WO2012053398A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

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和博 及川
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    • H10K85/6572Polycyclic condensed heteroaromatic hydrocarbons comprising only nitrogen in the heteroaromatic polycondensed ring system, e.g. phenanthroline or carbazole

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence device, and particularly relates to an organic electroluminescence device having high luminous efficiency, long life, and low driving voltage.
  • organic electroluminescence elements using organic substances are promising for use as solid light-emitting inexpensive large-area full-color display elements and writing light source arrays. Active research and development is underway.
  • the organic EL element is composed of an organic functional layer (single layer portion or multilayer portion) having a thickness of only about 0.1 ⁇ m containing an organic light emitting material between a pair of anode and cathode formed on a film. It is a thin film type all solid state device.
  • a relatively low voltage of about 2 to 20 V is applied to such an organic EL element, electrons are injected from the cathode and holes are injected from the anode into the organic compound layer. It is known that light emission can be obtained by releasing energy as light when the electrons and holes recombine in the light emitting layer and the energy level returns from the conduction band to the valence band. This technology is expected as a display and lighting.
  • organic EL devices that use phosphorescence can realize a luminous efficiency that is approximately four times that of previous methods that use fluorescence.
  • Research and development of light-emitting element layer configurations and electrodes are performed all over the world.
  • application to lighting fixtures that occupy much of the energy consumption of humankind has begun to be studied, and performance improvement and performance of white light-emitting panels that can replace conventional lighting fixtures
  • white light-emitting panels that can replace conventional lighting fixtures
  • a white light emitting panel for illumination is required to have high efficiency and long life.
  • the current performance is low with respect to fluorescent lamps and white LEDs.
  • Important factors affecting the light emission efficiency of the organic EL element include the light extraction efficiency from the element and the element driving voltage.
  • the light generated inside the organic EL element is totally reflected by an electrode or absorbed inside and confined inside the element, and most of the light is not effectively used.
  • a phenomenon has been reported in which light emitted from the light emitting layer is absorbed by metal surface plasmon resonance of the negative electrode. As a result, the amount of light extracted outside the device is reduced, and the light emission efficiency of the device is reduced.
  • the thickness of the light emitting layer or the electron transport layer is increased.
  • the electron transport property is lowered, resulting in an increase in voltage and a decrease in luminous efficiency.
  • Patent Document 1 discloses a patent containing inorganic nanoparticles in a charge transport layer. It is known that the carrier balance is adjusted by controlling the transportability of the charge transport layer by using nanoparticles.
  • Patent Document 1 does not actively improve the conductivity, and there is still a great demand for a charge transport layer having high conductivity, particularly an electron transport layer that does not lose voltage even at 50 nm or more. Furthermore, a highly conductive charge transporting layer that is suitable for coating (with little luminance unevenness) is required from the viewpoint of high productivity, but has not been found in the same manner. Accordingly, a main object of the present invention is to provide an organic electroluminescence device that can suppress a decrease in emission luminance and an increase in driving voltage even when the light emitting layer or the electron transport layer is thickened, and can suppress occurrence of luminance unevenness. That is.
  • an organic electroluminescent device comprising a pair of electrodes and an organic functional layer having at least an electron transport layer and a light emitting layer on a substrate
  • An organic electroluminescence device characterized in that at least one of the electron transport layer and the light emitting layer contains semiconductor nanoparticles having a conduction band energy level of ⁇ 5.5 to ⁇ 1.5 eV. Provided.
  • the present invention even if the light emitting layer or the electron transport layer is thickened, a decrease in light emission luminance and an increase in driving voltage can be suppressed, and the occurrence of luminance unevenness can also be suppressed.
  • an organic electroluminescence element 100 (hereinafter also referred to as an organic EL element) according to a preferred embodiment of the present invention has a flexible support substrate 1.
  • An anode 2 is formed on the flexible support substrate 1
  • an organic functional layer 20 is formed on the anode 2
  • a cathode 8 is formed on the organic functional layer 20.
  • the organic functional layer 20 refers to each layer constituting the organic electroluminescence 100 provided between the anode 2 and the cathode 8.
  • the organic functional layer 20 includes, for example, a hole injection layer 3, a hole transport layer 4, a light emitting layer 5, an electron transport layer 6, an electron injection layer 7, and in addition, a hole block layer, an electron block layer, and the like. May be included.
  • the semiconductor nanoparticles 11 are contained in the light emitting layer 5 of the organic functional layer 20.
  • the semiconductor nanoparticles 11 may be contained in the electron transport layer 6 of the organic functional layer 20 as shown in FIG. 2, or may be contained in both the light emitting layer 5 and the electron transport layer 6.
  • these layer structures (refer FIG. 1, FIG. 2) of the organic EL element 100 show the preferable specific example, and this invention is not limited to these.
  • the organic EL device 100 according to the present invention may have a layer structure of (i) to (viii).
  • Organic functional layer 20 of organic EL element >> Subsequently, the detail of the organic functional layer which comprises the organic EL element of this invention is demonstrated.
  • the injection layer can be provided as necessary.
  • the injection layer includes an electron injection layer and a hole injection layer, and may be present between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer as described above.
  • the injection layer referred to in the present invention is a layer provided between the electrode and the organic functional layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance. “The organic EL element and its industrialization front line (November 30, 1998, NT.
  • Injection materials include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives.
  • the details of the electron injection layer are described in, for example, JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, and JP-A-10-74586, and specific examples thereof include strontium and aluminum.
  • the buffer layer (injection layer) is desirably a very thin film, and potassium fluoride and sodium fluoride are preferable.
  • the film thickness is about 0.1 nm to 5 ⁇ m, preferably 0.1 to 100 nm, more preferably 0.5 to 10 nm, and most preferably 0.5 to 4 nm.
  • Hole transport layer 4 As the hole transport material constituting the hole transport layer, the same compounds as those applied in the hole injection layer can be used, and further, porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds, and styryl. It is preferable to use an amine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminoph
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • the hole transport layer is formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Can do.
  • the thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • n described in the above exemplary compounds represents the degree of polymerization and represents an integer having a weight average molecular weight in the range of 50,000 to 200,000. If the weight average molecular weight is less than this range, there is a concern of mixing with other layers during film formation due to the high solubility in the solvent. Even if a film can be formed, the light emission efficiency does not increase at a low molecular weight. When the weight average molecular weight is larger than this range, problems arise due to difficulty in synthesis and purification. Since the molecular weight distribution increases and the residual amount of impurities also increases, the light emission efficiency, voltage, and life of the organic EL element deteriorate. These polymer compounds are disclosed in Makromol. Chem. , Pages 193, 909 (1992) and the like.
  • Electron transport layer 6 The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers. Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the cathode side with respect to the light emitting layer is injected from the cathode. As long as it has a function of transmitting electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds.
  • fluorene derivatives for example, fluorene derivatives, carbazole derivatives, azacarbazole And metal complexes such as derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, silole derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, 8-quinolinol derivatives, and the like.
  • metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting material.
  • a carbazole derivative, an azacarbazole derivative, a pyridine derivative, and the like are preferable in the present invention, and an azacarbazole derivative is more preferable.
  • the electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, an LB method, and the like, preferably It can be formed by a wet process using a coating solution containing an electron transport material, semiconductor nanoparticles (see later), and a fluorinated alcohol solvent.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • an electron transport layer having a high n property doped with impurities as a guest material can also be used.
  • impurities include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • the electron transport layer in the present invention preferably contains an organic alkali metal salt.
  • organic substance but formate, acetate, propionic acid, butyrate, valerate, caproate, enanthate, caprylate, oxalate, malonate, succinate Benzoate, phthalate, isophthalate, terephthalate, salicylate, pyruvate, lactate, malate, adipate, mesylate, tosylate, benzenesulfonate ,
  • the type of alkali metal of the alkali metal salt of the organic substance is not particularly limited, and examples thereof include Na, K, and Cs, preferably K, Cs, and more preferably Cs.
  • Examples of the alkali metal salt of the organic substance include a combination of the organic substance and the alkali metal, preferably, formic acid Li, formic acid K, formic acid Na, formic acid Cs, acetic acid Li, acetic acid K, Na acetate, acetic acid Cs, propionic acid Li, Propionic acid Na, propionic acid K, propionic acid Cs, oxalic acid Li, oxalic acid Na, oxalic acid K, oxalic acid Cs, malonic acid Li, malonic acid Na, malonic acid K, malonic acid Cs, succinic acid Li, succinic acid Na, succinic acid K, succinic acid Cs, benzoic acid Li, benzoic acid Na, benzoic acid K, benzoic acid Li,
  • the electron transport material constituting the electron transport layer is preferably represented by the general formula (A).
  • the compound of the general formula (A) may be contained in the light emitting layer described later, and when used in the light emitting layer, it is preferably used as a host compound.
  • any one of X 1 to X 8 is a carbon atom, and each of the substituents represented by R 1 to R 8 bonded to the carbon atom includes an alkyl group (for example, methyl Group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group) Etc.), alkenyl groups (for example, vinyl groups, allyl groups, etc.), alkynyl groups (for example, ethynyl groups, propargyl groups, etc.), aryl groups (for example, phenyl groups, naphthyl groups, etc.), aromatic heterocyclic groups (for example
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • Preferred substituents are an alkyl group, a cycloalkyl group, a fluorinated hydrocarbon group, an aryl group, and an aromatic heterocyclic group.
  • Adjacent R 1 to R 8 may be bonded to each other to form a ring.
  • the substituent represented by R 9 has the same meaning as the substituents represented by R 1 to R 8 in the general formula (A).
  • the present inventors have found that the organic EL device using the compound represented by the general formula (1) has high luminous efficiency. Furthermore, it discovered that the organic EL element using the compound represented by the said General formula (1) became long life.
  • Z 1 represents an aromatic heterocyclic ring which may have a substituent
  • Z 2 represents an aromatic heterocyclic ring or an aromatic hydrocarbon ring which may have a substituent
  • Z 3 represents a divalent linking group or a simple bond
  • R 101 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • examples of the aromatic heterocycle represented by Z 1 and Z 2 include a furan ring, a thiophene ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, a benzimidazole ring, Diazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, carboline ring, carboline ring And a ring in which the carbon atom of the hydrocarbon ring is further substituted with a nitrogen atom.
  • the aromatic heterocyclic ring may have a substituent represented by R 101 described later.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring represented by Z 2 include benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, triphenylene.
  • the aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by R 101 .
  • any one of X 1 to X 8 in the general formula (A) is a carbon atom, and R 1 is bonded to the carbon atom. It is synonymous with the substituent represented by each of R 8 .
  • the divalent linking group may include a hydrocarbon group such as an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, a hetero atom, a thiophene-2,5-diyl group, It may be a divalent linking group derived from a compound having an aromatic heterocycle (also referred to as a heteroaromatic compound) such as a pyrazine-2,3-diyl group, or a chalcogen atom such as oxygen or sulfur. There may be. Further, it may be a group linked via a hetero atom such as an alkylimino group, a dialkylsilanediyl group or a diarylgermandiyl group.
  • a hydrocarbon group such as an alkylene group, an alkenylene group, an alkynylene group, an arylene group, a hetero atom, a thiophene-2,5-diyl group
  • It may be a divalent
  • divalent linking group As a specific example of the divalent linking group, the same divalent linking group represented by L 1 in general formula (10) described later can be used.
  • Z 1 in the general formula (1) is preferably a 6-membered ring.
  • the Z 2 in the general formula (1) is a 6-membered ring.
  • luminous efficiency can be made higher.
  • the lifetime can be further increased.
  • Z 1 and Z 2 in the general formula (1) are both 6-membered rings because the luminous efficiency can be further increased. Furthermore, it is preferable because the lifetime can be further increased.
  • Preferred among the compounds represented by the general formula (1) are compounds represented by the general formulas (1-1) to (1-10).
  • R 501 to R 507 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 511 to R 517 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 521 to R 527 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 531 to R 537 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 541 to R 548 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 551 to R 558 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 561 to R 567 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 571 to R 577 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the plurality of R may be the same or different.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R represents a hydrogen atom or a substituent.
  • the plurality of R may be the same or different.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, a long-life organic EL element can be obtained.
  • the compounds represented by the general formula (1) are compounds having at least one group represented by any one of the general formulas (2-1) to (2-8).
  • the molecule has 2 to 4 groups represented by any one of the general formulas (2-1) to (2-8).
  • the structure represented by the general formula (1) includes a case where the portion excluding R 101 is replaced by the general formulas (2-1) to (2-8).
  • the compounds represented by the general formulas (3) to (17) are particularly preferable for obtaining the effects of the present invention.
  • R 601 to R 606 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 601 to R 606 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 611 to R 620 each represents a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 611 to R 620 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 621 to R 623 represent a hydrogen atom or a substituent
  • at least one of R 611 to R 620 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 631 to R 645 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 631 to R 645 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 651 to R 656 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 651 to R 656 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4).
  • the group represented by either is represented.
  • na represents an integer of 0 to 5
  • nb represents an integer of 1 to 6, and the sum of na and nb is 6.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 661 to R 672 each represents a hydrogen atom or a substituent. At least one of R 661 to R 672 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 681 to R 688 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 681 to R 688 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • R 691 to R 700 represent a hydrogen atom or a substituent, and at least one of R 691 to R 700 is represented by the general formulas (2-1) to (2-4). The group represented by either is represented.
  • the divalent linking group represented by L 1 is an alkylene group (for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene).
  • alkylene group for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene.
  • At least one of carbon atoms constituting the divalent linking group is a chalcogen atom (oxygen, sulfur, etc.) or the aforementioned —N (R). -It may be substituted with a group or the like.
  • the divalent linking group represented by L 1 for example, a group having a divalent heterocyclic group is used.
  • a group having a divalent heterocyclic group is used.
  • a divalent linking group derived from a compound having an aromatic heterocycle such as a diyl group or a pyrazine-2,3-diyl group may be used.
  • it may be a group that meets and links heteroatoms such as an alkylimino group, a dialkylsilanediyl group, and a diarylgermandiyl group.
  • an organic EL device with higher luminous efficiency can be obtained. Furthermore, it can be set as a longer life organic EL element.
  • the substituents represented by R 1 and R 2 are the substituents represented by R 101 in the general formula (1). At the same time as the group.
  • examples of the 6-membered aromatic heterocyclic ring each containing at least one nitrogen atom represented by Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 include a pyridine ring and a pyridazine ring. , Pyrimidine ring, pyrazine ring and the like.
  • examples of the 6-membered aromatic heterocycle each containing at least one nitrogen atom represented by Z 1 and Z 2 include a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, and a pyrazine ring.
  • the arylene groups represented by Ar 1 and Ar 2 are o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, naphthacenediyl group, and pyrenediyl group.
  • arylene group may further have a substituent described later.
  • the divalent aromatic heterocyclic groups represented by Ar 1 and Ar 2 are furan ring, thiophene ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzo Imidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, indole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, phthalazine ring, carbazole ring, carboline ring, And divalent groups derived from a ring in which the carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring is further substituted with a nitrogen atom.
  • the aromatic heterocyclic group may have a substituent represented by R 101 .
  • the divalent linking group represented by L has the same meaning as the divalent linking group represented by L 1 in the general formula (10), but is preferably an alkylene group.
  • —O—, —S— and the like are divalent groups containing a chalcogen atom, most preferably an alkylene group.
  • examples of the 6-membered aromatic heterocycle each containing at least one nitrogen atom represented by Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 include a pyridine ring and a pyridazine ring. , Pyrimidine ring, pyrazine ring and the like.
  • the divalent linking group represented by L has the same meaning as the divalent linking group represented by L 1 in the general formula (10), but is preferably an alkylene group.
  • —O—, —S— and the like are divalent groups containing a chalcogen atom, most preferably an alkylene group.
  • the compound represented by the general formula (A) according to the present invention preferably has a molecular weight of 400 or more.
  • the light emitting layer constituting the organic EL device of the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is the light emitting layer. It may be in the layer or the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the light emitting layer according to the present invention is not particularly limited in its configuration as long as the contained light emitting material satisfies the above requirements. Moreover, there may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength. It is preferable to have a non-light emitting intermediate layer between each light emitting layer.
  • the total thickness of the light emitting layers in the present invention is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably 50 nm or less because a lower driving voltage can be obtained.
  • the sum total of the film thickness of the light emitting layer as used in this invention is a film thickness also including the said intermediate
  • the film thickness of each light emitting layer is preferably adjusted in the range of 1 to 50 nm. There is no particular limitation on the relationship between the film thicknesses of the blue, green and red light emitting layers.
  • a light emitting material or a host compound is formed by forming a film by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, an ink jet method, or the like. it can.
  • a plurality of light emitting materials may be mixed in each light emitting layer, and a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material may be mixed and used in the same light emitting layer.
  • the structure of the light-emitting layer preferably contains a host compound and a light-emitting material (also referred to as a light-emitting dopant compound) and emits light from the light-emitting material.
  • (4.1) Host Compound As the host compound contained in the light emitting layer of the organic EL device of the present invention, a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1 is preferable. More preferably, the phosphorescence quantum yield is less than 0.01. Moreover, it is preferable that the volume ratio in the layer is 50% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
  • known host compounds may be used alone or in combination of two or more. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient.
  • the host compound used in the present invention may be a conventionally known low molecular compound or a high molecular compound having a repeating unit, and a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host).
  • a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, preventing an increase in the wavelength of light emission, and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • the glass transition point (Tg) is a value determined by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • specific examples of known host compounds include compounds described in the following documents. For example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2001-257076, 2002-308855, 2001-313179, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860 Gazette, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579 No. 2002-105445, No. 2002-343568, No. 2002-141173, No. 2002-352957, No. 2002-203683, No.
  • the host compound used in the present invention is preferably a carbazole derivative.
  • the host compound is preferably a compound represented by the general formula (2).
  • X represents NR ′, O, S, CR′R ′′ or SiR′R ′′.
  • R ′ and R ′′ each represent a hydrogen atom or a substituent.
  • Ar represents an aromatic ring.
  • N represents an integer of 0 to 8.
  • each of the substituents represented by R ′ and R ′′ is an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group).
  • cycloalkyl group eg cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.
  • alkenyl group eg vinyl group, allyl group etc.
  • alkynyl group eg Ethynyl group, propargyl group, etc.
  • aromatic hydrocarbon ring group also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.
  • phenyl group, p-chlorophenyl group mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, Anthryl, azulenyl, acenaphthenyl, fluorenyl, phenanthryl, indenyl, pyrenyl Group, biphenylyl group, etc.
  • aromatic heterocyclic group for example, pyri
  • X is preferably NR ′ or O
  • R ′ is an aromatic hydrocarbon group (also referred to as an aromatic carbocyclic group, an aryl group, etc., for example, a phenyl group, a p-chlorophenyl group, a mesityl group, A tolyl group, a xylyl group, a naphthyl group, an anthryl group, an azulenyl group, an acenaphthenyl group, a fluorenyl group, a phenanthryl group, an indenyl group, a pyrenyl group, a biphenylyl group), or an aromatic heterocyclic group (for example, a furyl group, a thienyl group, a pyridyl group) Group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group,
  • aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group may each have a substituent represented by R ′ or R ′′ in X of the general formula (2).
  • examples of the aromatic ring represented by Ar include an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocyclic ring.
  • the aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and may be unsubstituted or may have a substituent represented by R ′ or R ′′ in X of the general formula (2).
  • the aromatic hydrocarbon ring represented by Ar includes a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, a chrysene ring, a naphthacene ring, a triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, pentaphen ring, picene ring, pyrene ring, Examples include a pyranthrene ring and anthraanthrene ring. These rings may further have substituents each represented by R ′
  • examples of the aromatic heterocycle represented by Ar include a furan ring, a dibenzofuran ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, and a pyrimidine ring.
  • These rings may further have substituents represented by R ′ and R ′′ in the general formula (2).
  • the aromatic ring represented by Ar is preferably a carbazole ring, a carboline ring, a dibenzofuran ring, or a benzene ring, and more preferably a carbazole ring, A carboline ring and a benzene ring, more preferably a benzene ring having a substituent, and particularly preferably a benzene ring having a carbazolyl group.
  • the aromatic ring represented by Ar is preferably a condensed ring of three or more rings, and the aromatic hydrocarbon condensed ring condensed with three or more rings is specifically exemplified.
  • aromatic heterocycle condensed with three or more rings include an acridine ring, a benzoquinoline ring, a carbazole ring, a carboline ring, a phenazine ring, a phenanthridine ring, a phenanthroline ring, a carboline ring, a cyclazine ring, Quindrine ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithiazine ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (any one of the carbon atoms constituting the carboline ring is a nitrogen atom) Phenanthroline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring, benzodifuran ring, benzodif
  • n represents an integer of 0 to 8, preferably 0 to 2, particularly preferably 1 to 2 when X is O or S.
  • a host compound having both a dibenzofuran ring and a carbazole ring is particularly preferable.
  • Luminescent material (luminescent dopant)
  • a fluorescent compound or a phosphorescent material also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent compound
  • a phosphorescent material is preferable.
  • a phosphorescent material is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescence quantum yield is 0 at 25 ° C.
  • a preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more, although it is defined as 0.01 or more compounds.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition.
  • the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents.
  • the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) is achieved in any solvent. Just do it.
  • the phosphorescent light-emitting material can be appropriately selected from known materials used for the light-emitting layer of the organic EL element, and is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements. More preferably, an iridium compound, an osmium compound, a platinum compound (platinum complex compound), or a rare earth complex, and most preferably an iridium compound.
  • the compound used as the phosphorescent dopant contained in the light emitting layer will be described.
  • the compound used as the phosphorescent dopant is represented by the general formula (B).
  • R 1 represents a substituent.
  • Z represents a nonmetallic atom group necessary for forming a 5- to 7-membered ring.
  • n1 represents an integer of 0 to 5.
  • B 1 to B 5 each represent a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom, or a sulfur atom, and at least one represents a nitrogen atom.
  • M 1 represents a group 8 to group 10 metal in the periodic table.
  • X 1 and X 2 represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom, and L 1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with X 1 and X 2 .
  • m1 represents an integer of 1, 2, or 3
  • m2 represents an integer of 0, 1, or 2
  • m1 + m2 is 2 or 3.
  • the phosphorescent compound represented by formula (B) according to the present invention has a HOMO of ⁇ 5.15 to ⁇ 3.50 eV and a LUMO of ⁇ 1.25 to +1.00 eV, preferably a HOMO of ⁇ 4. .80 to -3.50 eV, and LUMO is -0.80 to +1.00 eV.
  • examples of the substituent represented by R 1 include an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, Pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, allyl group, etc.), Alkynyl group (for example, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon ring group (also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.), for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mes
  • alkyl group for example, a methyl group
  • Z represents a nonmetallic atom group necessary for forming a 5- to 7-membered ring.
  • the 5- to 7-membered ring formed by Z include a benzene ring, naphthalene ring, pyridine ring, pyrimidine ring, pyrrole ring, thiophene ring, pyrazole ring, imidazole ring, oxazole ring and thiazole ring. Of these, a benzene ring is preferred.
  • B 1 to B 5 represent a carbon atom, a nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom, and at least one represents a nitrogen atom.
  • the aromatic nitrogen-containing heterocycle formed by these five atoms is preferably a monocycle. Examples include pyrrole ring, pyrazole ring, imidazole ring, triazole ring, tetrazole ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, oxadiazole ring, and thiadiazole ring.
  • a pyrazole ring and an imidazole ring are preferable, and an imidazole ring in which B2 and B5 are nitrogen atoms is particularly preferable.
  • These rings may be further substituted with the above substituents.
  • Preferred as the substituent are an alkyl group and an aryl group, and more preferably an aryl group.
  • L 1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with X 1 and X 2 .
  • Specific examples of the bidentate ligand represented by X 1 -L 1 -X 2 include, for example, substituted or unsubstituted phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabol, picolinic acid And acetylacetone. These groups may be further substituted with the above substituents.
  • n1 represents an integer of 1, 2 or 3
  • m2 represents an integer of 0, 1 or 2
  • m1 + m2 is 2 or 3.
  • the case where m2 is 0 is preferable.
  • the metal represented by M 1 a transition metal element belonging to Group 8 to 10 of the periodic table (also simply referred to as a transition metal) is used, among which iridium and platinum are preferable, and iridium is more preferable.
  • Semiconductor nanoparticles 11 Either or both of the electron transport layer and the light emitting layer in the organic functional layer contain semiconductor nanoparticles having a conduction band energy level of ⁇ 5.5 to ⁇ 1.5 eV. Semiconductor nanoparticles are preferably contained in the electron transport layer.
  • the manufacturing method of semiconductor nanoparticles includes a solid phase method in which particles are formed from a solid state raw material by reaction nucleation or pulverization, a liquid phase in which particles are formed by reaction, dispersion, and solidification from a raw material in a liquid state by a solution or the like.
  • the method for producing inorganic nanoparticles with a narrow particle size distribution is broadly divided into gas phase methods in which particles are formed by reaction, coagulation, and crystallization from raw materials that are in a gas phase state by gasification or gasification.
  • the liquid phase method and the gas phase method are effective.
  • Examples of the liquid phase method include a colloid synthesis method, a sol-gel method, and a spray method
  • examples of the gas phase method include a CVD method and a vapor deposition aggregation method.
  • a vapor phase method capable of obtaining ultrafine particles with high purity is preferable.
  • These semiconductor nanoparticles may be subjected to surface modification such as purification, filtering, oxidation, etc., coating with an anti-fusing agent, addition of a functional group, etc., as necessary.
  • the semiconductor nanoparticles are preferably made of a metal oxide, nitride, sulfide or halide, more preferably a metal oxide or metal halide, and most preferably a metal oxide.
  • the metal atom is preferably a group 3-5 metal (scandium, yttrium, titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium), copper, cerium, indium, tin and gallium, aluminum, zinc, molybdenum, zirconium, yttrium and Titanium is more preferred.
  • a compound containing two kinds of metals may be used.
  • the semiconductor nanoparticles may be surface-coated metal oxide nanoparticles obtained by oxidizing only the surface of the metal nanoparticles.
  • metal oxide nanoparticle material examples include scandium oxide, titanium oxide, zirconium oxide, yttrium oxide, vanadium oxide, niobium oxide, gallium oxide, cerium oxide, tin oxide, and zinc oxide. Titanium oxide, zirconium oxide, and oxide Among them, yttrium can be preferably used. However, even if the same oxide is used, the conduction band level varies depending on the production method and the state of the material, and therefore oxide nanoparticles containing other metals can be used as appropriate.
  • the particle diameter (average particle diameter) of the semiconductor nanoparticles is preferably a particle diameter that is sufficiently smaller than the wavelength of visible light and that does not scatter light in the visible light wavelength region.
  • the preferred particle diameter of the semiconductor nanoparticles is 1 nm to 100 nm, more preferably 1 nm to 50 nm, and particularly preferably 2 nm to 30 nm.
  • a method for measuring the average particle diameter a known method can be used.
  • the semiconductor nanoparticles are observed with a transmission electron microscope (TEM), and the number average particle size of the particle size distribution is determined therefrom, and the particle size distribution of the semiconductor nanoparticles is measured by a dynamic light scattering method. Examples of the method include obtaining the number average particle diameter.
  • the addition amount of the semiconductor nanoparticles is preferably 5 to 90% by mass, more preferably 10 to 70% by mass with respect to 100 parts by mass of all the constituent materials of the layer to be added.
  • the conduction band level of the semiconductor nanoparticles is preferably in the range of -5.5 to -1.5 eV, more preferably in the range of -5.4 to -1.8 eV, and -3.0 to -1.8 eV. Is more preferable, and the range of ⁇ 2.1 to ⁇ 1.8 eV is most preferable.
  • the energy level of the conduction band of the semiconductor nanoparticles is between the LUMO level of the electron transport material constituting the electron transport layer and the LUMO level of the host compound of the light emitting layer.
  • the energy level of the conduction band of the semiconductor nanoparticles is between the LUMO level of the electron transport material constituting the electron transport layer and the LUMO level of the light emitting dopant of the light emitting layer, preferably electron transport. It is lower than the LUMO level of the material and higher than the LUMO level of at least one light emitting dopant.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • electrode materials include metals such as Au, conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO ⁇ SUB> 2 ⁇ / SUB>, and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In ⁇ SUB> 2 ⁇ / SUB> O ⁇ SUB> 3 ⁇ / SUB> -ZnO) that can form a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering, and a desired shape pattern may be formed by a photolithography method, or when pattern accuracy is not so high (about 100 ⁇ m or more)
  • a pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • wet film-forming methods such as a printing system and a coating system, can also be used.
  • the transmittance is greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness depends on the material, it is usually in the range of 10 to 1000 nm, preferably in the range of 10 to 200 nm.
  • a material having a low work function (4 eV or less) metal referred to as an electron injecting metal
  • an alloy referred to as an electrically conductive compound
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al ⁇ SUB > 2 ⁇ / SUB> O ⁇ SUB> 3 ⁇ / SUB>) mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture, A magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al ⁇ SUB> 2 ⁇ / SUB> O ⁇ SUB> 3 ⁇ / SUB>) mixture, a lithium / aluminum mixture, aluminum and the like are suitable.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • the light emission luminance is improved, which is convenient.
  • a transparent or translucent cathode can be produced by forming the above metal on the cathode with a film thickness of 1 to 20 nm and then forming the conductive transparent material mentioned in the description of the anode thereon. By applying this, an organic EL element in which both the anode and the cathode are transmissive can be produced.
  • the support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc., and is transparent. May be opaque. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. Since the effect of suppressing high-temperature storage stability and chromaticity variation appears greatly in a flexible substrate than a rigid substrate, a particularly preferable support substrate has flexibility that can give flexibility to an organic EL element. Resin film.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (
  • an inorganic film, an organic film or a hybrid film of both may be formed on the surface of the resin film.
  • a relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) of 0.01 g / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24 h) or less is preferable, and further conforms to JIS K 7126-1987.
  • Oxygen permeability measured by the above method is 10 ⁇ SUP> -3 ⁇ / SUP> cm ⁇ SUP> 3 ⁇ / SUP> / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h ⁇ atm) or less
  • the water vapor permeability is 10 ⁇ SUP> -5 ⁇ / SUP> g / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h) or less is more preferable.
  • any material may be used as long as it has a function of suppressing entry of factors that cause deterioration of the organic EL element such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like is used. Can do.
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, and the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.
  • the opaque support substrate examples include metal plates such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, and ceramic substrates.
  • the external extraction efficiency of light emission at room temperature is preferably 1% or more, more preferably 5% or more.
  • the external extraction quantum efficiency (%) the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element ⁇ 100.
  • Sealing (sealing adhesive 9, sealing member 10)
  • a sealing means applicable to the organic EL element of the present invention for example, a method of adhering a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive can be mentioned.
  • a sealing member it should just be arrange
  • Examples of the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • Examples of the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • Examples of the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicone, germanium, and tantalum.
  • a polymer film and a metal film can be preferably used because the element can be thinned.
  • the polymer film has an oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 ⁇ 10 ⁇ SUP> -3 ⁇ / SUP> cm ⁇ SUP> 3 ⁇ / SUP> / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h ⁇ atm), water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by a method according to JIS K 7129-1992 is 1 ⁇ 10 ⁇ SUP> -3 ⁇ / SUP> g / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h) or less is preferable.
  • sandblasting, chemical etching, or the like is used for processing the sealing member into a concave shape.
  • the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. Can be mentioned. Moreover, heat
  • coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print like screen printing.
  • the electrode and the organic functional layer are coated on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic functional layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate to form a sealing film.
  • the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
  • vacuum deposition sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma
  • a polymerization method a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, an inert gas such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is used. It is preferable to inject a liquid. A vacuum is also possible.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside. Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate).
  • metal halides eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.
  • perchloric acids eg perchloric acid Barium, magnesium perchlorate, and the like
  • anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.
  • Sealing includes casing type sealing (can sealing) and close contact type sealing (solid sealing), but solid sealing is preferable from the viewpoint of thinning. Moreover, when producing a flexible organic EL element, since sealing is also required for the sealing member, solid sealing is preferable.
  • thermosetting adhesive such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a silicone resin, more preferably moisture resistant.
  • a thermosetting adhesive such as an epoxy resin, an acrylic resin, or a silicone resin, more preferably moisture resistant.
  • It is an epoxy thermosetting adhesive resin that is excellent in water resistance and water resistance and has little shrinkage during curing.
  • the water content of the sealing adhesive according to the present invention is preferably 300 ppm or less, more preferably 0.01 to 200 ppm, and most preferably 0.01 to 100 ppm.
  • the moisture content referred to in the present invention may be measured by any method.
  • a volumetric moisture meter Karl Fischer
  • an infrared moisture meter a microwave transmission moisture meter
  • a heat-dry weight method GC / MS , IR, DSC (differential scanning calorimeter), TDS (temperature programmed desorption analysis).
  • a precision moisture meter AVM-3000 Omnitech
  • moisture can be measured from a pressure increase caused by evaporation of moisture, and moisture content of a film or a solid film can be measured.
  • the water content of the sealing adhesive can be adjusted by, for example, placing the substrate in a nitrogen atmosphere with a dew point temperature of ⁇ 80 ° C. or lower and an oxygen concentration of 0.8 ppm, and changing the time.
  • the sealing adhesive can be dried in a vacuum state of 100 Pa or less while changing the time.
  • the sealing adhesive can be dried only with an adhesive, but can also be placed in advance on the sealing member and dried.
  • the sealing member for example, a 50 ⁇ m thick PET (polyethylene terephthalate) laminated with an aluminum foil (30 ⁇ m thick) is used.
  • a sealing adhesive is placed in advance, the resin substrate 1 and the sealing member 5 are aligned, and both are pressure-bonded ( 0.1-3 MPa) and a temperature of 80-180 ° C. for close contact / bonding (adhesion), and close sealing (solid sealing).
  • Heating or pressure bonding time varies depending on the type, amount, and area of the adhesive, but temporary bonding is performed at a pressure of 0.1 to 3 MPa, and heat curing time is in the range of 5 seconds to 10 minutes at a temperature of 80 to 180 ° C. Just choose.
  • the use of a heated crimping roll is preferred because it allows simultaneous crimping (temporary bonding) and heating, and eliminates internal voids at the same time.
  • a coating method such as roll coating, spin coating, screen printing, or spray coating, or a printing method can be used depending on the material.
  • solid sealing is a form in which there is no space between the sealing member and the organic EL element substrate and the resin is covered with a cured resin.
  • the sealing member include metals such as stainless steel, aluminum, and magnesium alloys, polyethylene terephthalate, polycarbonate, polystyrene, nylon, plastics such as polyvinyl chloride, and composites thereof, glass, and the like.
  • a laminate of gas barrier layers such as aluminum, aluminum oxide, silicon oxide, and silicon nitride can be used as in the case of a resin substrate.
  • the gas barrier layer can be formed by sputtering, vapor deposition or the like on both surfaces or one surface of the sealing member before molding the sealing member, or may be formed on both surfaces or one surface of the sealing member after sealing by a similar method.
  • oxygen permeability is 1 ⁇ 10 ⁇ SUP> -3 ⁇ / SUP> ml / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h ⁇ atm) or less
  • water vapor permeability 25 ⁇ 0.5 ° C.
  • Relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) is less than 1 ⁇ 10 ⁇ SUP>- ⁇ / SUP> ⁇ SUP> 3 ⁇ / SUP> g / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h)
  • oxygen permeability is 1 ⁇ 10 ⁇ SUP> -3 ⁇ / SUP> ml / (m ⁇ SUP> 2 ⁇ / SUP> ⁇ 24h ⁇ atm) or less
  • water vapor permeability 25
  • the sealing member may be a film laminated with a metal foil such as aluminum.
  • a method for laminating the polymer film on one side of the metal foil a generally used laminating machine can be used.
  • the adhesive polyurethane-based, polyester-based, epoxy-based, acrylic-based adhesives and the like can be used. You may use a hardening
  • a hot melt lamination method, an extrusion lamination method and a coextrusion lamination method can also be used, but a dry lamination method is preferred.
  • the metal foil when the metal foil is formed by sputtering or vapor deposition and is formed from a fluid electrode material such as a conductive paste, it may be created by a method of forming a metal foil on a polymer film as a base. Good.
  • a protective film or a protective plate may be provided outside the sealing film on the side facing the support substrate with the organic functional layer interposed therebetween or on the outer side of the sealing film.
  • the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate.
  • the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, and the like used for the sealing can be used.
  • the polymer film is light and thin. Is preferably used.
  • a light extraction member between the flexible support substrate and the anode, or at any location on the light emission side from the flexible support substrate.
  • the light extraction member include a prism sheet, a lens sheet, and a diffusion sheet.
  • a diffraction grating or a diffusion structure introduced into an interface or any medium that causes total reflection can be used.
  • an organic electroluminescence element that emits light from a substrate
  • a part of the light emitted from the light emitting layer causes total reflection at the interface between the substrate and air, causing a problem of loss of light.
  • prismatic or lens-like processing is applied to the surface of the substrate, or prism sheets, lens sheets, and diffusion sheets are affixed to the surface of the substrate, thereby suppressing total reflection and light extraction efficiency.
  • prismatic or lens-like processing is applied to the surface of the substrate, or prism sheets, lens sheets, and diffusion sheets are affixed to the surface of the substrate, thereby suppressing total reflection and light extraction efficiency.
  • a method of introducing a diffraction grating or a method of introducing a diffusion structure in an interface or any medium that causes total reflection is known.
  • a desired electrode material for example, a thin film made of an anode material is formed on a suitable substrate by a thin film forming method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 to 200 nm.
  • An anode is produced.
  • a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, and an organic functional layer (organic compound thin film) of an electron injection layer, which are organic EL element materials, are formed thereon.
  • a vapor deposition method, a wet process for example, spin coating method, casting method, die coating method, blade coating method, roll coating method, ink jet method, printing method, spray coating method, curtain coating method.
  • LB method Liangmuir Brodgett method and the like can be given
  • at least the hole injection layer is preferably formed using a wet process.
  • a wet process is preferable in the present invention from the viewpoint that a homogeneous film is easily obtained and pinholes are not easily generated.
  • a spin coating method, a casting method, a die coating method, a blade coating method are preferable.
  • Film formation by coating methods such as roll coating and ink jet methods is preferred. Good.
  • liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL material according to the present invention examples include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene.
  • Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin, and dodecane, and organic solvents such as dimethylformamide (DMF) and dimethylsulfoxide (DMSO) can be used.
  • a dispersion method it can disperse
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 nm to 200 nm.
  • a desired organic EL element can be obtained.
  • a resin film is used, it is preferably 40 to 150 ° C, particularly 40 to 120 ° C.
  • the heat treatment time is preferably in the range of 10 seconds to 30 minutes.
  • the organic EL element is produced by adhering the contact sealing or sealing member to the electrode and the support substrate with an adhesive.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources.
  • light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, and light sources for optical sensors.
  • it can be used in a wide range of applications such as general household appliances that require a display device, but it can be used effectively as a backlight for a liquid crystal display device combined with a color filter, and as a light source for illumination. it can.
  • patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned. In the fabrication of the element, a conventionally known method is used. Can do.
  • first electrode layer 120 nm thick ITO (Indium Tin Oxide) film is formed on the prepared gas barrier flexible film by sputtering and patterned by photolithography. An electrode layer (anode) was formed. The pattern was such that the light emission area was 50 mm square.
  • ITO Indium Tin Oxide
  • a light-emitting layer composition having the following composition and a composition diluted twice with the same solvent were respectively formed by spin coating at 1500 rpm for 30 seconds, and then held at 120 ° C. for 30 minutes.
  • Light-emitting layers having a thickness of 40 nm and 80 nm were formed (specifically, the thickness of the sample 100 was 40 nm and the thickness of the other samples 101 to 108 was 80 nm).
  • a sealing member was adhered using a commercially available roll laminating apparatus to produce organic EL elements (samples 100 to 108).
  • a flexible aluminum foil manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Adhesive Adhesive laminated (adhesive layer thickness 1.5 ⁇ m) was used.
  • thermosetting adhesive As a sealing adhesive, a thermosetting adhesive was uniformly applied to the aluminum surface with a thickness of 20 ⁇ m along the adhesive surface (shiny surface) of the aluminum foil using a dispenser. This was dried under a vacuum of 100 Pa or less for 12 hours. Furthermore, it moved to a nitrogen atmosphere with a dew point temperature of ⁇ 80 ° C. or lower and an oxygen concentration of 0.8 ppm, dried for 12 hours or longer, and adjusted the water content of the sealing adhesive to 100 ppm or lower.
  • thermosetting adhesive an epoxy adhesive mixed with the following (A) to (C) was used.
  • DGEBA Bisphenol A diglycidyl ether
  • DIY Dicyandiamide
  • C Epoxy adduct curing accelerator
  • Organic EL elements (samples 100 to 108) were produced by tightly sealing at a temperature of 120 ° C., a pressure of 0.5 MPa, and an apparatus speed of 0.3 m / min.
  • Light-Emitting layer composition having the following composition was formed by spin coating at 1500 rpm for 30 seconds, and then held at 120 ° C. for 30 minutes to form a light-emitting layer having a thickness of 40 nm.
  • the inclusion of semiconductor nanoparticles having a conduction band energy level of ⁇ 5.5 to ⁇ 1.5 eV in the light emitting layer or the electron transporting layer suppresses a decrease in light emission luminance and an increase in driving voltage, resulting in uneven luminance. It turns out that it is useful also in suppressing generation
  • the present invention can be suitably used to suppress a decrease in emission luminance, an increase in driving voltage, and occurrence of luminance unevenness.

Abstract

 本発明にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子(100)は、基板(1)上に、対となる電極(陽極(2),陰極(8))と、少なくとも電子輸送層(6)および発光層(5)を有する有機機能層(20)とを、備える。前記電子輸送層(6)および発光層(5)の少なくとも1層には、伝導帯のエネルギー準位が-5.5~-1.5eVである半導体ナノ粒子が含有されている。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子
 本発明は有機エレクトロルミネッセンス素子にかかり、特に、発光効率が高く、長寿命でかつ駆動電圧が低い有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
 近年、有機物質を使用した有機エレクトロルミネッセンス素子(以下において、適宜、「有機EL素子」と略称する。)は、固体発光型の安価な大面積フルカラー表示素子や書き込み光源アレイとしての用途が有望視されており、活発な研究開発が進められている。
 有機EL素子は、フィルム上に形成された1対の陽極と陰極との間に、有機発光物質を含有する厚さ僅か0.1μm程度の有機機能層(単層部又は多層部)で構成する薄膜型の全固体素子である。この様な有機EL素子に2~20V程度の比較的低い電圧を印加すると、有機化合物層に陰極から電子が注入され、陽極から正孔が注入される。この電子と正孔が発光層において再結合し、エネルギー準位が伝導帯から価電子帯に戻る際にエネルギーを光として放出することにより発光が得られることが知られており、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
 さらに、最近発見されたリン光発光を利用する有機EL素子では、以前の蛍光発光を利用するそれに比べ、原理的に約4倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を始めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。特に、地球温暖化防止策の一つとして、人類のエネルギー消費の多くを占める照明器具への応用が検討されはじめ、従来の照明器具に置き換わりうる白色発光パネルの実用化に向けて、性能向上やコストダウンの試みが盛んである。照明用白色発光パネルにおいては、高効率・長寿命が求められ、特に高効率化においては、蛍光灯、白色LEDに対して性能が低いのが現状である。
 有機EL素子の発光効率に影響する重要な要素として、素子からの光取り出し効率および素子駆動電圧がある。有機EL素子の内部で発生した光は、電極などで全反射したり、内部で吸収されたりして素子内部に閉じ込められ、大部分が有効に利用されてないのが現状である。特に、陰電極に金属を用いたボトムエミッション型有機発光素子の場合、陰電極の金属表面プラズモン共鳴により発光層で発光した光が吸収されてしまう現象が報告されている。その結果、素子外部に取り出される光量が減るため素子の発光効率が低下する。
 これらを抑制するための1つの手段として、発光層の発光位置と金属電極の距離を離すことが有効であるが、発光層と陰電極間の距離を離すために発光層あるいは電子輸送層を厚膜化した場合、電子輸送性が低下し電圧上昇および発光効率の低下が生じる。これらは、発光層ホスト材料あるいは電子輸送層材料のキャリア移動度に基づいていると考えられており、現在のところ厚膜化しても電圧が上昇しないような移動度の早い電子輸送能をもつ素材は見つかっていない。
 輸送性を向上する手段として、無機半導体を用いることが可能である。
 例えば、特許文献1では、無機ナノ粒子を電荷輸送層に含有する特許が開示されている。ナノ粒子を用いることで、電荷輸送層の輸送性をコントロールすることで、キャリアバランスを調整することが知られている。
特開2010-55899号公報
 しかしながら、特許文献1においては、積極的に導電性を向上させるものではなく、依然として、高導電性を有する電荷輸送層、特に50nm以上でも電圧を損失しない電子輸送層が非常に求められている。
 さらに、塗布適性のある(輝度ムラの少ない)高導電性の電荷輸送層が、高生産性の観点から求められているが、同様に見つかっていない。
 したがって、本発明の主な目的は、発光層または電子輸送層を厚膜化しても発光輝度の低下と駆動電圧の上昇とを抑えられ、輝度ムラの発生も抑えられる有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
 上記課題を解決するため、本発明によれば、
 基板上に、対となる電極と、少なくとも電子輸送層および発光層を有する有機機能層とを、備える有機エレクトロルミネッセンス素子において、
 前記電子輸送層および発光層の少なくとも1層には、伝導帯のエネルギー準位が-5.5~-1.5eVである半導体ナノ粒子が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。
 本発明によれば、発光層または電子輸送層を厚膜化しても発光輝度の低下と駆動電圧の上昇とを抑えられ、輝度ムラの発生も抑えることができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の一例を示す概略断面図である。 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の構成の他の例を示す概略断面図である。
 以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について説明する。
《有機ELの構成》
 図1に示すとおり、本発明の好ましい実施形態にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子100(以下、有機EL素子ともいう)は、可撓性支持基板1を有している。可撓性支持基板1上には陽極2が形成され、陽極2上には有機機能層20が形成され、有機機能層20上には陰極8が形成されている。
 有機機能層20とは、陽極2と陰極8との間に設けられている有機エレクトロルミネッセンス100を構成する各層をいう。
 有機機能層20には、例えば、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7が含まれ、そのほかに正孔ブロック層や電子ブロック層等が含まれてもよい。
 可撓性支持基板1上の陽極2,有機機能層20,陰極8は封止接着剤9を介して可撓性封止部材10によって封止されている。
 以上のような構成を有する有機EL素子100では、有機機能層20の発光層5には半導体ナノ粒子11が含有されている。半導体ナノ粒子11は、図2に示すとおりに有機機能層20の電子輸送層6に含有されてもよいし、発光層5と電子輸送層6との両方に含有されてもよい。
 なお、有機EL素子100のこれらの層構造(図1,図2参照)は単に好ましい具体例を示したものであり、本発明はこれらに限定されない。たとえば、本発明に係る有機EL素子100は(i)~(viii)の層構造を有していてもよい。
(i)可撓性支持基板/陽極/発光層/電子輸送層/陰極/熱伝導層/封止用接着剤/封止部材
(ii)可撓性支持基板/陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極/熱伝導層/封止用接着剤/封止部材
(iii)可撓性支持基板/陽極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極/熱伝導層/封止用接着剤/封止部材
(iv)可撓性支持基板/陽極/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極/熱伝導層/封止用接着剤/封止部材
(v)可撓性支持基板/陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔ブロック層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極/熱伝導層/封止用接着剤/封止部材
(vi)ガラス支持体/陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極/封止部材
(vii)ガラス支持体/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子注入層/陰極/封止部材
(viii)ガラス支持体/陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極/封止部材
《有機EL素子の有機機能層20》
 次いで、本発明の有機EL素子を構成する有機機能層の詳細について説明する。
(1)注入層:正孔注入層3、電子注入層7
 本発明の有機EL素子においては、注入層は必要に応じて設けることができる。注入層としては電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
本発明でいう注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機機能層間に設けられる層で、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123~166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
 正孔注入層は、例えば、特開平9-45479号公報、同9-260062号公報、同8-288069号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に適用可能な正孔注入材料としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体等を含むポリマーやアニリン系共重合体、ポリアリールアルカン誘導体、または導電性ポリマーが挙げられ、好ましくはポリチオフェン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体であり、さらに好ましくはポリチオフェン誘導体である。
 電子注入層は、例えば、特開平6-325871号公報、同9-17574号公報、同10-74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的には、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。本発明においては、上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムが好ましい。その膜厚は0.1nm~5μm程度、好ましくは0.1~100nm、さらに好ましくは0.5~10nm、最も好ましくは0.5~4nmである。
(2)正孔輸送層4
 正孔輸送層を構成する正孔輸送材料としては、上記正孔注入層で適用するのと同様の化合物を使用することができるが、さらには、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
 芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノフェニル;N,N′-ジフェニル-N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1′-ビフェニル〕-4,4′-ジアミン(TPD);2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′-テトラ-p-トリル-4,4′-ジアミノビフェニル;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン;ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4′-ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノジフェニルエーテル;4,4′-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N-トリ(p-トリル)アミン;4-(ジ-p-トリルアミノ)-4′-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン;3-メトキシ-4′-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン;N-フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4-308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
 さらに、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型-Si、p型-SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
 また、特開平4-297076号公報、特開2000-196140号公報、特開2001-102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)、特開平11-251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)、特表2003-519432号公報に記載されているような、いわゆるp型半導体的性質を有するとされる正孔輸送材料を用いることもできる。
 正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については、特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
 以下、本発明の有機EL素子の正孔輸送材料に用いられる化合物の好ましい具体例((1)~(60))を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 
 なお、上記例示化合物に記載のnは重合度を表し、重量平均分子量が50,000~200,000の範囲となる整数を表す。重量平均分子量がこの範囲未満では、溶媒への溶解性の高さから製膜時に他の層と混合する懸念がある。また製膜できたとしても、低い分子量では発光効率が上がらない。重量平均分子量がこの範囲より大きい場合は、合成、精製の難しさにより問題が生じる。分子量分布が大きくなると共に、不純物の残存量も増加するため、有機EL素子の発光効率、電圧、寿命は悪化する。
 これらの高分子化合物は、Makromol.Chem.,193,909頁(1992)等に記載の公知の方法で合成することができる。
(3)電子輸送層6
 電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔ブロック層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
 従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔ブロック材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができ、例えば、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、8-キノリノール誘導体等の金属錯体等が挙げられる。
 その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。
 これらの中でもカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等が本発明では好ましく、アザカルバゾール誘導体であることがより好ましい。
 電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができ、好ましくは上記電子輸送材料,半導体ナノ粒子(後述参照),フッ化アルコール溶剤とを含有する塗布液を用いたウェットプロセスにより形成することができる。
 電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
 また、本発明の半導体ナノ粒子の他に、不純物をゲスト材料としてドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、同10-270172号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 本発明における電子輸送層には、有機物のアルカリ金属塩を含有することが好ましい。有機物の種類としては特に制限はないが、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、サリチル酸塩、ピルビン酸塩、乳酸塩、リンゴ酸塩、アジピン酸塩、メシル酸塩、トシル酸塩、ベンゼンスルホン酸塩が挙げられ、好ましくはギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、より好ましくはギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩等の脂肪族カルボン酸のアルカリ金属塩が好ましく、脂肪族カルボン酸の炭素数が4以下であることが好ましい。最も好ましくは酢酸塩である。
 有機物のアルカリ金属塩のアルカリ金属の種類としては特に制限はないが、Na、K、Csが挙げられ、好ましくはK、Cs、さらに好ましくはCsである。有機物のアルカリ金属塩としては、前記有機物とアルカリ金属の組み合わせが挙げられ、好ましくは、ギ酸Li、ギ酸K、ギ酸Na、ギ酸Cs、酢酸Li、酢酸K、酢酸Na、酢酸Cs、プロピオン酸Li、プロピオン酸Na、プロピオン酸K、プロピオン酸Cs、シュウ酸Li、シュウ酸Na、シュウ酸K、シュウ酸Cs、マロン酸Li、マロン酸Na、マロン酸K、マロン酸Cs、コハク酸Li、コハク酸Na、コハク酸K、コハク酸Cs、安息香酸Li、安息香酸Na、安息香酸K、安息香酸Cs、より好ましくは酢酸Li、酢酸K、酢酸Na、酢酸Cs、最も好ましくは酢酸Csである。
 これらドープ材の含有量は、添加する電子輸送層に対し、好ましくは1.5~35質量%であり、より好ましくは3~25質量%であり、最も好ましくは5~15質量%である。
(3.1)一般式(A)で表される化合物
 電子輸送層を構成する電子輸送材料は好ましくは一般式(A)で示される。
 一般式(A)の化合物は後述する発光層に含有されてもよく、発光層に用いられる場合には、好ましくはホスト化合物として用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 
 一般式(A)において、X1~X8のいずれかが炭素原子であり、該炭素原子に結合しているR1~R8で各々表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシル基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、等が挙げられる。
 これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
 好ましい置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、フッ化炭化水素基、アリール基、芳香族複素環基である。
 また、隣り合ったR1~R8は互いに結合して環を形成しても良い。
 一般式(A)において、R9で表される置換基は、一般式(A)において、R1~R8で各々表される置換基と同義である。
(3.2)一般式(1)で表される化合物
 更に、本発明の一般式(A)で表される化合物の中で、好ましく用いられるのは、下記一般式(1)で表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 
 本発明に係る一般式(1)で表される化合物について説明する。
 本発明者等は、鋭意検討の結果、前記一般式(1)で表される化合物を用いた有機EL素子は、発光効率が高くなることを見出した。更に、前記一般式(1)で表される化合物を用いた有機EL素子は、長寿命となることを見出した。
 前記一般式(1)において、Z1は置換基を有してもよい芳香族複素環を表し、Z2は置換基を有してもよい芳香族複素環、もしくは芳香族炭化水素環を表し、Z3は2価の連結基、もしくは単なる結合手を表す。R101は水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1)において、Z1、Z2で表される芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子が更に窒素原子で置換されている環等が挙げられる。更に、前記芳香族複素環は、後述するR101で表される置換基を有してもよい。
 前記一般式(1)において、Z2で表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o-テルフェニル環、m-テルフェニル環、p-テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。更に、前記芳香族炭化水素環は、R101で表される置換基を有してもよい。
 一般式(1)において、R101で表される置換基としては、上記一般式(A)において、X1~X8のいずれかが炭素原子であり、該炭素原子に結合しているR1~R8で各々表される置換基と同義である。
 2価の連結基としては、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基などの炭化水素基のほか、ヘテロ原子を含むものであってもよく、また、チオフェン-2,5-ジイル基や、ピラジン-2,3-ジイル基のような、芳香族複素環を有する化合物(ヘテロ芳香族化合物ともいう)に由来する2価の連結基であってもよいし、酸素や硫黄などのカルコゲン原子であってもよい。また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を介して連結する基でもよい。
 単なる結合手とは、連結する置換基同士を直接結合する結合手である。
 上記2価の連結基の具体例としては、後述する、一般式(10)において、L1で表される2価の連結基と同様のものを用いることが出来る。
 本発明においては、前記一般式(1)のZ1が6員環であることが好ましい。これにより、より発光効率を高くすることができる。更に、一層長寿命化させることができる。
 また、本発明においては、前記一般式(1)のZ2が6員環であることが好ましい。これにより、より発光効率を高くすることができる。更に、より一層長寿命化させることができる。
 更に、前記一般式(1)のZ1とZ2を共に6員環とすることで、より一層発光効率と高くすることができるので好ましい。更に、より一層長寿命化させることができるので好ましい。
 前記一般式(1)で表される化合物で好ましいのは、前記一般式(1-1)~(1-10)で各々表される化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 
 前記一般式(1-1)において、R501~R507は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-1)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-2)において、R511~R517は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-2)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-3)において、R521~R527は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-3)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-4)において、R531~R537は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-4)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-5)において、R541~R548は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-5)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-6)において、R551~R558は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-6)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-7)において、R561~R567は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-7)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-8)において、R571~R577は、各々独立に、水素原子、もしくは置換基を表す。
 前記一般式(1-8)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-9)において、Rは、水素原子、もしくは置換基を表す。また、複数のRは、各々同一でもよく、異なっていてもよい。
 前記一般式(1-9)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(1-10)において、Rは、水素原子、もしくは置換基を表す。また、複数のRは、各々同一でもよく、異なっていてもよい。
 前記一般式(1-10)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、長寿命の有機EL素子とすることができる。
 また、前記一般式(1)で表される化合物で好ましいものは、前記一般式(2-1)~(2-8)のいずれかで表される基を少なくとも一つを有する化合物である。特に、分子内に前記一般式(2-1)~(2-8)のいずれかで表される基を2つから4つ有することがより好ましい。このとき、前記一般式(1)で表される構造において、R101を除いた部分が、前記一般式(2-1)~(2-8)に置き換わる場合を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 
 このとき、特に前記一般式(3)~(17)で表される化合物であることが本発明の効果を得る上で好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 
 前記一般式(3)において、R601~R606は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R601~R606の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(3)で表される化合物を用いることにより、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(4)において、R611~R620は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R611~R620の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(4)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(5)において、R621~R623は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R611~R620の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(5)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(6)において、R631~R645は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R631~R645の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(6)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(7)において、R651~R656は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R651~R656の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。naは0~5の整数を表し、nbは1~6の整数を表すが、naとnbの和が6である。
 前記一般式(7)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(8)において、R661~R672は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R661~R672の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(8)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(9)において、R681~R688は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R681~R688の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(9)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(10)において、R691~R700は、水素原子、もしくは置換基を表すが、R691~R700の少なくとも一つは前記一般式(2-1)~(2-4)のいずれかで表される基を表す。
 前記一般式(10)において、L1で表される2価の連結基としては、アルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2,2,4-トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基(例えば、1,6-シクロヘキサンジイル基等)、シクロペンチレン基(例えば、1,5-シクロペンタンジイル基など)等)、アルケニレン基(例えば、ビニレン基、プロペニレン基等)、アルキニレン基(例えば、エチニレン基、3-ペンチニレン基等)、アリーレン基などの炭化水素基のほか、ヘテロ原子を含む基(例えば、-O-、-S-等のカルコゲン原子を含む2価の基、-N(R)-基、ここで、Rは、水素原子またはアルキル基を表し、該アルキル基は、前記一般式(1)において、R101で表されるアルキル基と同義である)等が挙げられる。
 また、上記のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基の各々においては、2価の連結基を構成する炭素原子の少なくとも一つが、カルコゲン原子(酸素、硫黄等)や前記-N(R)-基等で置換されていても良い。
 更に、L1で表される2価の連結基としては、例えば、2価の複素環基を有する基が用いられ、例えば、オキサゾールジイル基、ピリミジンジイル基、ピリダジンジイル基、ピランジイル基、ピロリンジイル基、イミダゾリンジイル基、イミダゾリジンジイル基、ピラゾリジンジイル基、ピラゾリンジイル基、ピペリジンジイル基、ピペラジンジイル基、モルホリンジイル基、キヌクリジンジイル基等が挙げられ、また、チオフェン-2,5-ジイル基や、ピラジン-2,3-ジイル基のような、芳香族複素環を有する化合物(ヘテロ芳香族化合物ともいう)に由来する2価の連結基であってもよい。
 また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を会して連結する基であってもよい。
 前記一般式(10)で表される化合物を用いることで、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より長寿命の有機EL素子とすることができる。
 前記一般式(11)~一般式(15)で各々表される化合物において、R1、R2で各々表される置換基としては、前記一般式(1)において、R101で表される置換基と同時である。
 前記一般式(15)において、Z1、Z2、Z3、Z4で各々表される、各々窒素原子を少なくとも一つ含む6員の芳香族複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環等が挙げられる。
 前記一般式(16)において、Z1、Z2で各々表される、各々窒素原子を少なくとも一つ含む6員の芳香族複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環等が挙げられる。
 前記一般式(16)において、Ar1、Ar2で各々表されるアリーレン基としては、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、3,3′-ビフェニルジイル基、3,6-ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等が挙げられる。また、前記アリーレン基は更に後述する置換基を有していてもよい。
 前記一般式(16)において、Ar1、Ar2で各々表される2価の芳香族複素環基は、フラン環、チオフェン環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子が更に窒素原子で置換されている環等から導出される2価の基等が挙げられる。更に、前記芳香族複素環基は、前記R101で表される置換基を有してもよい。
 前記一般式(16)において、Lで表される2価の連結基としては、前記一般式(10)において、L1で表される2価の連結基と同義であるが、好ましくはアルキレン基、-O-、-S-等のカルコゲン原子を含む2価の基であり、もっとも好ましくはアルキレン基である。
 前記一般式(17)において、Ar1、Ar2で、各々表されるアリーレン基は、前記一般式(16)において、Ar1、Ar2で各々表されるアリーレン基と同義である。
 前記一般式(17)において、Ar1、Ar2で各々表される芳香族複素環基は、前記一般式(16)において、Ar1、Ar2で各々表される2価の芳香族複素環基と同義である。
 前記一般式(17)において、Z1、Z2、Z3、Z4で各々表される、各々窒素原子を少なくとも一つ含む6員の芳香族複素環としては、例えば、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環等が挙げられる。
 前記一般式(17)において、Lで表される2価の連結基としては、前記一般式(10)において、L1で表される2価の連結基と同義であるが、好ましくはアルキレン基、-O-、-S-等のカルコゲン原子を含む2価の基であり、もっとも好ましくはアルキレン基である。
 以下に、本発明に係る一般式(1)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 
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 これらの有機EL素子用材料のアザカルバゾール環やその類緑体は、J.Chem.Soc.,PerkinTrans.1,1505~1510(1999)、Pol.J.Chem.,54,1585(1980)、(TetrahedronLett.41(2000),481~484)に記載される合成法に従って合成できる。
 合成されたアザカルバゾール環やその類緑体と、芳香族炭化水素環、芳香族複素環、芳香環、複素環、アルキル基などの、コア、連結基への導入は、ウルマンカップリング、Pd触媒を用いたカップリング、スズキカップリング等公知の方法を用いることができる。
 本発明に係る一般式(A)で表される化合物は、好ましくは分子量が400以上のものを用いる。
(4)発光層5
 本発明の有機EL素子を構成する発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
 本発明に係る発光層は、含まれる発光材料が前記要件を満たしていれば、その構成には特に制限はない。
 また、同一の発光スペクトルや発光極大波長を有する層が複数層あってもよい。各発光層間には非発光性の中間層を有していることが好ましい。
 本発明における発光層の膜厚の総和は1~100nmの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは、より低い駆動電圧を得ることができることから50nm以下である。なお、本発明でいう発光層の膜厚の総和とは、発光層間に非発光性の中間層が存在する場合には、当該中間層も含む膜厚である。
 個々の発光層の膜厚としては1~50nmの範囲に調整することが好ましい。青、緑、赤の各発光層の膜厚の関係については、特に制限はない。
 発光層の作製には、後述する発光材料やホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。
 本発明においては、各発光層には複数の発光材料を混合してもよく、また燐光発光材料と蛍光発光材料を同一発光層中に混合して用いてもよい。
 本発明においては、発光層の構成として、ホスト化合物、発光材料(発光ドーパント化合物ともいう)を含有し、発光材料より発光させることが好ましい。
(4.1)ホスト化合物
 本発明の有機EL素子の発光層に含有されるホスト化合物としては、室温(25℃)における燐光発光の燐光量子収率が0.1未満の化合物が好ましい。さらに好ましくは燐光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での体積比が50%以上であることが好ましい。
 ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光材料を複数種用いることで異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
 本発明に用いられるホスト化合物としては、従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
 公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS-K-7121に準拠した方法により求められる値である。
 公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。例えば、特開2001-257076号公報、同2002-308855号公報、同2001-313179号公報、同2002-319491号公報、同2001-357977号公報、同2002-334786号公報、同2002-8860号公報、同2002-334787号公報、同2002-15871号公報、同2002-334788号公報、同2002-43056号公報、同2002-334789号公報、同2002-75645号公報、同2002-338579号公報、同2002-105445号公報、同2002-343568号公報、同2002-141173号公報、同2002-352957号公報、同2002-203683号公報、同2002-363227号公報、同2002-231453号公報、同2003-3165号公報、同2002-234888号公報、同2003-27048号公報、同2002-255934号公報、同2002-260861号公報、同2002-280183号公報、同2002-299060号公報、同2002-302516号公報、同2002-305083号公報、同2002-305084号公報、同2002-308837号公報等が挙げられる。
 本発明に用いられるホスト化合物は、カルバゾール誘導体であることが好ましい。
 ホスト化合物は好ましくは一般式(2)で示される化合物が用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
 
 式中、XはNR′、O、S、CR′R″又はSiR′R″を表す。R′、R″は各々水素原子又は置換基を表す。Arは芳香環を表す。nは0~8の整数を表す。
 一般式(2)におけるXにおいて、R′、R″で各々表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素環基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
 中でも、XとしてはNR′又はOが好ましく、また、R′としては、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基)、又は芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)が特に好ましい。
 上記の芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、各々一般式(2)のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。
 一般式(2)において、Arにより表される芳香環としては、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が挙げられる。また、該芳香環は単環でもよく、縮合環でもよく、更に未置換でも、一般式(2)のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。
 一般式(2)において、Arにより表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o-テルフェニル環、m-テルフェニル環、p-テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。これらの環は更に、一般式(a)で表される部分構造のXにおいて、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。
 一般式(2)で表される部分構造において、Arにより表される芳香族複素環としては、例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
 これらの環は、更に一般式(2)において、R′、R″で各々表される置換基を有してもよい。
 上記の中でも、一般式(2)において、Arにより表される芳香環として、好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ジベンゾフラン環、ベンゼン環であり、更に好ましく用いられるのは、カルバゾール環、カルボリン環、ベンゼン環であり、より好ましくは置換基を有するベンゼン環であり、特に好ましくはカルバゾリル基を有するベンゼン環が挙げられる。
 また、一般式(2)において、Arにより表される芳香環としては、各々3環以上の縮合環が好ましい一態様であり、3環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。なお、これらの環は、更に上記の置換基を有していてもよい。
 また、3環以上が縮合した芳香族複素環としては、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等が挙げられる。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。
 また、一般式(2)において、nは0~8の整数を表すが、0~2であることが好ましく、特にXがO、Sである場合には1~2であることが好ましい。
 本発明においては、特に、ジベンゾフラン環とカルバゾール環をともに有するホスト化合物が好ましい。
 以下に、一般式(2)で表されるホスト化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
 
(4.2)発光材料(発光ドーパント)
 本発明に係る発光材料(発光ドーパント)としては、蛍光性化合物、燐光発光材料(燐光性化合物、燐光発光性化合物等ともいう)を用いることができるが、燐光発光材料であることが好ましい。
 本発明において、燐光発光材料とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には室温(25℃)にて燐光発光する化合物であり、燐光量子収率が25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましい燐光量子収率は0.1以上である。
 上記燐光量子収率は第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中での燐光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明において燐光発光材料を用いる場合、任意の溶媒のいずれかにおいて上記燐光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
 燐光発光材料の発光原理としては2種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを燐光発光材料に移動させることで燐光発光材料からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つは燐光発光材料がキャリアトラップとなり、燐光発光材料上でキャリアの再結合が起こり燐光発光材料からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、燐光発光材料の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
 燐光発光材料は、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができるが、好ましくは元素の周期表で8~10族の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
 以下に、発光層に含有されるリン光発光ドーパントとして用いられる化合物について説明する。リン光発光ドーパントとして用いられる化合物は一般式(B)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
 
 一般式(B)において、Rは置換基を表す。Zは5~7員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。n1は0~5の整数を表す。B~Bは炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。Mは元素周期表における8族~10族の金属を表す。X及びXは炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、LはX及びXと共に2座の配位子を形成する原子群を表す。m1は1、2、又は3の整数を表し、m2は0、1、又は2の整数を表すが、m1+m2は2又は3である。
 本発明に係る一般式(B)で表されるリン光性化合物は、HOMOが-5.15~-3.50eV、LUMOが-1.25~+1.00eVであり、好ましくはHOMOが-4.80~-3.50eV、LUMOが-0.80~+1.00eVである。
 一般式(B)で表されるリン光性化合物において、Rで表される置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素環基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。これらの置換基のうち、好ましいものはアルキル基もしくはアリール基である。
 Zは、5~7員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。Zにより形成される5~7員環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ピリジン環、ピリミジン環、ピロール環、チオフェン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環及びチアゾール環等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ベンゼン環である。
 B~Bは、炭素原子、窒素原子、酸素原子もしくは硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。これら5つの原子により形成される芳香族含窒素複素環としては単環が好ましい。例えば、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、トリアゾール環、テトラゾール環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、オキサジアゾール環及びチアジアゾー環ル等が挙げられる。これらのうちで好ましいものは、ピラゾール環、イミダゾール環であり、特に好ましくはB2、B5が窒素原子であるイミダゾール環である。これらの環は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。置換基として好ましいものはアルキル基及びアリール基であり、更に好ましくはアリール基である。
 Lは、X、Xと共に2座の配位子を形成する原子群を表す。X-L-Xで表される2座の配位子の具体例としては、例えば、置換又は無置換のフェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボル、ピコリン酸及びアセチルアセトン等が挙げられる。これらの基は上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
 m1は、1、2又は3の整数を表し、m2は0、1又は2の整数を表すが、m1+m2は2又は3である。中でも、m2は0である場合が好ましい。Mで表される金属としては、元素周期表の8~10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)が用いられるが、中でもイリジウム、白金が好ましく、更に好ましくはイリジウムである。
 以下に、一般式(B)で表されるリン光性化合物の具体的な化合物を、D-1~D-133に例示するが、これらに限定されるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
 
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000098
 
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000100
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000101
 
(5)半導体ナノ粒子11
 有機機能層中の上記電子輸送層および発光層のいずれか一方またはその両方には、伝導帯のエネルギー準位が-5.5~-1.5eVの半導体ナノ粒子が含有されている。半導体ナノ粒子は好ましくは電子輸送層に含有される。
 半導体ナノ粒子の製造方法は、固相状態の原料から反応による核生成または粉砕等により粒子化する固相法、溶液等により液相状態とした原料から反応、分散、固化により粒子化する液相法、ガス化等により気相状態とした原料から反応、凝結、結晶化により粒子化する気相法に大別され、粒径分布が狭い無機ナノ粒子の製造方法としては、ビルドアッププロセスである液相法および気相法が有力である。液相法としては、コロイド合成法、ゾル―ゲル法、噴霧法等があり、気相法としてはCVD法や蒸着凝集法が挙げられる。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子のようなナノオーダーの積層体に対しては、超微細な粒子を高純度で得られる気相法が好ましい。
 これらの半導体ナノ粒子は必要に応じて精製、フィルタリング、酸化等の表面改質、融着防止剤によるコーティング、官能基の付与などによる表面修飾などを施しても良い。
 半導体ナノ粒子は、金属の酸化物、窒化物、硫化物またはハロゲン化物からなることが好ましく、金属酸化物または金属ハロゲン化物からなることがさらに好ましく、金属酸化物からなることが最も好ましい。金属原子としては、3~5族の金属(スカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ)や、銅、セリウム、インジウム、スズおよびガリウム、アルミニウム、亜鉛、モリブデンが好ましく、ジルコニウム、イットリウムおよびチタンがさらに好ましい。二種類の金属を含む化合物を用いてもよい。更に、半導体ナノ粒子は金属ナノ粒子の表面だけを酸化させた表面被覆タイプの金属酸化物ナノ粒子であってもよい。
 金属酸化物ナノ粒子材料としては、酸化スカンジウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化ガリウム、酸化セリウム、酸化スズ、酸化亜鉛等が挙げられ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化イットリウムが中でも好適に使用できる。しかしながら、同じ酸化物であっても製造方法や材料の状態によって伝導帯レベルは変化するため、その他の金属を含む酸化物ナノ粒子等も適宜使用することができる。
 半導体ナノ粒子の粒子径(平均粒子径)は、可視光の波長よりも十分小さく、かつ可視光の波長領域で光散乱をしない粒子径であることが好ましい。半導体ナノ粒子の好ましい粒子径としては1nm~100nmであり、より好ましくは1nm~50nmであり、特に好ましくは2nm~30nmである。
 平均粒子径の測定方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば透過型電子顕微鏡(TEM)により半導体ナノ粒子の粒子観察を行い、そこから粒子径分布の数平均粒子径として求める方法、動的光散乱法により半導体ナノ粒子の粒子径分布を測定し、その数平均粒子径として求める方法等が挙げられる。
 半導体ナノ粒子の添加量は添加する層の全構成物質100質量部に対して5~90質量%であることが好ましく、10~70質量%であるとより好ましい。
 半導体ナノ粒子の伝導帯の準位としては、-5.5~-1.5eVの範囲が好ましく、-5.4~-1.8eVの範囲がより好ましく、-3.0~-1.8eVの範囲がさらに好ましく、-2.1~-1.8eVの範囲が最も好ましい。
 半導体ナノ粒子の伝導帯のエネルギー準位は、上記電子輸送層を構成する電子輸送材料のLUMO準位と、上記発光層のホスト化合物のLUMO準位との間にある。更に、半導体ナノ粒子の伝導帯のエネルギー準位は、上記電子輸送層を構成する電子輸送材料のLUMO準位と、上記発光層の発光ドーパントのLUMO準位との間にあり、好ましくは電子輸送材料のLUMO準位より低く、少なくとも1つの発光ドーパントのLUMO準位よりも高い。
 半導体ナノ粒子の伝導帯のエネルギー準位を見積もる方法としては、紫外線光電子分光法、X線光電子分光法、オージェ電子分光法により求められる価電子帯のエネルギー準位および光学的バンドギャップエネルギーから見積もる方法がある。
《陽極2》
 有機EL素子を構成する陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO<SUB>2</SUB>、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状パターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合(100μm以上程度)は、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常は、10~1000nmの範囲であり、好ましくは10~200nmの範囲で選ばれる。
《陰極8》
 一方、陰極としては仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
 また、陰極に上記金属を1~20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に形成することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する有機EL素子を作製することができる。
《支持基板1》
 本発明の有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。
 支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。リジットな基板よりもフレキシブルな基板において、高温保存安定性や色度変動を抑制する効果が大きく現れるため、特に好ましい支持基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な可撓性を備えた樹脂フィルムである。
 樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
 樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m<SUP>2</SUP>・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定した酸素透過度が、10<SUP>-3</SUP>cm<SUP>3</SUP>/(m<SUP>2</SUP>・24h・atm)以下、水蒸気透過度が10<SUP>-3</SUP>g/(m<SUP>2</SUP>・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましく、前記の水蒸気透過度が10<SUP>-5</SUP>g/(m<SUP>2</SUP>・24h)以下であることがさらに好ましい。
 バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等の有機EL素子の劣化を招く因子の浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 バリア膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ-イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
 不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
 本発明の有機EL素子において、発光の室温における外部取り出し効率は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。
《封止(封止接着剤9,封止部材10)》
 本発明の有機EL素子に適用可能な封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
 封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
 具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコーン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
 本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、ポリマーフィルムは、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10<SUP>-3</SUP>cm<SUP>3</SUP>/(m<SUP>2</SUP>・24h・atm)以下、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が1×10<SUP>-3</SUP>g/(m<SUP>2</SUP>・24h)以下のものであることが好ましい。
 封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
 接着剤としては、具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2-シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
 なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また、有機機能層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機機能層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ-イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
 封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相を形成することを目的として、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
 吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
 封止にはケーシングタイプの封止(缶封止)と密着タイプの封止(固体封止)があるが、薄型化の観点からは固体封止が好ましい。また、可撓性の有機EL素子を作製する場合は、封止部材にも可撓性が求められるため、固体封止が好ましい。
 以下に、固体封止を行う場合の好ましい態様を説明する。
 本発明に係る封止用接着剤には、熱硬化接着剤や紫外線硬化樹脂などを用いることができるが、好ましくはエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン樹脂など熱硬化接着剤、より好ましくは耐湿性、耐水性に優れ、硬化時の収縮が少ないエポキシ系熱硬化型接着性樹脂である。
 本発明に係る封止用接着剤の含水率は、300ppm以下であることが好ましく、0.01~200ppmであることがより好ましく、0.01~100ppmであることが最も好ましい。
 本発明でいう含水率は、いかなる方法により測定しても構わないが、例えば容量法水分計(カールフィッシャ-)、赤外水分計、マイクロ波透過型水分計、加熱乾燥重量法、GC/MS、IR、DSC(示差走査熱量計)、TDS(昇温脱離分析)が挙げられる。また、精密水分計AVM-3000型(オムニテック社製)等を用い、水分の蒸発によって生じる圧力上昇から水分を測定でき、フィルムまた固形フィルム等の水分率の測定を行うことができる。
 本発明において、封止用接着剤の含水率は、例えば、露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppmの窒素雰囲気下に置き時間を変化させることで調整することが出来る。また、100Pa以下の真空状態で置き時間を変化させて乾燥させることもできる。また、封止用接着材は接着剤のみで乾燥させることも出来るが、封止部材へ予め配置し乾燥させることも出来る。
 密着封止(固体封止)を行う場合、封止部材としては、例えば、50μm厚のPET(ポリエチレンテレフタレート)にアルミ箔(30μm厚)をラミネートしたものを用いる。これを封止部材として、アルミニウム面にディスペンサを使用して均一に塗布し封止用接着剤を予め配置しておき、樹脂基板1と封止部材5を位置合わせ後、両者を圧着して(0.1~3MPa)、温度80~180℃で密着・接合(接着)して、密着封止(固体封止)する。
 接着剤の種類また量、そして面積等によって加熱また圧着時間は変わるが0.1~3MPaの圧力で仮接着、また80~180℃の温度で、熱硬化時間は5秒~10分間の範囲で選べばよい。
 加熱した圧着ロールを用いると圧着(仮接着)と加熱が同時にでき、且つ内部の空隙も同時に排除でき好ましい。
 また、接着層の形成方法としては、材料に応じて、ディスペンサを用い、ロールコート、スピンコート、スクリーン印刷法、スプレーコートなどのコーティング法、印刷法を用いることができる。
 固体封止は以上のように封止部材と有機EL素子基板との間に空間がなく硬化した樹脂で覆う形態である。封止部材としては、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム合金等の金属、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル等のプラスチック、およびこれらの複合物、ガラス等が挙げられ、必要に応じて、特に樹脂フィルムの場合には、樹脂基板と同様、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素等のガスバリア層を積層したものを用いることができる。ガスバリア層は、封止部材成形前に封止部材の両面若しくは片面にスパッタリング、蒸着等により形成することもできるし、封止後に封止部材の両面若しくは片面に同様な方法で形成してもよい。これについても、酸素透過度が1×10<SUP>-3</SUP>ml/(m<SUP>2</SUP>・24h・atm)以下、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10<SUP>-</SUP><SUP>3</SUP>g/(m<SUP>2</SUP>・24h)以下のものであることが好ましい。
 封止部材としては、アルミニウム等の金属箔をラミネートしたフィルム等でも良い。金属箔の片面にポリマーフィルムを積層する方法としては、一般に使用されているラミネート機を使用することができる。接着剤としてはポリウレタン系、ポリエステル系、エポキシ系、アクリル系等の接着剤を用いることができる。必要に応じて硬化剤を併用してもよい。ホットメルトラミネーション法やエクストルージョンラミネート法および共押出しラミネーション法も使用できるがドライラミネート方式が好ましい。
 また、金属箔をスパッタや蒸着等で形成し、導電性ペースト等の流動性電極材料から形成する場合は、逆にポリマーフィルムを基材としてこれに金属箔を成膜する方法で作成してもよい。
《保護膜、保護板》
 有機機能層を挟み支持基板と対向する側の封止膜、あるいは封止用フィルムの外側に、有機EL素子の機械的強度を高めるため、保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
 本発明において、可撓性支持基板から陽極との間、あるいは可撓性支持基板から光出射側の何れかの場所に光取出し部材を有することが好ましい。
 光取出し部材としては、プリズムシートやレンズシートおよび拡散シートが挙げられる。また、全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に導入される回折格子や拡散構造等が挙げられる。
 通常、基板から光を放射するような有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光層から放射された光の一部が基板と空気との界面において全反射を起こし、光を損失するという問題が発生する。この問題を解決するために、基板の表面にプリズムやレンズ状の加工を施す、もしくは基板の表面にプリズムシートやレンズシートおよび拡散シートを貼り付けることにより、全反射を抑制して光の取り出し効率を向上させる。
 また、光取り出し効率を高めるためには、全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法や拡散構造を導入する方法が知られている。
《有機EL素子の製造方法》
 本発明の有機EL素子の製造方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の製造方法を説明する。
 はじめに、適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10~200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の薄膜形成方法により形成させて、陽極を作製する。
 次に、この上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層の有機機能層(有機化合物薄膜)を形成させる。
 これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア・ブロジェット(Langmuir Blodgett法)等を挙げることができる。)があるが、少なくとも正孔注入層はウェットプロセスを用いて形成することが好ましい。正孔注入層以外の有機機能層の形成においても、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、本発明においてはウェットプロセスが好ましく、中でも、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法等の塗布法による成膜が好ましい。
 本発明に係る有機EL材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒を用いることができる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
 これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは、50nm~200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機EL素子が得られる。
 本発明においては、陰極を設けた後に、40~200℃の範囲で有機EL素子を加熱処理することが、高温保存安定性および色度変動を抑制する効果が顕著なために好ましい。樹脂フィルムを用いる場合には40~150℃、特に40~120℃が好ましい。加熱処理時間は10秒~30分の範囲が好ましい。
 該加熱処理後に前記密着封止あるいは封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着することで有機EL素子を作製する。
《用途》
 本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
 発光光源として、例えば、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源、さらには表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられるが、特にカラーフィルターと組み合わせた液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
 本発明の有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」あるいは「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」あるいは「質量%」を表す。
《有機EL素子の作製》
(1)サンプル100~108の作製
(1.1)ガスバリア性の可撓性フィルムの作製
 可撓性フィルムとして、ポリエチレンナフタレートフィルム(帝人デュポン社製フィルム、以下、PENと略記する)の第1電極を形成する側の全面に、特開2004-68143号に記載の構成からなる大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、連続して可撓性フィルム上に、SiOxからなる無機物のガスバリア膜を厚さ500nmとなるように形成し、酸素透過度0.001ml/m<SUP>2</SUP>/day以下、水蒸気透過度0.001g/m<SUP>2</SUP>/day以下のガスバリア性の可撓性フィルムを作製した。
(1.2)第1電極層の形成
 準備したガスバリア性の可撓性フィルム上に厚さ120nmのITO(インジウムチンオキシド)をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第1電極層(陽極)を形成した。なお、パターンは発光面積が50mm平方になるようなパターンとした。
(1.3)正孔注入層の形成
 パターニング後のITO基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSSと略記、Bayer製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を3000rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの正孔注入層を設けた。
(1.4)正孔輸送層の形成
 この基板を、窒素ガス(グレードG1)を用いた窒素雰囲気下に移し、前記正孔輸送材料である例示化合物(60)(Mw=80,000)をクロロベンゼンに0.5%溶解した溶液を、1500rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、160℃で30分間保持し、膜厚30nmの正孔輸送層とした。
(1.5)発光層の形成
 次いで、下記組成の発光層組成物および同溶媒により倍希釈した組成物を1500rpm、30秒でスピンコート法によりそれぞれ製膜した後、120℃で30分間保持し膜厚40nmおよび80nmの発光層をそれぞれ形成した(詳しくは、サンプル100では膜厚40をnmとし、他のサンプル101~108では膜厚を80nmとした。)。
〈発光層組成物〉
 例示化合物a-38          22.3質量部
 例示化合物D-66           4.9質量部
 例示化合物D-67          0.05質量部
 例示化合物D-80          0.05質量部
 表1に記載の半導体ナノ粒子の分散物  6.00質量部
 トルエン              2,000質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000102
 
(1.6)電子輸送層の形成
 続いて、20mgの一般式(A)で表される化合物である表1に記載の例示化合物(化合物A,BC)を、4mlのブタノールに溶解した溶液を、1500rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、120℃で30分間保持し、膜厚30nmの電子輸送層とした。
 なお、サンプル108では、化合物A,BCに代えてポリスチレンを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000103
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000104
 
(1.7)電子注入層、陰極の形成
 続いて、基板を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化ナトリウムおよびフッ化カリウムを入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を4×10<SUP>-5</SUP>Paまで減圧した後、前記ボートに通電して加熱してフッ化ナトリウムを0.02nm/秒で前記電子輸送層上に膜厚1nmの薄膜を形成し、続けて同様にフッ化カリウムを0.02nm/秒でフッ化ナトリウム上に膜厚1.5nmの電子注入層を形成した。
 引き続き、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成した。
(1.8)封止及び有機EL素子の作製
 引き続き、市販のロールラミネート装置を用いて封止部材を接着し、有機EL素子(サンプル100~108)を製作した。
 なお、封止部材として、可撓性の厚み30μmのアルミニウム箔(東洋アルミニウム株式会社製)に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(12μm厚)をドライラミネーション用の接着剤(2液反応型のウレタン系接着剤)を用いラミネートした(接着剤層の厚み1.5μm)ものを用いた。
 アルミニウム面に封止用接着剤として、熱硬化性接着剤を、ディスペンサを使用してアルミ箔の接着面(つや面)に沿って厚み20μmで均一に塗布した。これを100Pa以下の真空下で12時間乾燥させた。さらに露点温度が-80℃以下、酸素濃度0.8ppmの窒素雰囲気下へ移動し、12時間以上乾燥させ、封止用接着剤の含水率を100ppm以下となるように調整した。
 熱硬化接着剤としては下記の(A)~(C)を混合したエポキシ系接着剤を用いた。
 (A)ビスフェノールAジグリシジルエーテル(DGEBA)
 (B)ジシアンジアミド(DICY)
 (C)エポキシアダクト系硬化促進剤
 以上のようにして、図1に記載の形態になるよう、封止基板を、取り出し電極および電極リードの接合部を覆うようにして密着・配置して、圧着ロールを用いて厚着条件、圧着ロール温度120℃、圧力0.5MPa、装置速度0.3m/minで密着封止して、有機EL素子(サンプル100~108)を作製した。
(2)サンプル201~207の作製
 上記サンプル100~108の作製方法の発光層および電子輸送層の作製方法を以下の通り変更した。それ以外は同様にしてサンプル201~207を作製した。
(2.1)発光層の形成
 下記組成の発光層組成物を1500rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、120℃で30分間保持し膜厚40nmの発光層を形成した。
〈発光層組成物〉
 例示化合物a-38          14.15質量部
 例示化合物D-66           2.45質量部
 例示化合物D-67          0.025質量部
 例示化合物D-80          0.025質量部
 酢酸イソプロピル           2,000質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000105
 
(2.2)電子輸送層の形成
 32mgの一般式(A)で表される化合物である表2に記載の例示化合物(化合物A,BC)および表2に記載の半導体ナノ粒子8mgを、4mlのブタノールに溶解した溶液を、1500rpm、30秒でスピンコート法により製膜した後、120℃で30分間保持し、膜厚60nmの電子輸送層とした。
 なお、サンプル207では、化合物A,BCに代えてポリスチレンを用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000106
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000107
 
《有機EL素子の評価》
 上記可撓性フィルムを用いて作製したサンプル100~108およびサンプル201~207について、下記の各評価を行った。
(1)電力効率および駆動電圧の測定
 各サンプルに対し、室温(約23~25℃)で、1,000cd/mの定輝度条件下による点灯を行い、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタセンシング社製)を用いて、各サンプルの発光輝度を測定し、発光輝度1000cd/mにおける発光輝度(電流は一定)および駆動電圧を求めた。
 なお、表1,表2では、サンプル100の発光輝度,駆動電圧をそれぞれ100として、サンプル101~108およびサンプル201~207の発光輝度,駆動電圧を、相対値で示している。
(2)塗布性の評価
 上記駆動電圧で発光させた素子をマイクロスコープで目視し、輝度ムラ等がないかを評価した。
 表1,表2中、「○」は問題なし、「△」は輝度ムラがやや確認されるが製品としては問題ないことを示し、「×」は輝度ムラがあることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000108
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000109
 
(3)まとめ
 表1,表2に示すとおり、サンプル100およびサンプル101の結果から、発光層の膜厚を40nmから80nmに厚膜化すると、発光輝度が低下するとともに駆動電圧が上昇し、輝度ムラも確認された。これに対し、サンプル101~108では発光層の膜厚が80nmと、サンプル201~207では電子輸送層の膜厚が60nmと、それぞれ厚膜化されているにもかかわらず、発光輝度は高く駆動電圧の上昇も抑えられ、輝度ムラもなかった。
 以上から、伝導帯のエネルギー準位が-5.5~-1.5eVの半導体ナノ粒子を発光層または電子輸送層に含有させることは、発光輝度の低下と駆動電圧の上昇を抑え、輝度ムラの発生も抑える上で、有用であることがわかる。
 本発明は、発光輝度の低下や駆動電圧の上昇、輝度ムラの発生を抑えるのに好適に利用することができる。
 1 可撓性支持基板
 2 陽極
 3 正孔注入層
 4 正孔輸送層
 5 発光層
 6 電子輸送層
 7 電子注入層
 8 陰極
 9 封止接着剤
 10 可撓性封止部材
 11 半導体ナノ粒子
 100 有機エレクトロルミネッセンス素子

Claims (11)

  1.  基板上に、対となる電極と、少なくとも電子輸送層および発光層を有する有機機能層とを、備える有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記電子輸送層および発光層の少なくとも1層には、伝導帯のエネルギー準位が-5.5~-1.5eVである半導体ナノ粒子が含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記発光層が発光ドーパントを有し、
     前記半導体ナノ粒子の伝導帯のエネルギー準位が、前記電子輸送層を構成する電子輸送材料のLUMO準位と前記発光ドーパントのLUMO準位との間に存在することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記発光層がホスト化合物を有し、
     前記半導体ナノ粒子の伝導帯のエネルギー準位が、前記電子輸送層を構成する電子輸送材料のLUMO準位と前記ホスト化合物のLUMO準位との間に存在することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記半導体ナノ粒子が電子輸送層に含有されていることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記半導体ナノ粒子が金属酸化物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記半導体ナノ粒子が3~5族に属する金属を含む金属酸化物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記半導体ナノ粒子が酸化ジルコニウム、酸化イットリウムまたは酸化チタンであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記半導体ナノ粒子が、金属ナノ粒子の表面を酸化して形成されたものであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記電子輸送層を構成する電子輸送材料が、下記一般式(A)で示されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     式(A)中、X1~X8は、各々炭素原子または窒素原子を表し、少なくとも一つは窒素原子である。X1~X8のいずれかが炭素原子である場合、該炭素原子に結合しているR1~R8は各々、水素原子または置換基を表し、該置換基が複数の場合、同一でも異なっていてもよい。X1~X8のいずれかが窒素原子である場合、該窒素原子に結合しているR1~R8は、各々非共有電子対を表す。R9は、水素原子または置換基を表す。
  10.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記発光層がリン光発光ドーパントを含有し、
     前記リン光発光ドーパントが下記一般式(B)で示されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
      式(B)中、R1は置換基を表す。Zは5~7員環を形成するのに必要な非金属原子群を表す。n1は0~5の整数を表す。B1~B5は炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、少なくとも一つは窒素原子を表す。M1は元素周期表における8族~10族の金属を表す。X1及びX2は炭素原子、窒素原子又は酸素原子を表し、L1はX1及びX2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。m1は1、2、又は3の整数を表し、m2は0、1、又は2の整数を表すが、m1+m2は2又は3である。
  11.  請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     前記電子輸送層が、少なくとも前記電子輸送層を構成する電子輸送材料と前記半導体ナノ粒子とフッ化アルコール溶剤とを含有する塗布液を用いて、ウェットプロセスにて形成されたものであることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
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