリジン骨格による、 π電子共役系の形成を阻害する 効果などに優れており、し力も、多数のフエ二ル基を有することから、ホスト材料として のエネルギーレベルが高ぐまた、電子輸送材料としての電子輸送能にも優れている
。し力も、分子量が大きぐ熱安定性にも優れている。
[0063] 式 (1)で表されるピリジン誘導体の具体例としては、下記の各化合物が挙げられる。
式 (1)中の Ar1がフ -ル基、 mが 4で、かつ、 nが 0である、式 (11-1)で表される化合 物〈3G1—ピリジン〉や、式 (11-2)で表される化合物〈2G1—ピリジン〉（いずれも、ピリ ジン 1つと、式 (10)の繰り返し単位 1つとを有するもの）。
[0064] [化 19]
[0065] [化 20]
Figure imgf000018_0001
式 (1)中の Ar1がフエニル基、 mが 4、 nが 1、 Φが式 (la)で表される基で、かつ、式 (la )中の Ar2がフエ-ル基、 pが 4である、式 (12-1)で表される化合物〈2, 6G1—ピリジン〉 や、式 (12-2)で表される化合物〈3, 5G1—ピリジン〉（いずれも、ピリジン 1つと、式 (10) の繰り返し単位 2つとを有するもの）。 [0067] [化 21]
[0068] [化 22]
Figure imgf000019_0001
[0069] 式 (1)中の Ar1がフ ニル基、 mが 4、 nが 1、 Φが式 (lb)で表される基で、かつ、式 (lb )中の Ar3がフエ-ル基、 qが 4である、式 (13-1)で表される化合物〈2, 2' G1—ピリジ ン〉（ピリジン 2つと、式 (10)の繰り返し単位 2つとを有するもの）。
[0070] [化 23]
Figure imgf000019_0002
式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4で、かつ、 n力 0であると共に、 4つの Ar1のうちの 2つに、式 (lc)で表され、式中の Ar4がフエ二ル基、 rが 4である基が 1つずつ置換した 、式 (14-1)で表される化合物〈3G2—ピリジン〉や、この 3G2—ピリジンの最も外側の フエニル基に、置換基としてメチル基が 1つずつ置換した、式 (14-2)で表される化合 物〈3G2*—ピリジン〉（いずれも、ピリジン 1つと、式 (10)の繰り返し単位 3つとを有する もの)。
[化 24]
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0002
[0074] これらの具体的化合物は、いずれも、 "Homogeneous Palladium Catalyst Suppressi ng Pd Black Formation in Air uxidation of Alcohols fetsuo Iwasawa, Ma oto i，oku naga, Yasushi Obora, and Yasushi Tsuji; J. AM. CHEM. SOC. 2004, 126, 6554—655 5所載の方法によって合成することができる。
《有機 EL素子》
上記式 (1)のピリジン誘導体を含む電界発光層は、単層であってもよいし、 2層以上 の積層構造を有していてもよい。電界発光層が 2層以上の積層構造を有する場合、 式 (1)のピリジン誘導体は、発光層、正孔輸送層、および電子輸送層のいずれか 1層 、または 2層以上に含有させることができる。
[0075] このうち、発光層に式 (1)のピリジン誘導体を含有させる場合、当該発光層としては、 式 (1)のピリジン誘導体をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、リ ン光性または蛍光性を有する発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる 。力かる構造を有する発光層は、式 (1)のピリジン誘導体を、真空蒸着法等の気相成 長法や、当該式 (1)のピリジン誘導体を含む溶液を塗布して乾燥させる溶液塗布法等 の、種々の成膜法によって膜ィ匕した後、発光材料をドーピングして形成することがで きる。
[0076] 先に説明したように、式 (1)で表されるピリジン誘導体は、ホスト材料としてのェネル ギーレベルが高ぐかつ成膜性に優れると共に、熱安定性に優れていることから、上 記の構造を有する発光層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機 EL素子は、 発光効率、発光輝度が高ぐかつ耐久性に優れたものとなる。また、式 (1)のピリジン 誘導体として、前記式 (11-1)〜(： 14-1)のいずれかで表される化合物等の、八 〜八!：4 に相当するァリール基がいずれもフエ-ル基である化合物など、青色の発光スぺタト ルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わ せれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光 輝度を有する青色発光の有機 EL素子を形成することもできる。式 (1)で表されるピリ ジン誘導体、および発光材料は、発光の波長等を調整するために、それぞれ、 2種 以上を併用してもよい。
[0077] 発光層における、発光材料の含有割合は、式 (1)のピリジン誘導体と発光材料との 総量の 0. 1〜30重量％であるのが好ましぐ 0. 1〜10重量％であるのがさらに好ま しい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および発光輝度 が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場合には、相 対的に、式 (1)のピリジン誘導体の量が不足するため、却って、素子の発光効率およ び発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、素子の耐久 性が低下するおそれもある。
[0078] 発光材料としては、リン光性もしくは蛍光性を有する種々の、有機金属錯体ゃ有機 金属化合物等がいずれも使用可能である。リン光性の発光材料としては、例えば、ィ リジゥム (Ir)、白金 (Pt)、ルテニウム (Ru)、オスミウム (Os)等の白金族元素や、金（ Au)を含む有機金属錯体が挙げられる。このうち、白金を含む有機金属錯体として は、例えば、 2, 3, 7, 8, 12, 13, 17, 18—オタタエチル— 12H, 23H—ポルフイジ ン白金、〔2— (4' , 6' —ジフルオロフェ -ル）—ピリジナト—N, 〕白金等が挙 げられる。
[0079] また、イリジウムを含む有機金属錯体としては、例えば、式 (21)で表されるイリジウム ( III)ビス〔（4, 6—ジフルオロフェ -ル）—ピリジナト—N, C2 〕ピコリナートく FIrpic〉、 式 (22)で表されるイリジウム (III)ビス（4' , 6' —ジフルオロフェ-ルピリジナト）テトラ キス（1—ピラゾリル）ボラートく FIr6〉、式 (23)で表されるビス〔2— (3, 5—ビストリフル ォロメチル—フエ-ル）—ピリジナト—N, C2 〕イリジウム (III)ピコリナ一 H(CF ppy)
3 2
Ir (pic)〉〔以上、青色発光〕、式 (24)で表される fac—トリス—（2—フエ-ルビリジン)ィ リジゥム (III)〈Ir (ppy)〉、式 (25)で表されるビス（2—フエ-ルビリジン)イリジウム (III)ァ
3
セチルァセトナートく Ppy Ir (acac) >〔以上、緑色発光〕、式 (26)で表されるビス（2—フ
2
ヱニルベンゾチアゾラト—N， C2 )イリジウム (III)ァセチルァセトナートく Bt lr (acac)
2
>〔黄色発光〕、式 (27)で表されるビス〔2— {2' 一べンゾ (4, 5— a)チェニル)ピリジナ ト— N, C3 〕イリジウム (III)ァセチルァセトナートく Btp lr (acac)〉、式 (28)で表される
2
イリジウム (III)ビス（ジベンゾ [f, h]キノザリン）ァセチルァセトナート〈Ir (DBQ) (acac)
2
>〔以上、赤色発光〕等が挙げられる。
[0080] [化 26]
Figure imgf000023_0001
[0081] [化 27]
Figure imgf000023_0002
[0082] [化 28]
Figure imgf000023_0003
[0083] [化 29]
Figure imgf000023_0004
[0084] [化 30]
Figure imgf000024_0001
[0085] [化 31]
Figure imgf000024_0002
[0086] [化 32]
Figure imgf000024_0003
[0087] [化 33]
Figure imgf000024_0004
[0088] また、蛍光性の発光材料としては、例えば、式 (29)で表されるトリス（8—キノリノラー ト)アルミニウム (ΙΠ)錯体く Alq >〔緑色発光〕等が挙げられる。 [0089] [化 34]
Figure imgf000025_0001
[0090] また、発光層には、当該発光層の発光波長を調整するために、レーザー色素等を ドーピングすることもできる。レーザー色素としては、例えば、式 (31)で表される 4 （ジ シァノメチレン） 2—メチル 6— (ュロリジン一 4—ィル一ビュル） 4H—ピランく D CM2)〔赤色発光〕、式 (32)で表されるクマリン 6〔緑色発光〕、式 (33)で表されるペリレ ン〔青色発光〕等が挙げられる。
[0091] [化 35]
Figure imgf000025_0002
[0092] [化 36]
Figure imgf000025_0003
[0093] [化 37]
Figure imgf000025_0004
[0094] 発光層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 5〜30nmであるのがさらに好まし い。発光層の膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり、逆に、こ の範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
発光層と共に、積層構造の電界発光層を構成する他の層としては、発光層と陰極と の間に設けられる電子輸送層や、発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層等が 挙げられる。このうち、電子輸送層を形成する電子輸送材料としては、例えば、式 (41) で表される 2— (4' t ブチルフエ-ル )ー 5—（4グ ービフエ-ル） 1, 3, 4—ォキ サジァゾールく PBD〉、式 (42)で表される 3—（4ービフエ-ルイル）ー4 フエ-ルー 5 — (4— t ブチルフエ-ル）— 1, 2, 4 トリァゾールく TAZ〉、式 (43)で表される 4, 7 —ジフエ-ル一 1, 10 フエナントリロンく Bphen〉、式 (44)で表される 2, 9 ジメチル —4, 7 ジフエ-ル一 1, 10 フエナントリロンく BCP〉、式 (45)で表されるビス（2—メ チル一 8 キノリノラート一 N1, 08)— (1, 1' —ビフエ-ルー 4—ォラート）アルミ- ゥムく BA1Q〉等が挙げられる。また、前記式 (29)で表される Alqも、電子輸送材料と
2 3 して使用することができる。
[0095] [化 38]
[0096] [化 39]
Figure imgf000026_0001
[0097] [化 40]
Figure imgf000027_0001
[0098] [化 41]
Figure imgf000027_0002
[0099] [化 42]
Figure imgf000027_0003
[0100] 電子輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の電子輸送層と、それを補助 する電子注入層、正孔阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、電子注 入層は、電子輸送層と陰極との間に設けられて、陰極から電子輸送層への電子の注 入を補助するための層であって、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、電子 の注入を補助する機能に優れた、上記式 (45)で表される BA1Q等によって形成する
2
のが好ましい。
[0101] また、正孔阻止層は、電子輸送層と発光層との間に設けられて、陽極から発光層に 注入された正孔力 電子と再結合せずに陰極に逃げるのを阻止するための層であつ て、上記例示の各種電子輸送材料のうち、特に、正孔を阻止する機能に優れた、上 記式 (42)で表される TAZや、式 (43)で表される Bphen、式 (44)で表される BCP等によ つて形成するのが好まし 、。
[0102] 単層の電子輸送層や、積層構造の電子輸送層を構成する各層は、それぞれ、真 空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単 層の電子輸送層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 5〜20nmであるのがさら に好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が不十分にな つたり、正孔の閉じ込め効果が不十分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を 超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
[0103] また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、 l〜20n mであるのが好ましぐ 5〜： LOnmであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこ の範囲未満では、電子注入効率が不十分になったり、正孔の閉じ込め効果が不十 分になったりするおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇 するおそれがある。
[0104] また、電子注入層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 5〜20nmであるのが さらに好ましい。電子注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子注入層による、 陰極力 電子輸送層に電子を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に 、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
さらに、正孔阻止層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 5〜20nmであるの 力 Sさらに好ましい。正孔阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔阻止層による 、正孔が陰極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、こ の範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
[0105] 発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する正孔輸送層のもとになる正孔輸 送材料としては、例えば、式 (51)で表される 4, 4' —ジ (N—カルバゾリル）ビフエ- ルく CBP〉、式 (52)で表される N, N' —ジフエ-ルー N, N' —ビス（3—メチルフエ- ル） 1 , 1/ —ビフエ-ル一 4, 4' —ジァミンく TPD〉、式 (53)で表される 4, 4' —ビ ス〔?^一 （1一ナフチル）一N—フエ-ルァミノ〕ビフエ-ル〈a—NPD〉、式 (54)で表さ れる 4, 4' , A" —トリス〔?^— (3—メチルフエ-ル）— N フエ-ルァミノ〕トリフエ-ル ァミンく m—MTDATA〉等が挙げられる。
[0106] [化 43]
Figure imgf000029_0001
Figure imgf000029_0002
Figure imgf000029_0003
[0109] [化 46]
Figure imgf000030_0001
[0110] 正孔輸送層は単層であってもよいし、本来的な意味の正孔輸送層と、それを補助 する正孔注入層、電子阻止層等との積層構造を有していてもよい。このうち、正孔注 入層は、正孔輸送層と陽極との間に設けられて、陽極カゝら正孔輸送層への電子の注 入を補助するための層であって、特に、正孔の注入を補助する機能に優れた、上記 式 (51)〜(54)で表される各化合物や、式 (55)で表される銅フタロシアニン (CuPC)等 によって形成するのが好ま 、。
[0111] [化 47]
Figure imgf000030_0002
[0112] また、電子阻止層は、正孔輸送層と発光層との間に設けられて、陰極から発光層に 注入された電子力 正孔と再結合せずに陽極に逃げるのを阻止するための層であつ て、特に、正孔を阻止する機能に優れた、式 (56)で表される 1, 3—ジ (N—力ルバゾリ ル）フ -ル (mCP)等によって形成するのが好まし!/、。
[0113] [化 48]
Figure imgf000031_0001
[0114] 単層の正孔輸送層や、積層構造の正孔輸送層を構成する各層は、それぞれ、真 空蒸着法等の気相成長法や、溶液塗布法等によって形成することができる。また、単 層の正孔輸送層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 5〜20nmであるのがさら に好ましい。正孔輸送層の膜厚がこの範囲未満では、正孔注入効率が低下するお それがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
[0115] また、積層構造の正孔輸送層のうち、本体としての正孔輸送層の膜厚は、 l〜20n mであるのが好ましぐ 5〜： LOnmであるのがさらに好ましい。正孔輸送層の膜厚がこ の範囲未満では、正孔注入効率が低下するおそれがあり、逆に、この範囲を超える 場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
また、正孔注入層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 5〜20nmであるのが さらに好ましい。正孔注入層の膜厚がこの範囲未満では、当該正孔注入層による、 陽極力 正孔輸送層に正孔を注入する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に 、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
[0116] さらに、電子阻止層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 2〜50nmであるの 力 Sさらに好ましい。電子阻止層の膜厚がこの範囲未満では、当該電子阻止層による 、電子が陽極に逃げるのを阻止する効果が十分に得られないおそれがあり、逆に、こ の範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
積層構造を有する電界発光層のうち、電子輸送層に式 (1)のピリジン誘導体を含有 させる場合、当該電子輸送層としては、式 (1)のピリジン誘導体を、真空蒸着法等の 気相成長法や、溶液塗布法等によって膜化した層が挙げられる。
[0117] 先に説明したように、式 (1)で表されるピリジン誘導体が、電子輸送能に優れ、かつ 成膜性に優れると共に、熱安定性に優れていることから、上記の構造を有する電子 輸送層を含む、積層構造の電界発光層を備えた有機 EL素子は、発光効率、発光輝 度が高ぐかつ耐久性に優れたものとなる。
式 (1)のピリジン誘導体を含有する上記の電子輸送層は、単層で、発光層や正孔輸 送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよいし、先に説明した電子注入層や正 孔阻止層と組み合わせて積層構造の電子輸送層として、発光層ゃ正孔輸送層と組 み合わせて電界発光層を構成してもよい。また、式 (1)のピリジン誘導体は、正孔を阻 止する機能にも優れることから、当該式 (1)のピリジン誘導体を含む正孔阻止層を、他 の電子輸送材料からなる電子輸送層等と組み合わせて積層構造の電子輸送層を形 成し、それを、発光層ゃ正孔輸送層と組み合わせて電界発光層を構成してもよい。
[0118] 電子輸送層と組み合わせる発光層としては、前記の、式 (1)のピリジン誘導体を含む 発光層が挙げられる他、従来公知の種々の構成を有する発光層を組み合わせること ちでさる。
すなわち、式 (51)で表される CBPや、式 (56)で表される mCP、あるいは式 (57) :
[0119] [化 49]
Figure imgf000032_0001
[0120] で表される 2, 2' —ジメチル— 4, 4' —ジ（N—カルバゾリル）ビフエ-ルく CDBP〉 等のフ 二ルカルバゾール誘導体、式 (58) :
[0121] [化 50]
Figure imgf000032_0002
[0122] で表されるジフエ-ルジ（o—トリル）シランく UGH1〉、式 (59)：
[0123] [化 51]
Figure imgf000033_0001
[0124] で表される p—ビス（トリフエ-ルシリル）ベンゼンく UGH2〉等のァリールシラン化合物 等をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料として、前記例示の各種の 発光材料を分散させた構造を有する発光層を組み合わせることができる。
また、正孔輸送層としては、前記例示の単層構造の、または積層構造の正孔輸送 層を組み合わせることができる。
[0125] 式 (1)のピリジン誘導体を含有する電子輸送層を含む電界発光層の具体例としては 、当該電子輸送層と正孔輸送層の 2層構造 (正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単 層でも積層構造でもよい)で、いずれか一方が発光層を兼ねるものや、電子輸送層と 発光層と正孔輸送層の 3層構造 (正孔輸送層、電子輸送層はそれぞれ単層でも積層 構造でもよ 、）を有するもの等が挙げられる。
[0126] 単層の電子輸送層の膜厚は、 l〜50nmであるのが好ましぐ 20〜50nmであるの 力 Sさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこの範囲未満では、電子注入効率が低下す るおそれがあり、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがあ る。
また、積層構造の電子輸送層のうち、本体としての電子輸送層の膜厚は、 l〜50n mであるのが好ましぐ 5〜20nmであるのがさらに好ましい。電子輸送層の膜厚がこ の範囲未満では、電子注入効率が低下するおそれがありおそれがあり、逆に、この 範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
[0127] 式 (1)のピリジン誘導体を含む単層の電界発光層は、前記積層構造の電界発光層 に含まれる発光層と同様に構成することができる。すなわち、単層の電界発光層とし ては、式 (1)のピリジン誘導体をホスト材料として用いて形成した層中に、ゲスト材料と して、前記例示の各種の発光材料を分散させた構造を有する層等が挙げられる。 式 (1)で表されるピリジン誘導体力 先に説明したように、ホスト材料としてのェネル ギーレベルが高ぐかつ成膜性に優れると共に、熱安定性に優れていることから、上 記の構造を有する単層の電界発光層を備えた有機 EL素子は、発光効率、発光輝度 が高ぐかつ耐久性に優れたものとなる。
[0128] また、式 (1)のピリジン誘導体として、前記式 (11-1)〜(： 14-1)の 、ずれかで表される化 合物等の、式 (1)中のァリール基がフエニル基である化合物など、青色の発光スぺタト ルを有する化合物を選択して、ゲスト材料としての青色発光の発光材料と組み合わ せれば、赤色や緑色などの他の色の素子と同等レベルの高い発光効率および発光 輝度を有する青色発光の有機 EL素子を形成することもできる。
[0129] 力かる構造を有する単層の電界発光層は、式 (1)のピリジン誘導体を、真空蒸着法 等の気相成長法や、当該式 (1)のピリジン誘導体を含む溶液を塗布して乾燥させる溶 液塗布法等の、種々の成膜法によって膜ィ匕した後、発光材料をドーピングして形成 することができる。
単層の電界発光層における、発光材料の含有割合は、式 (1)のピリジン誘導体と発 光材料との総量の 0. 1〜30重量％であるのが好ましぐ 0. 1〜10重量％であるのが さらに好ましい。発光材料の含有割合がこの範囲未満では、素子の発光効率および 発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがあり、この範囲を超える場 合には、相対的に、式 (1)のピリジン誘導体の量が不足するため、却って、素子の発 光効率および発光輝度が低下して、十分な発光が得られないおそれがある。また、 素子の耐久性が低下するおそれもある。
[0130] 単層の電界発光層の膜厚は、 10〜200nmであるのが好ましぐ 50〜100nmであ るのがさらに好ましい。膜厚がこの範囲未満では、発光効率が低下するおそれがあり 、逆に、この範囲を超える場合には、駆動電圧が上昇するおそれがある。
以上で説明した積層構造の電界発光層のうち、式 (1)で表されるピリジン誘導体を 含む層や、単層の電界発光層には、本発明の効果を阻害したり低下させたりしない 範囲で、各層にお 、てピリジン誘導体と同じ機能をする他の化合物を添加してもよ ヽ 。すなわち、積層構造の電界発光層のうち発光層ゃ正孔輸送層、単層構造の電界 発光層には、式 (1)のピリジン誘導体と共に、ホスト材料として機能する、式 (51)、 (56) 〜(59)で表される化合物等を含有させてもよい。また、積層構造の電界発光層のうち 電子輸送層には、式 (1)のピリジン誘導体と共に、式 (29)、（41)〜(44)で表される化合 物を含有させてもよい。
[0131] 上記電界発光層と共に有機 EL素子を構成する陰極としては、電界発光層への電 子の注入効率を向上することを考慮すると、仕事関数の小さい材料力 なるものが好 ましぐ例えば、マグネシウム、ァノレミニゥム、リチウム、インジウム、マグネシウムーァ ルミ-ゥム合金、マグネシウム一銀合金、アルミニウム一リチウム合金等力もなる薄膜 力 陰極として好適に使用される。また、陰極上には、銀等からなる保護層を形成し てもよい。
[0132] また、陽極としては、電界発光層への正孔の注入効率を向上することを考慮すると 、逆に仕事関数の大きい材料力もなるものが好ましい。また、電界発光層からの光を 素子の外部へ効率よく取り出すことも併せて考慮すると、陰極としては、例えばインジ ゥム—スズ複合酸ィ匕物 (ITO)からなる薄膜が好適に使用される。
実施例
[0133] 〈実施例 1〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 4 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン と発光材料との総量の 6重量％、または 10重量％とした。
[0134] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔輸送層：厚み 50nmの、式 (53)で表される a NPDの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン力 なる層中に、ゲ スト材料 (発光材料）として、式 (24)で表される Ir (ppy)をドーピングして形成した、厚
3
み 20應の層。
[0135] 正孔阻止層：厚み lOnmの、式 (44)で表される BCPの層。
電子輸送層：厚み 30nmの、式 (29)で表される Alqの層。
3
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。
保護層：厚み lOnmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、発光材料のドーピ ング量を 6重量％としたものは、図 1〜3に示す結果が、また、ドーピング量を 10重量 %としたものは、図 4〜6に示す結果が得られた。なお、図 1、 4は、印加電圧と電流 密度との関係を示すグラフ、図 2、 5は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグ ラフ、図 3、 6は、素子の発光スペクトルを測定した結果を示すグラフである。これらの 図から明らかなように、実施例 1の構成によれば、発光材料のドーピング量が 6重量 %であっても、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%に近い、高い発光効率で、緑 色に発光できること、発光材料のドーピング量を 10重量％に増加させれば、発光効 率をさらに向上できることが確認された。
[0136] 〈実施例 2〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 4 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン と発光材料との総量の 10重量％とした。
[0137] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔輸送層：厚み 50nmの、式 (52)で表される TPDの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン力 なる層中に、ゲ スト材料 (発光材料）として、式 (24)で表される Ir (ppy)をドーピングして形成した、厚
3
み 20應の層。
[0138] 正孔阻止層：厚み 10nmの、式 (44)で表される BCPの層。
電子輸送層：厚み 30nmの、式 (29)で表される Alqの層。
3
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。
保護層：厚み 10nmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 7〜9に示す結果 が得られた。なお、図 7は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図 8は、電流 密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図 9は、素子の発光スペクトルを測定し た結果を示すグラフである。これらの図から明らかなように、実施例 2の構成によれば 、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%を超える、高い発光効率で、緑色に発光で きることが確認された。
[0139] 〈実施例 3〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 3 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン と発光材料との総量の 10重量％とした。
[0140] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔輸送層：厚み 50nmの、式 (52)で表される TPDの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン力 なる層中に、ゲ スト材料 (発光材料）として、式 (24)で表される Ir (ppy)をドーピングして形成した、厚
3
み 20應の層。
[0141] 電子輸送層：厚み 40nmの、式 (43)で表される Bphenの層。
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。
保護層：厚み 10nmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 10〜12に示す 結果が得られた。なお、図 10は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図 11 は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図 12は、素子の発光スペクトル を測定した結果を示すグラフである。これらの図から明らかなように、実施例 3の構成 によれば、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%に近い、高い発光効率で、緑色に 発光できることが確認された。
[0142] 〈実施例 4〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 4 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (12-1)で表される 2, 6G1—ピリ ジンと発光材料との総量の 6重量％とした。
[0143] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。 正孔輸送層：厚み 50nmの、式 (53)で表される a NPDの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (12-1)で表される 2, 6G1—ピリジン力 なる層中に 、ゲスト材料 (発光材料）として、式 (24)で表される Ir (ppy)をドーピングして形成した
3
、厚み 20nmの層。
[0144] 正孔阻止層：厚み lOnmの、式 (44)で表される BCPの層。
電子輸送層：厚み 30nmの、式 (29)で表される Alqの層。
3
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。
保護層：厚み lOnmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23 ± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 13〜15に示す 結果が得られた。なお、図 13は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図 14 は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図 15は、素子の発光スペクトル を測定した結果を示すグラフである。これらの図から明らかなように、実施例 4の構成 によれば、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%に近い、高い発光効率で、緑色に 発光できることが確認された。
[0145] 〈実施例 5〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 4 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (13-1)で表される 2, 2' G1—ピ リジンと発光材料との総量の 6重量％とした。
[0146] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔輸送層：厚み 50nmの、式 (53)で表される a NPDの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (13-1)で表される 2, 2' G1—ピリジン力 なる層中 に、ゲスト材料 (発光材料）として、式 (24)で表される Ir (ppy)をドーピングして形成し
3
た、厚み 20nmの層。
[0147] 正孔阻止層：厚み lOnmの、式 (44)で表される BCPの層。
電子輸送層：厚み 30nmの、式 (29)で表される Alqの層。
3
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。 保護層：厚み 10nmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23 ± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 16〜18に示す 結果が得られた。なお、図 16は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図 17 は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図 18は、素子の発光スペクトル を測定した結果を示すグラフである。これらの図から明らかなように、実施例 5の構成 によれば、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%に近い、高い発光効率で、緑色に 発光できることが確認された。
[0148] 〈実施例 6〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 4 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン と発光材料との総量の 10重量％とした。
[0149] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔輸送層：厚み 40nmの、式 (53)で表される a NPDの層。
電子阻止層：厚み 10nmの、式 (56)で表される mCPの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン力 なる層中に、ゲ スト材料 (発光材料）として、式 (21)で表される FIrpicをドーピングして形成した、厚み 20應の層。
[0150] 電子輸送層：厚み 40nmの、式 (43)で表される Bphenの層。
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。
保護層：厚み 10nmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23 ± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 19〜21に示す 結果が得られた。なお、図 19は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図 20 は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図 21は、素子の発光スペクトル を測定した結果を示すグラフである。これらの図から明らかなように、実施例 6の構成 によれば、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%を超える、高い発光効率で、青色 に発光できることが確認された。
[0151] 〈実施例 7〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 5 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン と発光材料との総量の 10重量％とした。
[0152] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔輸送層：厚み 40nmの、式 (53)で表される a NPDの層。
電子阻止層：厚み lOnmの、式 (56)で表される mCPの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (11-1)で表される 3G1—ピリジン力 なる層中に、ゲ スト材料 (発光材料）として、式 (21)で表される FIrpicをドーピングして形成した、厚み 20應の層。
[0153] 正孔阻止層：厚み lOnmの、式 (11_1)で表される 3G1 ピリジンの層
電子輸送層：厚み 30nmの、式 (29)で表される Alqの層。
3
陰極：厚み lOOnmの、マグネシウム 銀合金の層。
保護層：厚み lOnmの銀の層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23 ± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 22〜24に示す 結果が得られた。なお、図 22は、印加電圧と電流密度との関係を示すグラフ、図 23 は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフ、図 24は、素子の発光スペクトル を測定した結果を示すグラフである。これらの図から明らかなように、実施例 7の構成 によれば、有機 EL素子を、外部量子効率が 10%に近い、高い発光効率で、青色に 発光できることが確認された。
[0154] 〈比較例 1〉
ガラス基板上に、下記の各層を、順に、いずれも真空蒸着法によって成膜して、 4 層の積層構造を有する電界発光層を備えた有機 EL素子を作製した。なお、発光層 における発光材料のドーピング量 (含有割合）は、式 (51)で表される CBPと発光材料 との総量の 6重量％とした。 [0155] 陽極：厚み l lOnmの ITO層。
正孔注入層：厚み lOnmの、式 (55)で表される CuPCの層。
正孔輸送層：厚み 30nmの、式 (53)で表される a NPDの層。
発光層：ホスト材料としての、式 (51)で表される CBPからなる層中に、ゲスト材料 (発 光材料）として、式 (21)で表される FIrpicをドーピングして形成した、厚み 30nmの層
[0156] 電子輸送層：厚み 30nmの、式 (45)で表される BAlqからなる層。
2
陰極:厚み lOOnmの、フッ化リチウム力 なる層。
陰極：厚み lOOnmのアルミニウムの層。
上記有機 EL素子の、陰極および陽極を直流電源に接続して、室温（23± 1°C)の 大気中で、電界発光層に直流電圧を印加して発光させたところ、図 25に示す結果が 得られた。なお、図 25は、電流密度と外部量子効率との関係を示すグラフである。図 力も明らかなように、比較例 1の構成によれば、有機 EL素子を、外部量子効率が 5. 7%程度と 、う低 、発光効率でし力発光できな 、ことが確認された。

Claims

請求の範囲
単層の、または 2層以上の積層構造を有する電界発光層と、この電界発光層に電 子を注入するための陰極と、電界発光層に正孔を注入するための陽極とを備える有 機エレクト口ルミネッセンス素子であって、電界発光層が、式 (1) :
[化 52]
Figure imgf000042_0001
〔式中、 Ar1は置換基を有してもよいァリール基を示し、 mは 1〜5の整数を示す。 mが 2以上の整数であるとき、各々の Ar1は同じでも異なってもよい。 Φは、式 (la) :
[化 53]
Figure imgf000042_0002
(式中、 Ar2は置換基を有してもよいァリール基を示し、 pは 1〜5の整数を示す。 pが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar2は同じでも異なってもよい。 )
または、式 (lb) :
[化 54]
Figure imgf000042_0003
(式中、 Ar3は置換基を有してもよいァリール基を示し、 qは 1〜5の整数を示す。 qが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar3は同じでも異なってもよい。 )
で表される基を示し、 nは 0〜2の整数を示す。 nが 2であるとき、各々の Φは同じでも 異なってもよい。〕
で表されるピリジン誘導体を含有することを特徴とする有機エレクト口ルミネッセンス素 子。 ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4で、かつ、 nが 0である化合物 である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
ピリジン誘導体が、式 (11-1) :
[化 55]
Figure imgf000043_0001
で表される化合物力 なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 2記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子。
[4] ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4、 nが 1、 Φ力 S式 (la)で表され る基で、かつ、式 (la)中の Ar2がフ ニル基、 pが 4である化合物である請求項 1記載 の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[5] ピリジン誘導体が、式 (12- 1)：
[化 57]
Figure imgf000044_0001
で表される化合物、および、式 (12-2) :
[化 58]
Figure imgf000044_0002
で表される化合物力 なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 4記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子。
[6] ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4、 nが 1、 Φが式 (lb)で表され る基で、かつ、式 (lb)中の Ar3がフ ニル基、 qが 4である化合物である請求項 1記載 の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[7] ピリジン誘導体が、式 (13- 1)：
[化 59]
Figure imgf000045_0001
で表される化合物である請求項 6記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
ピリジン誘導体力 式 (1)中の Ar1がフエ-ル基、 mが 4で、かつ、 nが 0であると共に 、 4つの Ar1のうちの 2つに、式 (lc) :
[化 60]
Figure imgf000045_0002
(式中、 Ar4は置換基を有してもよいァリール基を示し、 rは 1〜5の整数を示す。 rが 2 以上の整数であるとき、各々の Ar4は同じでも異なってもよい。 )
で表され、式中の Ar4がフエ-ル基、またはトリル基、 rが 4である基が 1つずつ置換し た化合物である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
ピリジン誘導体が、式 (14-1) :
[化 61]
Figure imgf000046_0001
で表される化合物、および、式 (14-2)
[化 62]
Figure imgf000046_0002
で表される化合物力 なる群より選ばれた少なくとも 1種である請求項 8記載の有機ェ レクト口ルミネッセンス素子。
[10] 電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式 (1)で表されるピリジン誘導体をホスト材 料として含有する発光層を含む、 2層以上の積層構造を有する請求項 1記載の有機 エレクトロノレミネッセンス素子。
[11] 発光層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、発光層と陰極との 間に設けられる電子輸送層、および発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層の うちの少なくとも一方を備える請求項 10記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[12] 電界発光層が、発光材料をゲスト材料、式 (1)で表されるピリジン誘導体をホスト材 料として含有する単層の発光層である請求項 1記載の有機エレクト口ルミネッセンス 素子。
[13] 電界発光層が、式 (1)で表されるピリジン誘導体を電子輸送材料として含有する電 子輸送層を含む、 2層以上の積層構造を有する請求項 1記載の有機エレクトロルミネ ッセンス素子。
[14] 電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と 陽極との間に設けられる発光層と、この発光層と陽極との間に設けられる正孔輸送層 とを備える請求項 13記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
[15] 電子輸送層と共に積層構造の電界発光層を構成する他の層として、電子輸送層と 陽極との間に設けられる正孔輸送層を備え、正孔輸送層と電子輸送層のうちの一方 が発光層を兼ねる請求項 13記載の有機エレクト口ルミネッセンス素子。
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