WO2013027510A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置 Download PDF

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WO2013027510A1
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ring
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健 波木井
宏 石代
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コニカミノルタホールディングス株式会社
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/02Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/12Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with substituted hydrocarbon radicals attached to ring carbon atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/56Ring systems containing three or more rings
    • C07D209/80[b, c]- or [b, d]-condensed
    • C07D209/82Carbazoles; Hydrogenated carbazoles
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes
    • H10K50/82Cathodes
    • H10K50/828Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
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    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
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    • H10K50/16Electron transporting layers
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/80Constructional details
    • H10K50/805Electrodes
    • H10K50/82Cathodes
    • H10K50/824Cathodes combined with auxiliary electrodes

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element applied to various displays, display devices, illumination, and the like, and an illumination device using the same.
  • an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) that emits light using electric energy from positive and negative electrodes using an organic material has a low voltage of about several V to several tens V. In particular, it has been attracting attention in recent years because it is a thin-film type complete solid-state device and saves space.
  • Patent Document 1 an organic electroluminescence element having a film made of a metal oxide such as ITO on an electrode made of an alloy of silver and magnesium has been studied. Metal oxides have a certain level of barrier properties against oxygen and water, but metal oxides release oxygen during film formation, which causes the problem that magnesium is oxidized during film formation and the drive voltage increases. I found out. As another problem, it has been found that the sputtering method, which is an ITO film forming method, requires high energy and generates oxygen radicals and ultraviolet rays, so that element damage due to the sputtering process is inevitable.
  • Patent Document 2 an organic electroluminescence element having a SiOxNy (x and y are integers) film on the outside of an electrode made of an alloy of silver and magnesium is studied. It has been found that CVD, which is a film forming method of SiOxNy, has a problem that a film having sufficient barrier properties cannot be obtained by using oxygen as a reaction gas and increasing the film forming speed in consideration of productivity. .
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an organic electroluminescence element and an illuminating device with low driving voltage and little change in characteristics over time.
  • a transparent cathode and a light emitting layer are provided on a supporting substrate, and the cathode contains an alloy of an alkali metal and silver or an alloy of an alkaline earth metal and silver, outside the cathode (on the opposite side to the light emitting layer).
  • An organic electroluminescence device comprising a layer containing a metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower and an intermediate layer between the cathode and the layer containing the metal oxide.
  • n1-Y1 [Wherein, n1 represents an integer of 1 or more, Y1 represents a substituent when n1 is 1, and represents a mere bond or an n1-valent linking group when n1 is 2 or more.
  • Ar1 represents a group represented by the following general formula (A). When n1 is 2 or more, a plurality of Ar1s may be the same or different. However, the compound represented by the general formula (1) has at least two condensed aromatic heterocycles in which three or more rings are condensed in the molecule. ]
  • Y5 represents a divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E51 to E66 each represent —C (R3) ⁇ or —N ⁇ , and R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Y6 to Y9 each represents a group derived from an aromatic hydrocarbon ring or a group derived from an aromatic heterocycle, and at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9 is an aromatic group containing an N atom.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, and n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • the organic electroluminescence device as described in 8 above, wherein the compound represented by the general formula (2) is a compound represented by the following general formula (3).
  • Y5 represents a divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E51 to E66 and E71 to E88 each represent —C (R3) ⁇ or —N ⁇ , and R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, and n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • 10. 10 The organic electroluminescence device as described in any one of 1 to 9 above, wherein the light emitting layer contains a compound represented by the following general formula (4).
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom
  • A1 represents an atomic group forming an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring together with PC.
  • A2 represents an atomic group that forms an aromatic heterocycle with QN.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • Z represents a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group.
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom
  • A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring together with P—C.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table. ] 12 12.
  • An illumination device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 14.
  • Organic EL element >> First, a preferred specific example of the layer configuration of the organic electroluminescence element (also referred to as an organic EL element) of the present invention will be described.
  • FIG. (I) Support substrate 2 / anode (anode) 3 / hole injection layer 4 / hole transport layer 5 / light emitting layer 6 / electron transport layer 7 / cathode 8 (alloy metal or alkaline earth metal and silver alloy) Layer) / intermediate layer 9 / layer 10 containing a metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower (hereinafter also referred to as a low melting point metal oxide layer).
  • a metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower hereinafter also referred to as a low melting point metal oxide layer.
  • the layer structure of the organic EL element of the present invention may be the following layer structure in addition to this.
  • Support substrate / anode (anode) / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode / intermediate layer / low melting point metal oxide layer (iii) support substrate / anode (Anode) / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / hole blocking layer / cathode / intermediate layer / low melting point metal oxide layer (iv) support substrate / anode (anode) / hole Injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / hole blocking layer / cathode / intermediate layer / low melting point metal oxide layer Detailed explanation of each layer will be described later.
  • the organic EL device of the present invention has a transparent cathode and a light emitting layer.
  • the transparency of the transparent cathode means that the light transmittance at a wavelength of 550 nm is 50% or more.
  • Such light transmittance can be realized by forming the cathode and the electron transport layer with the materials and film thickness described later.
  • This cathode contains an alloy of alkali metal and silver or an alloy of alkaline earth metal and silver.
  • a layer having a metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower (low melting point metal oxide layer) is provided on the outer side of the cathode, that is, on the side opposite to the light emitting layer, and further between the cathode and the low melting point metal oxide layer. Having a layer.
  • the low melting point metal oxide layer in the present invention can be formed by using a vacuum evaporation method such as resistance heating when the melting point of the metal oxide constituting the layer is 1000 ° C. or less. Has few features. Moreover, since metal oxide has high transparency and high barrier properties, it is suitable as a protective layer for the cathode of the organic EL device of the present invention.
  • the present invention since the intermediate layer is formed on the cathode before forming the low melting point metal oxide layer, the present invention is based on oxygen generated when the low melting point metal oxide layer is formed. It is possible to prevent oxidation of the cathode.
  • the anode can be either transparent or opaque depending on the application.
  • the light emitting layer preferably contains at least two kinds of light emitting materials having different emission colors, and a single layer or a light emitting layer unit composed of a plurality of light emitting layers 6 may be formed.
  • the hole transport layer may also include a hole injection layer and an electron blocking layer (not shown). Details will be described later.
  • the organic EL element of the present invention can take a top emission type or double side emission type configuration, and can be used as, for example, a surface light emitter.
  • the cathode (also referred to as a cathode electrode or a cathode) in the present invention is a layer containing an alloy of silver and an alkali metal or an alloy of silver and an alkaline earth metal, and functions as an electrode.
  • examples of the alkali metal include lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, and francium.
  • alkaline earth metal examples include beryllium, magnesium, calcium, strontium, barium, and radium.
  • Such a cathode is preferably formed by a co-evaporation method.
  • the cathode preferably has a thickness in the range of 4 to 8 nm.
  • a film thickness of less than 8 nm is preferable because absorption of the layer is reduced and the transmittance of the device is increased. Further, it is preferable that the film thickness is larger than 4 nm because the layer has good conductivity and the voltage does not increase.
  • the mixing ratio of the alkali metal or alkaline earth metal of the cathode to silver is preferably 1 to 50 atm% in terms of atomic ratio. A more preferable range is 10 to 40 atm%.
  • Preferred materials included in the cathode include metal elements such as magnesium, indium, and copper.
  • the shape of the cathode can be controlled, and the conductivity can be maintained even with a thinner film thickness. As a result, the transmittance can be improved. Further, by co-depositing an alkali metal or an alkaline earth metal on silver, the electron injecting property can be improved and the driving voltage can be lowered.
  • the organic EL device of the present invention has a layer containing a metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower (low melting point metal oxide layer) outside the cathode, that is, on the side opposite to the light emitting layer.
  • a layer containing a metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower (low melting point metal oxide layer) outside the cathode, that is, on the side opposite to the light emitting layer.
  • an intermediate layer is provided between the cathode and the low melting point metal oxide layer.
  • Examples of the metal oxide having a melting point of 1000 ° C. or lower of the present invention include antimony (III) oxide (melting point 656 ° C.), cadmium oxide (melting point 900 ° C.), chromium oxide (VI) (melting point 196 ° C.), lead oxide ( II) (888 ° C.), vanadium oxide (V) (melting point 690 ° C.), bismuth (III) oxide (820 ° C.), manganese oxide (IV) (melting point 535 ° C.), molybdenum oxide (VI) (melting point 795 ° C.), etc. Is mentioned.
  • molybdenum oxide (VI) is a material for forming a barrier film against oxygen and water, which is the object of the present invention, because the film formed by vacuum evaporation by resistance heating described later has high smoothness and few physical defects. Suitable as
  • the low-melting-point metal oxide layer according to the present invention is preferably formed using the above-described metal oxide by a vacuum evaporation method using resistance heating or a vacuum evaporation method using an electron beam, and a more preferable film formation method is resistance.
  • This is a vacuum deposition method by heating.
  • the vacuum evaporation method by resistance heating and the vacuum evaporation method by electron beam are low energy and do not generate oxygen radicals or the like compared to other film forming methods, for example, sputtering method. It has the merit of less damage.
  • the CVD method has the advantage of exhibiting stable barrier properties regardless of the film formation rate.
  • the low melting point metal oxide layer according to the present invention is preferably formed after the intermediate layer. Since metal oxide releases oxygen during film formation, when a layer containing metal oxide is formed without an intermediate layer, the alkali metal or alkaline earth metal in the cathode according to the present invention is oxidized and driven. The problem that the voltage rises occurs.
  • the film thickness of the low melting point metal oxide layer according to the present invention is preferably 8 nm or more and 20 nm or less.
  • the film thickness is greater than 8 nm, there is a barrier property of the layer so that the drive voltage does not increase, and when the film thickness is less than 20 nm, the efficiency does not decrease due to a decrease in transmittance.
  • the main function of the intermediate layer between the cathode according to the present invention and the low melting point metal oxide layer is that the alkali metal or alkaline earth metal in the cathode according to the present invention is oxidized during the formation of the low melting point metal oxide layer. It is to prevent being done. Therefore, the material of the intermediate layer according to the present invention is preferably a material that does not release oxygen during film formation, and examples thereof include organic compounds and metal complexes used in the electron transport layer and the hole transport layer. Since organic compounds and metal complexes do not have a high melting point, they are suitable for film formation by vapor deposition using resistance heating.
  • the vapor deposition method is preferable as the material for the intermediate layer according to the present invention from the viewpoint of little damage to the light emitting layer formed in advance during film formation. Further, since metal oxide releases oxygen during film formation, it is not preferable as a material for the intermediate layer according to the present invention.
  • the intermediate layer of the present invention is preferably formed by vapor deposition.
  • the film thickness of the intermediate layer of the present invention is preferably in the range of 30 to 90 nm.
  • an organic EL element 1B in which an auxiliary electrode 8-1 is provided between the cathode 8 and the intermediate layer 1 for the purpose of reducing the resistance can also be used.
  • the material for forming the auxiliary electrode is preferably a metal with low resistance such as gold, platinum, silver, copper, or aluminum.
  • Examples of the method for forming the auxiliary electrode include a vapor deposition method, a sputtering method, a printing method, an ink jet method, and an aerosol jet method.
  • the line width of the auxiliary electrode is preferably 50 ⁇ m or less from the viewpoint of the aperture ratio of the cathode, and the thickness of the auxiliary electrode is preferably 1 ⁇ m or more from the viewpoint of conductivity.
  • an electron transport layer containing an electron transport compound is further provided between the cathode and the light emitting layer.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer (not shown) and a hole blocking layer (not shown) are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided as a single layer or 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.
  • Any material may be used as long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, and any material can be selected from conventionally known compounds. Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane, anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as a material for the electron transport layer. It can. Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) Aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc.
  • Mg Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the material for the electron transport layer.
  • 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 material for the electron transport layer.
  • distyrylpyrazine derivatives exemplified as the material for the light emitting layer can also be used as the material for the electron transport layer, and n-type-Si, n-type-SiC, etc. as well as the hole injection layer and the hole transport layer.
  • These inorganic semiconductors can also be used as a material for the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be formed by thinning the above 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.
  • 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.
  • impurities can be doped in the electron transport layer to increase the n property.
  • 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 potassium compound for example, potassium fluoride can be used.
  • an electron transport layer containing a potassium compound such as potassium fluoride is preferable from the viewpoint of increasing the transmittance of the cathode of the present invention and decreasing the resistance value. This is because when the cathode of the present invention is formed on an electron transport layer containing a potassium compound such as potassium fluoride, the growth of the silver thin film can be controlled in a preferable direction, and the conductivity can be secured even with a thinner film thickness. Because.
  • a compound represented by the following general formula (1) can be preferably used as the material (electron transporting compound) of the electron transporting layer.
  • n1-Y1 In the formula, n1 represents an integer of 1 or more, Y1 represents a substituent when n1 is 1, and represents a simple bond or an n1-valent linking group when n1 is 2 or more.
  • Ar1 represents a group represented by the general formula (A) described later. When n1 is 2 or more, a plurality of Ar1s may be the same or different. However, the compound represented by the general formula (1) has at least two condensed aromatic heterocycles in which three or more rings are condensed in the molecule.
  • examples of the substituent represented by Y1 include 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 (eg cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group (eg vinyl group, allyl group etc.), alkynyl group (eg ethynyl group, propargyl etc.) Group), aromatic hydrocarbon group (also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.), for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, an alkyl group (
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • n1-valent linking group represented by Y1 in the general formula (1) examples include a divalent linking group, a trivalent linking group, and a tetravalent linking group.
  • an alkylene group for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, 2,2,4-trimethylhexamethylene group, heptamethylene group, octamethylene group, nonamethylene group, decamethylene group, undecamethylene group, dodecamethylene group, cyclohexylene group (for example, 1,6-cyclohexanediyl group, etc.), Cyclopentylene group (for example, 1,5-cyclopentanediyl group and the like), alkenylene group (for example, vinylene group, propenylene group, butenylene group, pentenylene group, 1-methylvinylene group, 1-methylpropenylene group, 2-methylpropenylene group, 1-methylpentenylene group, 3-methyl Pentenylene group, 1-ethylvinylene group, 1-
  • acridine ring benzoquinoline ring, carbazole ring, phenazine ring, phenanthridine ring, phenanthroline ring, carboline ring, cyclazine ring, kindrin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithia Gin ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (representing any one of carbon atoms constituting carboline ring replaced by nitrogen atom), phenanthroline ring, dibenzofuran Ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring Benzodifuran ring, benzodithiophene ring, naphthodifuran ring, naphthodithiophene ring, anthrafur
  • examples of the trivalent linking group represented by Y1 include ethanetriyl group, propanetriyl group, butanetriyl group, pentanetriyl group, hexanetriyl group, heptanetriyl group, and octanetriyl.
  • the tetravalent linking group represented by Y1 is a group in which one trivalent group is further added to the above trivalent group, such as a propanediylidene group, 1,3-propane.
  • each of the above divalent linking group, trivalent linking group, and tetravalent linking group may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • Y1 preferably represents a group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings, and the three or more rings.
  • a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensing a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • n1 is preferably 2 or more.
  • the compound represented by the general formula (1) has at least two condensed aromatic heterocycles formed by condensation of three or more rings in the molecule.
  • Y1 represents an n1-valent linking group
  • Y1 is preferably non-conjugated in order to keep the triplet excitation energy of the compound represented by the general formula (1) high, and further, Tg (glass transition In view of improving the point, also referred to as glass transition temperature, it is preferably composed of an aromatic ring (aromatic hydrocarbon ring + aromatic heterocycle).
  • non-conjugated means that the linking group cannot be expressed by repeating a single bond (also referred to as a single bond) and a double bond, or the conjugation between aromatic rings constituting the linking group is sterically cleaved. Means.
  • Ar1 in the general formula (1) represents a group represented by the following general formula (A).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • E1 to E8 represent —C (R1) ⁇ or —N ⁇ .
  • R, R ′ and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1. * Represents a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • Y3 and Y4 each represent a group derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring, and at least one represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom.
  • n2 represents an integer of 1 to 4.
  • the divalent linking group represented by Y2 has the same meaning as the divalent linking group represented by Y1 in the general formula (1).
  • At least one of the groups derived from a 5-membered or 6-membered aromatic ring represented by Y3 and Y4 represents a group derived from an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom
  • the aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as the ring constituent atom include an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a diazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, an isoxazole ring, a pyrazole ring, Examples include a triazole ring.
  • the group represented by Y3 is preferably a group derived from the above 6-membered aromatic ring, and more preferably a group derived from a benzene ring.
  • the group represented by Y4 is preferably a group derived from the 6-membered aromatic ring, more preferably an aromatic heterocycle containing a nitrogen atom as a ring constituent atom. Particularly preferably, Y4 is a group derived from a pyridine ring.
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • E1 to E8 represent —C (R1) ⁇ or —N ⁇
  • R, R ′ and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • E11 to E20 each represent —C (R2) ⁇ or —N ⁇ , and at least one represents —N ⁇ .
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site. However, at least one of E11 and E12 represents —C (R2) ⁇ , and R2 represents a linking site.
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • E1 to E8 represent —C (R1) ⁇ or —N ⁇
  • R, R ′ and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site
  • R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • at least one of E21 or E22 represents —C (R2) ⁇
  • R2 represents a linking site
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • E1 to E8 represent —C (R1) ⁇ or —N ⁇
  • R, R ′ and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site
  • R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • at least one of E32 or E33 is represented by —C (R2) ⁇
  • R2 represents a linking site
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
  • X represents —N (R) —, —O—, —S— or —Si (R) (R ′) —
  • E1 to E8 represent —C (R1) ⁇ or —N ⁇
  • R, R ′ and R1 each represent a hydrogen atom, a substituent or a linking site with Y1.
  • Y2 represents a simple bond or a divalent linking group.
  • E41 to E50 each represent —C (R2) ⁇ , —N ⁇ , —O—, —S— or —Si (R3) (R4) —, and at least one of them represents —N ⁇ .
  • R2 represents a hydrogen atom, a substituent or a linking site
  • R3 and R4 represent a hydrogen atom or a substituent.
  • n2 represents an integer of 1 to 4. * Represents a linking site with Y1 in the general formula (1).
  • the divalent linking group represented by Y2 is a divalent group represented by Y1 in the general formula (1). It is synonymous with the linking group.
  • Y5 represents a divalent linking group composed of an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E51 to E66 each represent —C (R3) ⁇ or —N ⁇ , and R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • Y6 to Y9 each represents a group derived from an aromatic hydrocarbon ring or a group derived from an aromatic heterocycle, and at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9 is an aromatic group containing an N atom.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, and n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • the arylene group and heteroarylene group represented by Y5 are the arylene group and heteroarylene group described as an example of the divalent linking group represented by Y1 in general formula (1). Are synonymous with each other.
  • the divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group or a combination thereof represented by Y5
  • a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings among the heteroarylene groups, a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings is preferably included, and the group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • Y5 a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings is preferably included, and the group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • Y6 to Y9 are each an aromatic hydrocarbon ring used for forming a group derived from an aromatic hydrocarbon ring, such as a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring Phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, 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, pyranthrene ring, anthraanthrene ring, and the like.
  • aromatic hydrocarbon ring may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • Y6 to Y9 are each an aromatic heterocycle used for forming a group derived from an aromatic heterocycle, such as a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, or a pyridine ring.
  • aromatic heterocycle may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • an aromatic heterocycle containing an N atom used for forming a group derived from an aromatic heterocycle containing an N atom represented by at least one of Y6 or Y7 and at least one of Y8 or Y9.
  • the ring include, for example, an oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, thiazole ring, Indole ring, indazole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, quinoline ring, isoquinoline ring, phthalazine ring, naphthy
  • the groups represented by Y7 and Y9 each preferably represent a group derived from a pyridine ring.
  • the groups represented by Y6 and Y8 each preferably represent a group derived from a benzene ring.
  • Y5 represents a divalent linking group composed of an arylene group, a heteroarylene group, or a combination thereof.
  • E51 to E66 and E71 to E88 each represent —C (R3) ⁇ or —N ⁇ , and R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R3 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • n3 and n4 represent an integer of 0 to 4, and n3 + n4 is an integer of 2 or more.
  • the arylene group and heteroarylene group represented by Y5 are the arylene group and heteroarylene group described as an example of the divalent linking group represented by Y1 in general formula (1). Are synonymous with each other.
  • the divalent linking group comprising an arylene group, a heteroarylene group or a combination thereof represented by Y5
  • a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings among the heteroarylene groups, a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensation of three or more rings is preferably included, and a group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • Y5 a condensed aromatic heterocycle formed by condensation of three or more rings.
  • a group derived from a condensed aromatic heterocyclic ring formed by condensation of three or more rings is preferably included, and a group derived from a dibenzofuran ring or a dibenzothiophene ring is preferable.
  • E71 to E74 and E80 to E83 are each represented by —C (R3) ⁇ .
  • DMAc dimethylacetamide
  • Step 2 (Synthesis of Intermediate 2)
  • Intermediate 1 (0.5 mol) was dissolved in 100 ml of DMF (dimethylformamide) at room temperature in the atmosphere, NBS (N-bromosuccinimide) (2.0 mol) was added, and the mixture was stirred overnight at room temperature. The resulting precipitate was filtered and washed with methanol, yielding intermediate 2 in 92% yield.
  • Step 3 (Synthesis of Compound 5) Under a nitrogen atmosphere, intermediate 2 (0.25 mol), 2-phenylpyridine (1.0 mol), ruthenium complex [( ⁇ 6 -C 6 H 6 ) RuCl 2 ] 2 (0.05 mol), triphenyl Phosphine (0.2 mol) and potassium carbonate (12 mol) were mixed in 3 L of NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) and stirred at 140 ° C. overnight.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • the light emitting layer 6 used in the present invention contains a phosphorescent light emitting compound as a light emitting material.
  • the light emitting layer 6 is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode or electron transport layer 7 and the hole transport layer 5, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer 6. Alternatively, it may be an interface between the light emitting layer 6 and an adjacent layer.
  • the structure of the light emitting layer 6 is not particularly limited as long as the contained light emitting material satisfies the light emission requirements. Moreover, there may be a plurality of layers having the same emission spectrum and emission maximum wavelength. Further, it is preferable to have a non-light emitting intermediate layer (not shown) between the light emitting layers 6.
  • the total thickness of the light emitting layer 6 is preferably in the range of 1 to 100 nm, and more preferably 1 to 30 nm because a lower driving voltage can be obtained.
  • the sum total of the film thickness of the light emitting layer 6 is a film thickness also including the said intermediate
  • each light emitting layer 6 is preferably adjusted in the range of 1 to 50 nm, more preferably in the range of 1 to 20 nm. There are no particular restrictions on the relationship between the film thicknesses of the blue, green and red light emitting layers 6.
  • the light emitting layer 6 can be formed by forming a light emitting material or a host compound described later by a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method.
  • a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, or an ink jet method.
  • Each light emitting layer 6 may be a mixture of a plurality of light emitting materials, or a phosphorescent light emitting material and a fluorescent light emitting material (also referred to as a fluorescent dopant or a fluorescent compound) may be mixed in the same light emitting layer 6.
  • the structure of the light emitting layer 6 preferably includes a host compound (also referred to as a light emitting host or the like) and a light emitting material (also referred to as a light emitting dopant compound) and emits light from the light emitting material.
  • a host compound also referred to as a light emitting host or the like
  • a light emitting material also referred to as a light emitting dopant compound
  • 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 the light emitting layer 6.
  • a known host compound may be used alone, or a plurality of types may be used.
  • a plurality of types of host compounds it is possible to adjust the movement of charges, and the efficiency of the organic EL element 1A can be improved.
  • a plurality of kinds of light emitting materials described later it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary light emission color.
  • the host compound used may be a conventionally known low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (evaporation polymerizable light emitting host). .
  • the known host compound 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) here is a value determined by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • H1 to H79 Specific examples (H1 to H79) of host compounds that can be used in the present invention are shown below, but are not limited thereto.
  • a phosphorescent compound As a light-emitting material that can be used in the present invention, a phosphorescent compound (also referred to as a phosphorescent compound or a phosphorescent material) can be given.
  • a phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, a phosphorescent compound emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and a phosphorescence quantum yield of 0.01 at 25 ° C. Although defined as the above compounds, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectra II, page 398 (1992 version, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, when using a phosphorescent compound in the present invention, the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) is achieved in any solvent. It only has to be done.
  • phosphorescent compounds There are two types of light emission principles of phosphorescent compounds. One is that recombination of carriers occurs on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent compound to obtain light emission from the phosphorescent compound.
  • the other is a carrier trap type in which the phosphorescent compound becomes a carrier trap, and carriers are recombined on the phosphorescent compound to emit light from the phosphorescent compound. In any case, it is a condition that the excited state energy of the phosphorescent compound is lower than the excited state energy of the host compound.
  • the phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of the organic EL device, and preferably a complex compound containing a metal of group 8 to 10 in the periodic table of elements. More preferred are iridium compounds, osmium compounds, platinum compounds (platinum complex compounds), and rare earth complexes, and most preferred are iridium compounds.
  • At least one light emitting layer may contain two or more phosphorescent compounds, and the concentration ratio of the phosphorescent compounds in the light emitting layer may vary in the thickness direction of the light emitting layer. Good.
  • the phosphorescent compound is preferably 0.1% by volume or more and less than 30% by volume with respect to the total amount of the light emitting layer.
  • the compound (phosphorescent compound) contained in the light emitting layer is preferably a compound represented by the following general formula (4).
  • the phosphorescent compound represented by the general formula (4) (also referred to as a phosphorescent metal complex) is contained as a light emitting dopant in the light emitting layer of the organic EL device according to the present invention.
  • the constituent layer of the organic EL element 1 according to the present invention will be described in detail later).
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom
  • A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocycle with PC.
  • A2 represents an atomic group that forms an aromatic heterocycle with QN.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring that A1 forms with PC include a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, a chrysene ring, Naphthacene ring, 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, Examples include a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, and an anthraanthrene ring.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • the aromatic heterocycle formed by A1 together with P—C includes a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, Benzimidazole 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, azacarbazole A ring etc. are mentioned.
  • the azacarbazole ring means one in which at least one carbon atom of the benzene ring constituting the carbazole ring is replaced with a nitrogen atom.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • examples of the aromatic heterocycle formed by A2 together with QN include an oxazole ring, an oxadiazole ring, an oxatriazole ring, an isoxazole ring, a tetrazole ring, a thiadiazole ring, a thiatriazole ring, Examples include a thiazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • Examples of the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 include phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabol, acetylacetone, picolinic acid, and the like.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 represents 2 or 3
  • j2 is preferably 0.
  • M1 is a transition metal element of Group 8 to Group 10 (simply referred to as a transition metal) in the periodic table, and iridium is particularly preferable.
  • Z represents a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group.
  • P and Q each represent a carbon atom or a nitrogen atom
  • A1 represents an atomic group that forms an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring together with P—C.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand
  • P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom, or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • examples of the hydrocarbon ring group represented by Z include a non-aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic hydrocarbon ring group, and examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a cyclopropyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. These groups may be unsubstituted or have a substituent described later.
  • aromatic hydrocarbon ring group examples include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl. Group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group and the like.
  • These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • examples of the heterocyclic group represented by Z include a non-aromatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the non-aromatic heterocyclic group include an epoxy ring and an aziridine group. Ring, thiirane ring, oxetane ring, azetidine ring, thietane ring, tetrahydrofuran ring, dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring, ⁇ -caprolactone ring, ⁇ - Caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydropyran ring
  • These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • aromatic heterocyclic group examples include a pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl).
  • oxazolyl group 1,2,3-triazol-1-yl group, etc.
  • benzoxazolyl group thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group , Benzothienyl group, dibenzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, carbolinyl group, diazacarbazolyl group (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl Group, pyridazinyl group, triazinyl group, Nazoriniru group, phthalazinyl group, and the like.
  • These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • the group represented by Z is an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • the aromatic hydrocarbon ring that A1 forms with P—C includes benzene ring, biphenyl ring, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring , 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, pyranthrene ring, anthraanthrene ring and the like.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • the aromatic heterocycle formed by A1 together with P—C includes furan ring, thiophene ring, oxazole ring, pyrrole 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 azacarbazole ring.
  • the azacarbazole ring means one in which at least one carbon atom of the benzene ring constituting the carbazole ring is replaced with a nitrogen atom.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • examples of the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 include phenylpyridine, phenylpyrazole, phenylimidazole, phenyltriazole, phenyltetrazole, pyrazabole, acetylacetone, and picolinic acid. .
  • J1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 represents 2 or 3
  • j2 is preferably 0.
  • transition metal elements of groups 8 to 10 in the periodic table of elements represented by M1 (also simply referred to as transition metals) in the periodic table of elements represented by M1 in the general formula (4) Synonymous with group 8-10 transition metal elements.
  • R 03 represents a substituent
  • R 04 represents a hydrogen atom or a substituent
  • a plurality of R 04 may be bonded to each other to form a ring.
  • n01 represents an integer of 1 to 4.
  • R 05 represents a hydrogen atom or a substituent, and a plurality of R 05 may be bonded to each other to form a ring.
  • n02 represents an integer of 1 to 2.
  • R 06 represents a hydrogen atom or a substituent, and may combine with each other to form a ring.
  • n03 represents an integer of 1 to 4.
  • Z1 represents an atomic group necessary for forming a 6-membered aromatic hydrocarbon ring or a 5-membered or 6-membered aromatic heterocycle together with C—C.
  • Z2 represents an atomic group necessary for forming a hydrocarbon ring group or a heterocyclic group.
  • P1-L1-P2 represents a bidentate ligand, and P1 and P2 each independently represent a carbon atom, a nitrogen atom or an oxygen atom.
  • L1 represents an atomic group that forms a bidentate ligand together with P1 and P2.
  • j1 represents an integer of 1 to 3
  • j2 represents an integer of 0 to 2
  • j1 + j2 is 2 or 3.
  • M1 represents a group 8-10 transition metal element in the periodic table.
  • R 03 and R 06 , R 04 and R 06, and R 05 and R 06 may be bonded to each other to form a ring.
  • each of the substituents represented by R 03 , R 04 , R 05 , and R 06 has the same meaning as the substituent represented by Y 1 in the general formula (1).
  • examples of the 6-membered aromatic hydrocarbon ring formed by Z1 together with C—C include a benzene ring.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • examples of the 5- or 6-membered aromatic heterocycle formed by Z1 together with C—C include oxazole ring, oxadiazole ring, oxatriazole ring, isoxazole ring, tetrazole ring, thiadiazole And a ring, a thiatriazole ring, an isothiazole ring, a thiophene ring, a furan ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a triazole ring.
  • These rings may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • examples of the hydrocarbon ring group represented by Z2 include a non-aromatic hydrocarbon ring group and an aromatic hydrocarbon ring group, and examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group include a cyclopropyl group. , Cyclopentyl group, cyclohexyl group and the like. These groups may be unsubstituted or have a substituent described later.
  • aromatic hydrocarbon ring group examples include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl.
  • aromatic hydrocarbon group examples include, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl.
  • These groups may be unsubstituted or may have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • examples of the heterocyclic group represented by Z2 include a non-aromatic heterocyclic group and an aromatic heterocyclic group.
  • examples of the non-aromatic heterocyclic group include an epoxy ring and an aziridine group. Ring, thiirane ring, oxetane ring, azetidine ring, thietane ring, tetrahydrofuran ring, dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring, ⁇ -caprolactone ring, ⁇ - Caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydropyran
  • aromatic heterocyclic group examples include a pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl).
  • oxazolyl group 1,2,3-triazol-1-yl group, etc.
  • benzoxazolyl group thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group , Benzothienyl group, dibenzothienyl group, indolyl group, carbazolyl group, carbolinyl group, diazacarbazolyl group (indicating that one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl Group, pyridazinyl group, triazinyl group, Nazoriniru group, phthalazinyl group, and the like.
  • These rings may be unsubstituted or may further have a substituent represented by Y1 in the general formula (1).
  • the group formed by Z1 and Z2 is preferably a benzene ring.
  • the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 has the same meaning as the bidentate ligand represented by P1-L1-P2 in the general formula (4). .
  • the transition metal elements of groups 8 to 10 in the periodic table of elements represented by M1 are the transition metal groups of groups 8 to 10 in the periodic table of elements represented by M1 in the general formula (4). Synonymous with metal element.
  • the phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • the phosphorescent compound according to the present invention 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, or a platinum compound (platinum complex compound). Rare earth complexes, most preferably iridium compounds.
  • Pt-1 to Pt-3, A-1, Ir-1 to Ir-45 Specific examples (Pt-1 to Pt-3, A-1, Ir-1 to Ir-45) of phosphorescent compounds according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these.
  • m and n represent the number of repetitions.
  • phosphorescent compound also referred to as a phosphorescent metal complex or the like
  • Fluorescent materials include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes Examples thereof include dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
  • the organic EL device includes a blocking layer (a hole blocking layer (not shown), an electron blocking layer (not shown)), an injection layer (an electron injection layer (not shown), and a hole injection as constituent layers. Layer (see FIG. 1)) or the like.
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer has the function of the electron transport layer 7 in a broad sense.
  • the hole blocking layer is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons but has a very small ability to transport holes, and recombines electrons and holes by blocking holes while transporting electrons. Probability can be improved.
  • the structure of the electron carrying layer 7 mentioned later can be used as a hole-blocking layer based on this invention as needed.
  • the hole blocking layer is preferably provided adjacent to the light emitting layer 6.
  • the electron blocking layer has the function of the hole transport layer 5 in a broad sense.
  • the electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes but has a very small ability to transport electrons, and improves the probability of recombination of electrons and holes by blocking electrons while transporting holes. be able to.
  • the structure of the positive hole transport layer 5 mentioned later can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the film thickness of the hole blocking layer according to the present invention is preferably 3 to 100 nm, and more preferably 5 to 30 nm.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer (light-emitting layer) in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance.
  • the organic EL element and its industrialization front line June 30, 1998, N.N. (Published by TS Co., Ltd.) ”, Chapter 2, Chapter 2,“ Electrode Materials ”(pages 123 to 166), which is described in detail, and includes a hole injection layer (see FIG. 1) and an electron injection layer.
  • the injection layer can be provided as necessary. As described above, it may exist 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.
  • JP-A Nos. 9-45479, 9-260062, and 8-288069 The details of the hole injection layer are described in JP-A Nos. 9-45479, 9-260062, and 8-288069. Specific examples thereof include a phthalocyanine layer represented by copper phthalocyanine. And an oxide layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon layer, and a polymer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
  • the details of the electron injection layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like, and specifically, metals such as strontium and aluminum Examples thereof include an alkali metal halide layer typified by potassium fluoride, an alkaline earth metal compound layer typified by magnesium fluoride, and an oxide layer typified by molybdenum oxide.
  • the electron injection layer of the present invention is desirably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m although it depends on the material.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives
  • Examples thereof include stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
  • hole transport material those described above can be used, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine 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
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • 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.
  • a so-called p-type hole transport material as described in 139 can also be used. In the present invention, it is preferable to use these materials because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
  • the hole transport layer 5 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. be able to.
  • the film thickness of the hole transport layer 5 is not particularly limited, but is usually about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably 5 to 200 nm.
  • This hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • anode As the anode (counter electrode) to be paired with the cathode, the materials described for the cathode constituting the above-described transparent conductivity may be used, or a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is used as an electrode substance. Things can also be used.
  • 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 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • the counter electrode 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 counter electrode 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.
  • a support substrate (hereinafter also referred to as a base material, a substrate, a substrate, a support, etc.) that can be used in the organic EL element of the present invention include glass, plastic, and the like, but are not limited thereto. Further, the support substrate may be transparent or opaque. When light is extracted from the support substrate, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element 1A.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate pro Cellulose esters such as pionate (CAP), cellulose acetate phthalate, 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, poly Cycloolefins such as sulfones, polyether imides, polyether ketone imides, polyamides, fluororesins, nylon, polymethyl methacrylate, acrylics or polyarylates, Arton (trade name, manufactured by JSR)
  • PET polyethylene
  • the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992. And a relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) of 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferably a barrier film (also referred to as a barrier film or the like), and further conforms to JIS K 7126-1987.
  • the oxygen permeability measured by the above method is 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and the water vapor permeability is 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less. It is preferable.
  • the material for forming the barrier 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 can be used.
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • the vacuum deposition method, the sputtering method, the reactive sputtering method, the molecular beam epitaxy method, the cluster ion beam method, the ion plating method, the plasma polymerization method, the atmospheric pressure plasma weighting can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method described in JP-A No. 2004-68143 is particularly preferable.
  • the opaque support substrate examples include metal plates such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, ceramic substrates, and the like.
  • ⁇ Sealing> As a sealing means used for this invention, the method of adhere
  • the sealing member may be disposed so as to cover the light emitting region of the organic EL element, and may be a concave plate shape or a flat plate shape. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • the electrode may be provided on the sealing member and provided so as to be conductive with the organic EL element.
  • the sealing member include a glass substrate, a polymer substrate / film, and a metal substrate / film.
  • the glass substrate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer substrate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the metal substrate 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, silicon, 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 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, and a method according to JIS K 7129-1992. It is preferable that the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured in (1) is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less.
  • sealing member For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.
  • 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. be able to.
  • heat- and chemical-curing types such as epoxy type can be mentioned.
  • hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • the organic EL element 1A may be deteriorated by heat treatment, a material that can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • Application of the adhesive to the sealing portion may be performed using a commercially available dispenser or may be printed like screen printing.
  • the electrode and the organic layer are coated on the outside of the electrode (cathode 8 in FIG. 1) facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate.
  • a stop film can also be suitably used.
  • the material for forming the film may be a material having 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.
  • the method for forming these films is not particularly limited.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination 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, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil
  • a vacuum is also possible.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • hygroscopic compound examples 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 oxides for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide
  • 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.
  • a protective film or a protective plate may be provided on the outer side of the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween or on 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 substrate, polymer substrate / film, metal substrate / film, etc. as those used for the sealing can be used. Is preferably used.
  • a thin film made of a desired electrode material for example, an anode material
  • a suitable support substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 to 200 nm, thereby producing an anode.
  • a thin film containing an organic compound such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer, which is a device material, is formed thereon.
  • a method for thinning a thin film containing an organic compound there are a spin coating method, a casting method, an ink jet method, a vapor deposition method, a printing method, and the like, but a homogeneous film is easily obtained and pinholes are not easily generated.
  • the vacuum deposition method or the spin coating method is particularly preferable. Further, different film forming methods may be applied for each layer.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., a degree of vacuum of 10 ⁇ 6 to 10 ⁇ 2 Pa, and a vapor deposition rate of 0.01 to It is desirable to select appropriately within a range of 50 nm / second, a substrate temperature of ⁇ 50 to 300 ° C., and a film thickness of 0.1 to 5 ⁇ m.
  • a desired organic EL device can be obtained by providing the cathode of the present invention thereon by vapor deposition.
  • the cathode of the present invention it is possible to reverse the film formation order, and in this order, the cathode of the present invention, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode on the support substrate.
  • a direct current voltage When a direct current voltage is applied to the organic EL device thus manufactured, light emission can be observed by applying a voltage of about 2V to 40V with the anode 3 being positive and the cathode being negative.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the organic EL device of the present invention it is preferable to consistently produce from the hole injection layer to the cathode by one evacuation, but it may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a surface light emitter as described above, but can also be used as a display device, a display, and various light emission sources.
  • a light emitting light source for example, lighting devices such as home lighting and interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, Examples include, but are not limited to, a light source of an optical sensor, and the light source can be effectively used for a backlight of a liquid crystal display device combined with a color filter and a light source for illumination.
  • the organic EL element of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a type for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a display device (display).
  • the drive method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • a full-color display device can be manufactured by using two or more organic EL elements of the present invention having different emission colors.
  • the illuminating device of this invention has the said organic EL element.
  • the illuminating device of this invention may use the illuminating device of this invention as an organic EL element which gave the resonator structure to the said organic EL element.
  • Examples of the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure include a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processing machine, and a light source of an optical sensor. It is not limited. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
  • the material used for the organic EL element of the present invention can be applied to an organic EL element that emits substantially white light (also referred to as a white organic EL element).
  • a plurality of light emitting colors can be simultaneously emitted by a plurality of light emitting materials to obtain white light emission by color mixing.
  • the combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of the three primary colors of red, green and blue, or two using the complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.
  • the combination of luminescent materials for obtaining multiple luminescent colors is a combination of multiple phosphorescent or fluorescent materials that emit light, fluorescent materials or phosphorescent materials, and light from the luminescent materials. Any combination with a pigment material that emits light as light may be used, but in a white organic EL element, a combination of a plurality of light-emitting dopants may be used.
  • an electrode film can be formed by a vapor deposition method, a cast method, a spin coating method, an ink jet method, a printing method, or the like, and productivity is also improved. According to this method, unlike a white organic EL device in which light emitting elements of a plurality of colors are arranged in parallel in an array, the organic EL element itself emits white light.
  • luminescent material used for a light emitting layer For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, the metal complex which concerns on this invention so that it may suit the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic, Any one of known luminescent materials may be selected and combined to whiten.
  • CF color filter
  • the white organic EL element described above it is possible to produce a lighting device that emits substantially white light.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of the lighting device of the present invention.
  • the lighting device 20 of the present invention includes an organic EL element 1 ⁇ / b> A (1 ⁇ / b> B) including a support substrate 2 on which an anode is formed, a light emitting layer 6, and a cathode 8.
  • an epoxy photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.).
  • the organic EL element 1A (1B) fixed to the glass substrate 21 is sealed with a glass substrate 21, a glass case 22, and a sealing material 23.
  • the sealing material 23 the same material used for fixing the organic EL element 1A (1B) can be used.
  • the inside of the glass case 22 is filled with nitrogen gas 24 so that the organic EL element 1A (1B) is not brought into contact with the atmosphere. Therefore, it is preferable to perform the sealing operation in the glass case 22 in a glove box under a nitrogen atmosphere (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more).
  • a hygroscopic compound 25 is provided inside the glass case 22.
  • Organic EL elements 1 to 26 shown in Table 1 were prepared so that the light emitting area was 5 cm ⁇ 5 cm. Lighting devices 1 to 26 were produced using the produced organic EL elements 1 to 26, respectively.
  • the support substrate provided with the ITO layer was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, and ⁇ -NPD, compound H4 (hereinafter simply referred to as H4), compound Ir-4 (hereinafter simply referred to as “H4”) were attached to each tantalum resistance heating board.
  • Ir-4), BAlq, Alq 3 , and lithium fluoride were put in each and attached to the first vacuum chamber of the vacuum deposition apparatus.
  • the structures of ⁇ -NPD, BAlq, and Alq 3 are as follows. Thereafter, in the production of the organic EL elements 2 to 26, necessary materials were exchanged in advance and set on a resistance heating board made of tantalum.
  • the heating board containing ⁇ -NPD was energized and heated, and deposited on the ITO layer at a deposition rate of 0.1 to 0.2 nm / second.
  • a hole transport layer serving also as a 20 nm thick hole injection layer was provided.
  • the heating board containing H4 and the heating board containing Ir-4 are energized independently so that the deposition rate of H4 as a light emitting host and Ir-4 as a light emitting dopant becomes 100: 6. And a light emitting layer having a thickness of 30 nm was provided.
  • the heating board containing BAlq was energized and heated to provide a 10 nm thick hole blocking layer at a deposition rate of 0.1 to 0.2 nm / second.
  • the heating board containing Alq 3 was heated by energization to provide an electron transport layer having a thickness of 20 nm at a deposition rate of 0.1 to 0.2 nm / second.
  • the heating board containing lithium fluoride was energized and heated to provide an electron injection layer having a film thickness of 1 nm at a deposition rate of 0.01 to 0.02 nm / second.
  • the element formed up to the electron injection layer was transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and after the pressure in the second vacuum chamber was reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the heating board containing silver and magnesium were contained.
  • the heating board was energized independently, the deposition rate was adjusted so that the atomic ratio (atm%) of magnesium was 35%, and an electrode layer made of silver and magnesium having a thickness of 10 nm was formed to obtain a cathode.
  • the organic EL element 1 was obtained.
  • the organic EL element 1 obtained above is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around the periphery. LC0629B) was applied, this was brought into close contact with the supporting substrate of the organic EL element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 1 was obtained.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive Lox Track manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the obtained organic EL element 2 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material. This was brought into close contact with the support substrate of the organic EL element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 2 was obtained.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.)
  • the obtained organic EL device 3 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealant around the periphery. This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 3 was obtained.
  • an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealant around the periphery. This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 3 was obtained.
  • the obtained device is returned to the first vacuum chamber while being vacuumed, and the first vacuum chamber is depressurized to 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, and then the heating board containing cadmium oxide is energized and heated for vapor deposition.
  • a low melting point metal oxide layer made of CdO having a thickness of 30 nm was formed at a speed of 0.3 to 0.6 nm / second to obtain an organic EL element 4.
  • the obtained organic EL element 4 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Luxtrac LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around it. This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 4 was obtained.
  • an epoxy-based photocurable adhesive (Luxtrac LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around it. This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 4 was obtained.
  • the heating board containing cadmium oxide is energized and heated to form a low melting point metal oxide layer made of CdO having a film thickness of 30 nm at a deposition rate of 0.3 to 0.6 nm / second to form an organic EL element 5.
  • the obtained organic EL element 5 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 5 was obtained.
  • an epoxy photocurable adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the material of the low melting point metal oxide layer is the same as that of the organic EL element 5 except that the material is changed from cadmium oxide to antimony (III) oxide, manganese oxide (IV), and molybdenum oxide (VI) as shown in Table 1.
  • EL elements 6 to 8 were produced.
  • the obtained organic EL elements 6 to 8 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied and brought into close contact with the support substrate of the device, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed to obtain lighting devices 6 to 8.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • Organic EL elements 9 to 11 were produced in the same manner as the organic EL element 8 except that the thickness of the cathode was changed from 10 nm to 8 nm, 5 nm, and 3 nm as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL elements 9 to 11 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material. This was applied, brought into close contact with the support substrate of the device, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and lighting devices 9 to 11 were obtained.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the organic EL elements 12 to 14 were the same as the organic EL element 10 except that the film thickness of the low melting point metal oxide layer made of molybdenum oxide (VI) was changed from 30 nm to 5 nm, 10 nm, and 20 nm as shown in Table 1. Was made.
  • the obtained organic EL elements 12 to 14 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied, brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed to obtain lighting devices 12-14.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the element formed up to the electron transport layer was transferred to the second vacuum chamber while being vacuumed, and after the pressure in the second vacuum chamber was reduced to 4 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa, the heating board containing silver and magnesium were contained.
  • the heating board was energized independently, the deposition rate was adjusted so that the atomic ratio of magnesium was 35%, and an electrode layer made of silver and magnesium having a thickness of 5 nm was formed to obtain a cathode.
  • the heating board containing molybdenum oxide (VI) is heated by energization to form a low melting point metal oxide layer made of MoO 3 having a film thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.3 to 0.6 nm / second.
  • An organic EL element 15 was obtained.
  • the obtained organic EL element 15 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around the organic EL element 15. This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 15 was obtained.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • Organic EL elements 16 to 17 were produced in the same manner as the organic EL element 15 except that the alkali metal compound contained in the electron transport layer was changed from lithium fluoride to cesium oxide and potassium fluoride as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL elements 16 to 17 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied, brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed to obtain lighting devices 16 to 17.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • organic EL elements 18 to 20 were formed in the same manner as the organic EL element 17 except that the material of the electron transport layer was changed from Alq 3 to Compound (99), Compound (94), and Compound (10) as shown in Table 1. Produced.
  • the obtained organic EL elements 18 to 20 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material. This was applied, brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed to obtain lighting devices 18-20.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • Organic EL devices 21 to 23 were produced in the same manner as the organic EL device 20 except that the luminescent dopant was changed from Ir-4 to Ir-12, Ir-24, and Ir-26 as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL elements 21 to 23 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied, brought into intimate contact with the support substrate of the device, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and lighting devices 21 to 23 were obtained.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • An organic EL element 24 was produced in the same manner as the organic EL element 23 except that the material of the intermediate layer was changed from Alq 3 to compound (10) as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL element 24 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material. This was brought into intimate contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 24 was obtained.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • an auxiliary electrode composed of a line-shaped silver pattern was formed by a vapor deposition method using a shadow mask at intervals of a line width of 50 ⁇ m, a thickness of 1 ⁇ m, and a pitch of 1 mm.
  • the heating board containing molybdenum oxide (VI) is heated by energization to form a low melting point metal oxide layer made of MoO 3 with a film thickness of 30 nm at a deposition rate of 0.3 to 0.6 nm / second.
  • An organic EL element 25 was obtained.
  • the obtained element 25 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material.
  • LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • An organic EL element 26 was produced in the same manner as the organic EL element 24 except that the material of the intermediate layer was changed from Alq 3 to the compound (10) as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL element 26 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around the periphery. Then, this was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 26 was obtained.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • An organic EL element 27 was produced in the same manner as the organic EL element 23 except that the cathode material was changed as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL element 27 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material around it. Then, this was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 27 was obtained.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • An organic EL element 28 was produced in the same manner as the organic EL element 27 except that the material of the intermediate layer was changed as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL element 28 is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photo-curing adhesive (Lux Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied as a sealing material. This was brought into close contact with the support substrate of the element, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and the lighting device 28 was obtained.
  • an epoxy-based photo-curing adhesive Long Track LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • Organic EL elements 29 and 30 were produced in the same manner as the organic EL element 24 except that the material of the intermediate layer was changed as shown in Table 1.
  • the obtained organic EL elements 29 and 30 are covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (Lux Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material around it. This was applied and brought into close contact with the support substrate of the device, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed to obtain lighting devices 29 and 30.
  • an epoxy-based photocurable adhesive Long Track LC0629B, manufactured by Toagosei Co., Ltd.
  • the voltage at which the sum of the front luminances on both the anode side and the cathode side is 1000 cd / m 2 is defined as the voltage of each element.
  • the voltage was measured immediately after the lighting device was manufactured, and the obtained value was used as the value of the driving voltage before high-temperature storage.
  • the voltage after each lighting device was stored at 80 ° C. for 100 hours was measured, and the obtained numerical value was taken as the value of the driving voltage after high temperature storage.
  • a spectral radiance meter CS-1000 manufactured by Konica Minolta Sensing
  • Table 1 shows the evaluation results obtained as described above.
  • the lighting devices 4 to 30 using the organic EL elements 4 to 30 have a lower driving voltage than the lighting devices 1 to 3 using the organic EL elements 1 to 3.
  • the transmittance and the cathode electrode transmittance were high.
  • top emission type organic EL elements A 1 ⁇ m-thick SiO 2 film was formed by sputtering on the entire surface of a 50 ⁇ m-thick metal foil made of SUS304, and an aluminum neodymium alloy film having a desired thickness of 100 nm was further formed by sputtering to form an anode. Except for the above, a top emission type organic EL device was produced in the same manner as the above-described double-sided emission type organic EL device, and the effect of the present invention was confirmed.

Abstract

 駆動電圧が低く、経時での特性変化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供する。 支持基板上に透明なカソードと発光層を有し、該カソードがアルカリ金属と銀との合金またはアルカリ土類金属と銀との合金を含有し、前記カソードの外側(発光層と反対側)に融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層を有し、かつ該カソードと金属酸化物を含有する層との間に中間層を有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を構成する。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置
 本発明は、各種ディスプレイ、表示装置及び照明等に適用される有機エレクトロルミネッセンス素子及びこれを用いた照明装置に関する。
 各種ディスプレイのバックライト、看板や非常灯等の表示板、照明等の光源として用いられる面発光体は、高輝度、高発光効率、薄型、軽量といった多くの優れた特徴を有することから、近年注目されている。このような面発光体の中でも、有機材料を用いて正負の各電極からの電気エネルギーによって発光させる有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)は、数V~数十V程度の低電圧で発光が可能であり、薄膜型の完全固体素子であり、省スペースである等の理由から、特に近年注目されている。
 有機EL素子の高効率化には光取り出し効率の向上が必須であるが、有機EL素子は発光層と金属電極との距離が数十nmオーダーと近いため、表面プラズモンモード光の導波損失が大きく、光取り出し効率が上がらないという課題を有している。表面プラズモンモード光の導波損失を少なくする手段としては、トップエミッション型の構成を取ることが挙げられる。
 トップエミッション型有機EL素子のカソード電極としては、アルミニウムや銀を薄膜化した電極が検討されているが、アルミニウムと銀は、ともに仕事関数が深く、電子注入性が不足するため、駆動電圧が下がらない課題があった。
 電子注入性を上げる手段としては、アルミニウムや銀にリチウムやマグネシウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属を混合した合金を電極として用いる検討がなされている。しかし、リチウムやマグネシウム等のアルカリ金属またはアルカリ土類は、酸素や水との反応性が高い材料であるので、素子作製時や作製後の経時変化でリチウムやマグネシウムが失活してしまうことで、駆動電圧が上昇する課題を有していることが分かった。
 特許文献1では、銀とマグネシウムの合金から成る電極上に、ITO等の金属酸化物から成る膜を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の検討がなされている。金属酸化物は酸素や水に対しある程度のバリア性を有しているが、金属酸化物は成膜時に酸素を放出するため、成膜時にマグネシウムが酸化されて駆動電圧が上昇する課題を有していることが分かった。また、別の課題としては、ITOの成膜方法であるスパッタ法は高エネルギーを必要とし、かつ酸素ラジカルや紫外線を発生するため、スパッタプロセスによる素子ダメージが避けられないことが分かった。
 また、特許文献2では、銀とマグネシウムの合金から成る電極の外側に、SiOxNy(x、yは整数)膜を有する有機エレクトロルミネッセンス素子の検討がなされている。SiOxNyの成膜方法であるCVDは反応ガスに酸素を使用すること、かつ生産性を考慮して成膜速度を上げると十分なバリア性を有する膜ができない課題を有していることが分かった。
特開2006-059818号公報 特開2005-203337号公報
 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、駆動電圧が低く、経時での特性変化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することにある。
 本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
 1.支持基板上に透明なカソードと発光層を有し、該カソードがアルカリ金属と銀との合金またはアルカリ土類金属と銀との合金を含有し、前記カソードの外側(発光層と反対側)に融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層を有し、かつ該カソードと金属酸化物を含有する層との間に中間層を有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。
 2.前記カソードの膜厚が4nm以上、8nm以下であることを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 3.前記金属酸化物がモリブデン酸化物であることを特徴とする前記1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 4.前記金属酸化物を含有する層の膜厚が8nm以上、20nm以下であることを特徴とする前記1~3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 5.前記カソードと発光層との間に電子輸送層を有し、かつ該電子輸送層はアルカリ金属またはアルカリ金属化合物を含有することを特徴とする前記1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 6.前記アルカリ金属またはアルカリ金属化合物が、カリウムまたはカリウム化合物であることを特徴とする前記5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 7.前記電子輸送層が、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする前記5または6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 一般式(1)   (Ar1)n1-Y1
〔式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は下記一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 
〔式中、Xは、-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は、-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1~4の整数を表す。〕
 8.前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする前記7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6~Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
 9.前記一般式(2)で表される化合物が、下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする前記8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66、E71~E88は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71~E79の少なくとも1つ及びE80~E88の少なくとも1つは-N=を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
 10.前記発光層が、下記一般式(4)で表される化合物を含有することを特徴とする前記1~9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 
〔式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ-Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。〕
 11.前記一般式(4)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする前記10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 
〔式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-または-N=N-を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。〕
 12.前記M1がイリジウムであることを特徴とする前記10または11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 13.補助電極を有し、かつ該補助電極と前記カソードが電気的に接触していることを特徴とする前記1~12のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 14.両面エミッション型であることを特徴とする前記1~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 15.前記1~14のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
 本発明により、駆動電圧が低く、経時での特性変化が少ない有機エレクトロルミネッセンス素子及び照明装置を提供することができた。
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一例を示す断面図である。 本発明の照明装置の一態様を示す断面図である。
 以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明するが、以下に記載する内容は、本発明の実施態様の代表例であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に限定されない。
 《有機EL素子》
 はじめに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子ともいう)の層構成の好ましい具体例を説明する。
 本発明の有機EL素子1Aの層構成の好ましい具体例としては、図1に示すように、
(i)支持基板2/陽極(アノード)3/正孔注入層4/正孔輸送層5/発光層6/電子輸送層7/カソード8(アルカリ金属またはアルカリ土類金属と銀との合金を含有する層)/中間層9/融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層10(以下、低融点金属酸化物層ともいう)を挙げることができる。
 なお、図示しないが、本発明の有機EL素子の層構成は、この他にも次のような層構成とすることもできる。
 (ii)支持基板/陽極(アノード)/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/カソード/中間層/低融点金属酸化物層
 (iii)支持基板/陽極(アノード)/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/正孔阻止層/カソード/中間層/低融点金属酸化物層
 (iv)支持基板/陽極(アノード)/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/正孔阻止層/カソード/中間層/低融点金属酸化物層
 各層の詳しい説明は後述する。
 本発明の有機EL素子は、透明なカソードと発光層を有している。なお、本発明において透明なカソードの透明とは、波長550nmでの光透過率が50%以上であることをいう。このような光透過率は、カソード及び電子輸送層を後記する材料及び膜厚で形成することで具現することができる。
 このカソードはアルカリ金属と銀との合金またはアルカリ土類金属と銀との合金を含有する。
 そして、カソードの外側、すなわち発光層と反対側に融点が1000℃以下の金属酸化物を有する層(低融点金属酸化物層)を有し、さらにカソードと低融点金属酸化物層の間に中間層を有する。
 本発明における低融点金属酸化物層は、層を構成する金属酸化物の融点が1000℃以下で抵抗加熱などによる真空蒸着法を用いて成膜できるため、成膜時に素子に与えるダメージが非常に少ない特徴を有している。また、金属酸化物は透明性が高く、かつバリア性も高いため、本発明の有機EL素子のカソードの保護層としては好適である。
 さらには、本発明では、低融点金属酸化物層を成膜する前にカソード上に中間層が成膜されているため、低融点金属酸化物層を成膜するときに発生する酸素による本発明のカソードの酸化を防止することができる。
 アノードは、アプリケーションによって透明、不透明のどちらも選択することができる。発光層は、少なくとも発光色の異なる2種以上の発光材料を含有することが好ましく、単層でも複数の発光層6からなる発光層ユニットを形成していてもよい。また、正孔輸送層には、正孔注入層、電子阻止層(図示せず)も含まれることもある。詳しくは後述する。
 なお、本発明の有機EL素子は、トップエミッション型または両面エミッション型の構成を取ることができ、例えば、面発光体として用いることができる。
 以下、本発明の有機EL素子の構成について、説明の便宜上、上層となるカソードから順に説明する。
 《カソード》
 本発明におけるカソード(カソード電極、陰極等ともいう)は、前記したように、銀とアルカリ金属との合金または銀とアルカリ土類金属との合金を含んで成る層であり、電極として機能する。
 ここで、アルカリ金属としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、フランシウムを挙げることができる。
 また、アルカリ土類金属としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ラジウムを挙げることができる。
 かかるカソードは共蒸着法で成膜することが好ましい。
 また、カソードは膜厚が4~8nmの範囲にあることが好ましい。膜厚が8nmより薄いと層の吸収が少なくなり、素子の透過率が上がるため好ましい。また、膜厚が4nmより厚いと層の導電性が良く、電圧が増加しないため好ましい。
 カソードのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の銀に対する混合比は、原子比率で1~50atm%が好ましい。より好ましい範囲は10~40atm%である。
 カソードに含まれる好ましい材料としては、マグネシウム、インジウム、銅などの金属元素が挙げられる。
 銀にアルカリ金属またはアルカリ土類金属を共蒸着することによって、カソードの形状を制御でき、より薄い膜厚にしても導電性を維持することが可能となる。結果として、透過率を向上させることが可能になる。また、銀にアルカリ金属或いはアルカリ土類金属を共蒸着することによって、電子注入性が上がり、駆動電圧を下げることが可能になる。
 《融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層》
 本発明の有機EL素子は、前記したように、カソードの外側、すなわち発光層と反対側に融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層(低融点金属酸化物層)を有していることを特徴とし、さらにカソードと低融点金属酸化物層の間に中間層を有することを特徴とする。
 本発明の融点が1000℃以下の金属酸化物の例としては、酸化アンチモン(III)(融点656℃)、酸化カドミウム(融点900℃)、酸化クロム(VI)(融点196℃)、酸化鉛(II)(888℃)、酸化バナジウム(V)(融点690℃)、酸化ビスマス(III)(820℃)、酸化マンガン(IV)(融点535℃)、酸化モリブデン(VI)(融点795℃)等が挙げられる。本発明の融点が1000℃以下の金属酸化物として好ましい化合物は酸化モリブデン(VI)である。酸化モリブデン(VI)は後述する抵抗加熱による真空蒸着法で成膜した膜の平滑性が高く、かつ物理的な欠陥が少ないため、本発明が目的とする酸素や水に対するバリア膜を形成する材料として適している。
 本発明に係る低融点金属酸化物層は前述の金属酸化物を用いて、抵抗加熱による真空蒸着法か電子線ビームによる真空蒸着法で成膜することが好ましく、より好ましい成膜方法としては抵抗加熱による真空蒸着法である。抵抗加熱による真空蒸着法や電子線ビームによる真空蒸着法は他の成膜方法、例えばスパッタ法に対して、低エネルギーでかつ酸素ラジカル等の発生がないため、本発明に係るカソードや発光層に与えるダメージが少ないメリットを有している。また、CVD法に対しては、成膜速度によらず安定したバリア性を示すメリットを有している。
 本発明に係る低融点金属酸化物層は、中間層の後に成膜することが好ましい。金属酸化物は成膜時に酸素を放出するため、中間層がないと金属酸化物を含んだ層を成膜するとき、本発明に係るカソード中のアルカリ金属やアルカリ土類金属が酸化され、駆動電圧が上昇する問題が発生する。
 本発明に係る低融点金属酸化物層の膜厚は8nm以上、20nm以下であることが好ましい。膜厚が8nmより厚いと層のバリア性があって駆動電圧の上昇が起らず、膜厚が20nmより薄いと透過率低下による効率低下を起こすことがなく、好ましい。
 《中間層》
 本発明に係るカソードと低融点金属酸化物層の間にある中間層の主な機能は、低融点金属酸化物層の成膜時に本発明に係るカソード中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属が酸化されるのを防ぐことである。従って、本発明に係る中間層の材料は成膜時に酸素を放出しない材料が好ましく、例えば、電子輸送層や正孔輸送層に用いられている有機化合物や金属錯体が挙げられる。有機化合物や金属錯体は融点が高くないため、抵抗加熱による蒸着法で成膜するのに適している。蒸着法は成膜時に予め成膜されている発光層などに与えるダメージが少ない点からも本発明に係る中間層の材料として好ましい。また、金属酸化物は成膜時に酸素を放出するため、本発明に係る中間層の材料として好ましくない。
 本発明の中間層は蒸着法で成膜することが好ましい。
 本発明の中間層の膜厚は30~90nmの範囲にあることが好ましい。
 《補助電極》
 なお、本発明では図2に示すように、カソード8と中間層1との間に抵抗を下げる目的で補助電極8-1を設けた有機EL素子1Bとすることもできる。
 補助電極を形成する材料は、金、白金、銀、銅、アルミニウム等の抵抗が低い金属が好ましい。補助電極の形成方法としては、蒸着法、スパッタリング法、印刷法、インクジェット法、エアロゾルジェット法などが挙げられる。補助電極の線幅は、カソードの開口率の観点から50μm以下であることが好ましく、補助電極の厚さは、導電性の観点から1μ以上であることが好ましい。
 《電子輸送層》
 本発明においては、カソードと発光層の間に、さらに電子輸送性化合物を含む電子輸送層を有していることが好ましい。
 電子輸送層は、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(図示せず)、正孔阻止層(図示せず)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カソード側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、カソード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る。例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン、アントロン誘導体及びオキサジアゾール誘導体等が挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送層の材料として用いることができる。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、8-キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7-ジクロロ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7-ジブロモ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、ビス(8-キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送層の材料として用いることができる。
 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、電子輸送層の材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料としても例示されるジスチリルピラジン誘導体も電子輸送層の材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子輸送層の材料として用いることができる。
 電子輸送層は、上記材料を、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。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、電子輸送層に不純物をドープし、n性を高くすることもできる。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。さらに、本発明においては、電子輸送層にカリウムやカリウム化合物などを含有させることが好ましい。カリウム化合物としては、例えば、フッ化カリウム等を用いることができる。このように電子輸送層のn性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができる。
 また、フッ化カリウム等のカリウム化合物を含有した電子輸送層は本発明のカソードの透過率を高め、かつ抵抗値を下げる観点からも好ましい。これは、フッ化カリウム等のカリウム化合物を含有した電子輸送層上に本発明のカソードを成膜すると銀の薄膜成長を好ましい方向に制御でき、より薄い膜厚でも導電性を確保できるようになるためである。
 本発明においては、電子輸送層の材料(電子輸送性化合物)として、好ましくは、下記一般式(1)で表される化合物を用いることができる。
 一般式(1)  (Ar1)n1-Y1
 式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は後記する一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。
 一般式(1)において、Y1で表される置換基の例としては、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)、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)、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、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任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、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また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、ピペリジル基(ピペリジニル基ともいう)、2,2,6,6-テトラメチルピペリジニル基等)、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)、リン酸エステル基(例えば、ジヘキシルホスホリル基等)、亜リン酸エステル基(例えばジフェニルホスフィニル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。
 これらの置換基は、上記の置換基によってさら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。
 一般式(1)において、Y1で表されるn1価の連結基としては、具体的には、2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基等が挙げられる。
 一般式(1)において、Y1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、ブテニレン基、ペンテニレン基、1-メチルビニレン基、1-メチルプロペニレン基、2-メチルプロペニレン基、1-メチルペンテニレン基、3-メチルペンテニレン基、1-エチルビニレン基、1-エチルプロペニレン基、1-エチルブテニレン基、3-エチルブテニレン基等)、アルキニレン基(例えば、エチニレン基、1-プロピニレン基、1-ブチニレン基、1-ペンチニレン基、1-ヘキシニレン基、2-ブチニレン基、2-ペンチニレン基、1-メチルエチニレン基、3-メチル-1-プロピニレン基、3-メチル-1-ブチニレン基等)、アリーレン基(例えば、o-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、[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジイル基、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)、ヘテロアリーレン基(例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す)、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される2価の基等)、酸素や硫黄などのカルコゲン原子、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基等(ここで、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、好ましくはN、O及びSから選択されたヘテロ原子を、縮合環を構成する元素として含有する芳香族複素縮合環であることが好ましく、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、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。
 一般式(1)において、Y1で表される3価の連結基としては、例えば、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ウンデカントリイル基、ドデカントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロペンタントリイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ピリジントリイル基、カルバゾールトリイル基等が挙げられる。
 一般式(1)において、Y1で表される4価の連結基としては、上記の3価の基にさらにひとつ結合基がついたものであり、例えば、プロパンジイリデン基、1,3-プロパンジイル-2-イリデン基、ブタンジイリデン基、ペンタンジイリデン基、ヘキサンジイリデン基、ヘプタンジイリデン基、オクタンジイリデン基、ノナンジイリデン基、デカンジイリデン基、ウンデカンジイリデン基、ドデカンジイリデン基、シクロヘキサンジイリデン基、シクロペンタンジイリデン基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ピリジンテトライル基、カルバゾールテトライル基等が挙げられる。
 なお、上記の2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基は、各々さらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有していてもよい。
 一般式(1)で表される化合物の好ましい態様としては、Y1が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を表すことが好ましく、当該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環が好ましい。また、n1が2以上であることが好ましい。
 さらに、一般式(1)で表される化合物は、分子内に上記の3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。
 また、Y1がn1価の連結基を表す場合、一般式(1)で表される化合物の三重項励起エネルギーを高く保つために、Y1は非共役であることが好ましく、さらに、Tg(ガラス転移点、ガラス転移温度ともいう)を向上させる点から、芳香環(芳香族炭化水素環+芳香族複素環)で構成されていることが好ましい。
 ここで、非共役とは、連結基が単結合(一重結合ともいう)と二重結合の繰り返しによって表記できないか、または連結基を構成する芳香環同士の共役が立体的に切断されている場合を意味する。
 (一般式(A)で表される基)
 一般式(1)中におけるAr1は、下記一般式(A)で表される基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 
 式中、Xは、-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は、-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1~4の整数を表す。
 ここで、一般式(A)のXで表される-N(R)-または-Si(R)(R′)-において、さらに、E1~E8で表される-C(R1)=において、R、R′及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 また、一般式(A)において、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。
 さらに、一般式(A)において、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の形成に用いられる5員または6員の芳香族環としては、ベンゼン環、オキサゾール環、チオフェン環、フラン環、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、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 さらに、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の少なくとも一方は、環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すが、当該環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環としては、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、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 (Y3で表される基の好ましい態様)
 一般式(A)において、Y3で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、さらに好ましくは、ベンゼン環から導出される基である。
 (Y4で表される基の好ましい態様)
 一般式(A)において、Y4で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、さらに好ましくは、窒素原子を環構成原子と含む芳香族複素環から導出される基であり、特に好ましくは、Y4がピリジン環から導出される基であることである。
 (一般式(A)で表される基の好ましい態様)
 一般式(A)で表される基の好ましい態様としては、下記一般式(A-1)、(A-2)、(A-3)または(A-4)のいずれかで表される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 
 式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E11~E20は、-C(R2)=または-N=を表し、少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表す。但し、E11、E12の少なくとも1つは-C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 
 式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E21~E25は-C(R2)=または-N=を表し、E26~E30は-C(R2)=、-N=、-O-、-S-または-Si(R3)(R4)-を表し、E21~E30の少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E21またはE22の少なくとも1つは-C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 
 式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E31~E35は-C(R2)=、-N=、-O-、-S-または-Si(R3)(R4)-を表し、E36~E40は-C(R2)=または-N=を表し、E31~E40の少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E32またはE33の少なくとも1つは-C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 
 式中、Xは-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E41~E50は-C(R2)=、-N=、-O-、-S-または-Si(R3)(R4)-を表し、少なくとも1つは-N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E42またはE43の少なくとも1つは-C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1~4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
 以下、一般式(A-1)~(A-4)のいずれかで表される基について説明する。
 一般式(A-1)~(A-4)で表される基のいずれかのXで表される-N(R)-または-Si(R)(R′)-において、さらに、E1~E8で表される-C(R1)=において、R、R′及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 一般式(A-1)~(A-4)で表される基のいずれかにおいて、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。
 一般式(A-1)のE11~E20、一般式(A-2)のE21~E30、一般式(A-3)のE31~E40、一般式(A-4)のE41~E50で、各々表される-C(R2)=のR2で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 次に、本発明に係る一般式(1)で表される化合物のさらに好ましい態様について説明する。
 《一般式(2)で表される化合物》
 本発明では、上記一般式(1)で表される化合物の中でも、下記一般式(2)で表される化合物が好ましい。以下、一般式(2)で表される化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 
 式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6~Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。
 一般式(2)において、Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基の一例として記載されているアリーレン基、ヘテロアリーレン基と各々同義である。
 Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、当該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。
 一般式(2)において、E51~E66で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 一般式(2)において、E51~E66で各々表される基としては、E51~E58のうちの6つ以上及びE59~E66のうちの6つ以上が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい。
 一般式(2)において、Y6~Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基の形成に用いら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。
 さらに、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(2)において、Y6~Y9は、各々芳香族複素環から導出される基の形成に用いられる芳香族複素環としては、例えば、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素原子の一つがさらに窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
 さらに、前記芳香族複素環は、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(2)において、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方で表されるN原子を含む芳香族複素環から導出される基の形成に用いられるN原子を含む芳香族複素環としては、例えば、例えば、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素原子の一つがさらに窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
 一般式(2)において、Y7、Y9で表される基としては、各々ピリジン環から導出される基を表すことが好ましい。
 また、一般式(2)において、Y6及びY8で表される基としては、各々ベンゼン環から導出される基を表すことが好ましい。
 さらに、本発明に係る一般式(2)で表される化合物の中でもさらに好ましい態様について説明する。
 《一般式(3)で表される化合物》
 本発明では、上記一般式(2)で表される化合物の中でも、さらに下記一般式(3)で表される化合物が好ましい。以下、一般式(3)で表される化合物について説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 
 式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66、E71~E88は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71~E79の少なくとも1つ及びE80~E88の少なくとも1つは-N=を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。
 一般式(3)において、Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基の一例として記載されているアリーレン基、ヘテロアリーレン基と各々同義である。
 Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、当該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。
 一般式(3)において、E51~E66、E71~E88で各々表される-C(R3)=のR3で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 一般式(3)において、E51~E58のうちの6つ以上及びE59~E66のうちの6つ以上が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい。
 一般式(3)において、E75~E79の少なくとも1つ及びE84~E88の少なくとも1つが-N=を表すことが好ましい。
 さらには、一般式(3)において、E75~E79のいずれか1つ及びE84~E88のいずれか1つが-N=を表すことが好ましい。
 また、一般式(3)において、E71~E74及びE80~E83が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい態様として挙げられる。
 さらに、一般式(2)または一般式(3)で表される化合物において、E53が-C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましく、さらに、E61も同時に-C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましい。
 さらに、E75及びE84が-N=で表されることが好ましく、E71~E74及びE80~E83が、各々-C(R3)=で表されることが好ましい。
 以下に、本発明に係る一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物の具体例(1~111)を示すが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 
 以下に代表的な化合物として、化合物5の具体的な合成例を示すが、これに限定されない。
 《化合物5の合成例》
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 
 工程1:(中間体1の合成)
 窒素雰囲気下、3,6-ジブロモジベンゾフラン(1.0モル)、カルバゾール(2.0モル)、銅粉末(3.0モル)、炭酸カリウム(1.5モル)をDMAc(ジメチルアセトアミド)300ml中に混合し、130℃で24時間撹拌した。反応液を室温まで冷却後、トルエン1Lを加え、蒸留水で3回洗浄し、有機層を減圧下に溶媒を留去し、残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(n-ヘプタン:トルエン=4:1~3:1)にて精製し、中間体1を収率85%で得た。
 工程2:(中間体2の合成)
 室温、大気下で中間体1(0.5モル)をDMF(ジメチルホルムアミド)100mlに溶解し、NBS(N-ブロモコハク酸イミド)(2.0モル)を加え、一晩室温で撹拌した。得られた沈殿を濾過し、メタノールで洗浄し、中間体2を収率92%で得た。
 工程3:(化合物5の合成)
 窒素雰囲気下、中間体2(0.25モル)、2-フェニルピリジン(1.0モル)、ルテニウム錯体[(η-C)RuCl(0.05モル)、トリフェニルホスフィン(0.2モル)、炭酸カリウム(12モル)をNMP(N-メチル-2-ピロリドン)3L中で混合し、140℃で一晩撹拌した。
 反応液を室温まで冷却後、ジクロロメタン5Lを加え、反応液を濾過した。濾液は減圧下に溶媒を留去し(800Pa、80℃)、(N-メチル-2-ピロリドン)残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(CHCl:EtN=20:1~10:1)にて精製した。
 各フラクションを集めて溶媒を減圧下に留去後、残渣をジクロロメタンに再び溶解し、水で3回洗浄後した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧下に留去して化合物5を収率68%で得た。
 《発光層》
 本発明に用いられる発光層6は、発光材料として燐光発光化合物が含有されている。
 発光層6は、電極または電子輸送層7、正孔輸送層5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6の層内であっても発光層6と隣接する層との界面であってもよい。
 発光層6としては、含まれる発光材料が発光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。また、各発光層6間には非発光性の中間層(図示せず)を有していることが好ましい。
 発光層6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1~30nmである。なお、発光層6の膜厚の総和とは、発光層6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6の膜厚としては、1~50nmの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは1~20nmの範囲に調整することがより好ましい。青、緑、赤の各発光層6の膜厚の関係については、特に制限はない。
 発光層6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形成方法により製膜して形成することができる。
 各発光層6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(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう)を同一発光層6中に混合して用いてもよい。
 発光層6の構成として、ホスト化合物(発光ホスト等ともいう)、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。
 (ホスト化合物)
 有機EL素子1Aの発光層6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6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1A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。
 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、発光の長波長化を防ぎ、かつ高Tg(ガラス転移温度)化合物が好ましい。ここでいうガラス転移点(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。
 以下に、本発明で用いることのできるホスト化合物の具体例(H1~H79)を示すが、これらに限定されない。なお、ホスト化合物H68~H79において、x及びyはランダム共重合体の比率を表す。その比率は、例えば、x:y=1:10などとすることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
 
 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を用いることもできる。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。
 (発光材料)
 本発明で用いることのできる発光材料としては、燐光発光性化合物(燐光性化合物、燐光発光材料ともいう)が挙げられる。
 燐光発光性化合物とは、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性化合物を用いる場合、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。
 燐光発光性化合物の発光の原理としては2種挙げられる。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性化合物に移動させることで燐光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型であり、もう一つは、燐光発光性化合物がキャリアトラップとなり、燐光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こり燐光発光性化合物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。いずれの場合においても、燐光発光性化合物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となる。
 燐光発光性化合物は、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。
 本発明においては、少なくとも一つの発光層に2種以上の燐光発光性化合物を含有していてもよく、発光層における燐光発光性化合物の濃度比が発光層の厚さ方向で変化していてもよい。
 燐光発光性化合物は好ましくは発光層の総量に対し0.1体積%以上30体積%未満である。
 (一般式(4)で表される化合物)
 発光層に含まれる化合物(燐光発光性化合物)は、下記一般式(4)で表される化合物であることが好ましい。
 なお、一般式(4)で表される燐光発光性化合物(燐光発光性の金属錯体ともいう)は、本発明に係る有機EL素子の発光層に発光ドーパントとして含有されることが好ましい態様であるが、発光層以外の構成層(本発明に係る有機EL素子1の構成層については後に詳細に説明する。)に含有されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 
 式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ-Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。
 一般式(4)において、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表す。
 そして、一般式(4)において、A1が、P-Cと共に形成す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。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(4)において、A1が、P-Cと共に形成する芳香族複素環としては、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、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、アザカルバゾール環等が挙げられる。
 ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(4)において、A2が、Q-Nと共に形成する芳香族複素環としては、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、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、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(4)において、P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。
 P1-L1-P2で表される2座の配位子としては、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、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
 一般式(4)において、j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。
 一般式(4)において、M1は元素周期表における8族~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、イリジウムが好ましい。
 (一般式(5)で表される化合物)
 一般式(4)で表される化合物の中でも、下記一般式(5)で表される化合物であることがさらに好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 
 式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-または-N=N-を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。
 一般式(5)において、Zで表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。
 また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、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、ビフェニリル基等が挙げられる。
 これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)において、Zで表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε-カプロラクトン環、ε-カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3-ジオキサン環、1,4-ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン-1,1-ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]-オクタン環等から導出される基を挙げられる。
 これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 芳香族複素環基としては、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、フタラジニル基等が挙げられる。
 これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 好ましくは、Zで表される基は芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基である。
 一般式(5)において、A1が、P-Cと共に形成す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。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)において、A1がP-Cと共に形成する芳香族複素環としては、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、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、アザカルバゾール環等が挙げられる。
 ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(5)のA3で表される、-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-において、R01、R02で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 一般式(5)において、P1-L1-P2で表される2座の配位子としては、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、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
 また、j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。
 一般式(5)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)は、一般式(4)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素と同義である。
 《一般式(6)で表される化合物》
 上記一般式(5)で表される化合物の好ましい態様の一つとして、下記一般式(6)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
 
 式中、R03は置換基を表し、R04は水素原子または置換基を表し、複数のR04は互いに結合して環を形成してもよい。n01は1~4の整数を表す。R05は水素原子または置換基を表し、複数のR05は互いに結合して環を形成してもよい。n02は1~2の整数を表す。R06は水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。n03は1~4の整数を表す。Z1はC-Cと共に6員の芳香族炭化水素環もしくは、5員または6員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Z2は炭化水素環基または複素環基を形成するのに必要な原子群を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。R03とR06、R04とR06及びR05とR06は互いに結合して環を形成していてもよい。
 一般式(6)において、R03、R04、R05、R06で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
 一般式(6)において、Z1がC-Cと共に形成する6員の芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(6)において、Z1がC-Cと共に形成する5員または6員の芳香族複素環としては、例えば、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、チオフェン環、フラン環、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、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
 これらの環はさらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(6)において、Z2で表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。
 また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、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、ビフェニリル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(6)において、Z2で表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε-カプロラクトン環、ε-カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3-ジオキサン環、1,4-ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン-1,1-ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]-オクタン環等から導出される基を挙げることができる。これらの基は無置換でもよく、また、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 芳香族複素環基としては、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、フタラジニル基等が挙げられる。
 これらの環は無置換でもよく、さらに、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
 一般式(6)において、Z1及びZ2で形成される基としては、ベンゼン環が好ましい。
 一般式(6)において、P1-L1-P2で表される2座の配位子は、一般式(4)において、P1-L1-P2で表される2座の配位子と同義である。
 一般式(6)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素は、一般式(4)において、M1で表される元素周期表における8族~10族の遷移金属元素と同義である。
 また、燐光発光性化合物は、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。
 本発明に係る燐光発光性化合物は、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。
 本発明に係る燐光発光性化合物の具体例(Pt-1~Pt-3、A-1、Ir-1~Ir-45)を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。なお、これらの化合物において、m及びnは繰り返し数を表す。
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 上記の燐光発光性化合物(燐光発光性金属錯体等ともいう)は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579~2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685~1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704~1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055~3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695~709頁(2004年)、さらにこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。
 (蛍光発光材料)
 蛍光発光材料としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
 本発明に係る有機EL素子は、構成層として阻止層(正孔阻止層(図示せず)、電子阻止層(図示せず))、注入層(電子注入層(図示せず)、正孔注入層(図1参照))等を有していてもよい。
 (阻止層:正孔阻止層、電子阻止層)
 阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に、必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11-204258号公報、同11-204359号公報、及び「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237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
 正孔阻止層とは、広い意味では、電子輸送層7の機能を有する。正孔阻止層は、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する電子輸送層7の構成を必要に応じて、本発明に係る正孔阻止層として用いることができる。正孔阻止層は、発光層6に隣接して設けられていることが好ましい。
 一方、電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層5の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、後述する正孔輸送層5の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層の膜厚としては、好ましくは3~100nmであり、さらに好ましくは5~30nmである。
 (注入層:電子注入層、正孔注入層)
 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層(発光層)の間に設けられる層のことで、「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(図1参照)と電子注入層とがある。
 注入層は、必要に応じて設けることができる。上記の如くアノードと発光層または正孔輸送層の間、及びカソードと発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
 正孔注入層は、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、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子層等が挙げられる。
 電子注入層は、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層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、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層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。本発明の電子注入層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は1nm~10μmの範囲が好ましい。
 〔正孔輸送層〕
 正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えば、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、ポリアリールアルカン誘導体、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、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
 正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、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11-251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような所謂、p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることから、これらの材料を用いることが好ましい。
 正孔輸送層5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5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。
 また、正孔輸送層の材料に不純物をドープしてp性を高くすることもできる。その例としては、特開平4-297076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。
 このように、正孔輸送層のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
 《アノード》
 カソードと対になるアノード(対向電極)としては、前述の透明導電性を構成するカソードで説明した材料を用いてもよいし、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を用いることもできる。
 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)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。
 対向電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、対向電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。
 《支持基板》
 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、基材、基体、基板、支持体等とも言う。)としては、ガラス、プラスチック等を挙げることができるが、これらに限定されない。また、支持基板は透明であっても不透明であってもよい。支持基板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。特に好ましい支持基板は、有機EL素子1Aにフレキシブル性を与えることが可能な樹脂フィルムである。
 このような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(TAC)、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、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が挙げられる。
 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・24h)以下のバリア性フィルム(バリア膜等ともいう)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された酸素透過度が、10-3ml/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、10-5g/(m・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
 バリア性フィルム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。さらに当該バリア性フィルム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(有機層)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。
 バリア性フィルム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、クラスターイオンビーム法、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号公報に記載の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、アルミニウム、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。
 《封止》
 本発明に用いられる封止手段としては、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素子の発光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。電極は、封止部材に設けられ、かつ、有機EL素子と導通できるように設けられていればよい。
 封止部材として、具体的には、ガラス基板、ポリマ基板・フィルム、金属基板・フィルム等が挙げられる。ガラス基板としては、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、ポリマ基板としては、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。金属基板としては、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、モリブデン、シリコン、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1×10-3ml/(m・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、1×10-3g/(m・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1A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、前記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ーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極(図1においてはカソード8)の外側に該電極と有機層を被覆し、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、クラスターイオンビーム法、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素子の発光領域との間隙には、気相及び液相では、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。
 《保護膜、保護板》
 有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記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基板、ポリマ基板・フィルム、金属基板・フィルム等を用いることができるが、軽量且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。
 《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、図1に示す支持基板2/陽極(アノード)3/正孔注入層4/正孔輸送層5/発光層6/電子輸送層7/カソード8からなる有機EL素子10の製造方法について説明する。
 まず、適当な支持基板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方法により形成させ、アノードを作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
 この有機化合物を含有する薄膜の薄膜化の方法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる成膜法を適用してもよい。
 成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50~450℃、真空度10-6~10-2Pa、蒸着速度0.01~50nm/秒、基板温度-50~300℃、膜厚0.1~5μmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
 これらの層の形成後、その上に本発明のカソードを蒸着法で設けることにより所望の有機EL素子が得られる。
 また、成膜順序を逆にして、支持基板上に、本発明のカソード、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、アノードの順にすることも可能である。
 このようにして製造された有機EL素子に、直流電圧を印加する場合にはアノード3を+、カソードを-の極性として電圧2V~40V程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
 本発明の有機EL素子の製造は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層からカソードまで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる成膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
 《用途》
 本発明の有機EL素子は、前述したように面発光体として用いることができるが、これの他にも表示デバイス、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、家庭用照明や車内照明などの照明装置、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、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではなく、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。
 また、本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。
 動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
 以下では、用途の一例として、照明装置について説明する。
 《照明装置》
 本発明の照明装置は、上記有機EL素子を有する。
 なお、本発明の照明装置は、上記有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよい。
 このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、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、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
 なお、本発明の有機EL素子に用いられる材料は、実質的に白色の発光を生じる有機EL素子(白色有機EL素子ともいう)に適用できる。また、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ることもできる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
 また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせて混合したものでもよい。
 発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機EL装置と異なり、有機EL素子自体が白色を発光する。
 発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
 以上に説明した白色有機EL素子を用いれば、実質的に白色の発光を生じる照明装置を作製することが可能である。
 《本発明の照明装置の一態様》
 本発明の有機EL素子を備えた、本発明の照明装置の一態様について説明する。なお、図3は、本発明の照明装置の一態様を示す概略断面図である。
 図3に概略的に示すように、本発明の照明装置20は、アノードを形成した支持基板2と、発光層6と、カソード8とを含む有機EL素子1A(1B)が、シール材23(例えば、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B))によって封止用のガラス基板21上に固定されている。ガラス基板21に固定された有機EL素子1A(1B)は、ガラス基板21とガラスケース22と、シール材23とによって封止されている。シール材23は、有機EL素子1A(1B)の固定に使用したものと同じものを用いることができる。なお、ガラスケース22の内部は、有機EL素子1A(1B)を大気に接触させないようにするため窒素ガス24が充填されている。そのため、ガラスケース22での封止作業は、窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)内で行うのが好ましい。また、ガラスケース22の内部には吸湿化合物25が設けられている。
 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。
 《両面エミッション型有機EL素子の作製》
 表1に示す有機EL素子1~26を発光面積が5cm×5cmとなるように作製した。作製した有機EL素子1~26を用いてそれぞれ照明装置1~26を作製した。
 〔有機EL素子1の作製〕
 (アノードの形成)
 透明なガラス製の支持基板の上に厚さ100nmとなる条件でITOをスパッタ法で成膜した後、パターニングを行い、ITO層から成るアノード(陽極)を形成した。次いで、ITO層を設けた基板を、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。
 (正孔注入層~電子注入層の形成)
 このITO層を設けた支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、各タンタル製抵抗加熱ボードにα-NPD、化合物H4(以下、単にH4という)、化合物Ir-4(以下、単にIr-4という)、BAlq、Alq、フッ化リチウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第1真空槽に取り付けた。なお、α-NPD、BAlq及びAlqの構造は以下のとおりである。以降、有機EL素子2~26の作製においては、適時、必要な材料を予め交換し、タンタル製抵抗加熱ボードにセットしておいた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
 
 さらに、各タングステン製抵抗加熱ボードに銀、マグネシウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
 まず、第1真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、α-NPDの入った前記加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度0.1~0.2nm/秒でITO層上に膜厚20nmの正孔注入層を兼ねた正孔輸送層を設けた。
 さらに、H4の入った前記加熱ボードとIr-4の入った前記加熱ボードをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるH4と発光ドーパントであるIr-4の蒸着速度が100:6になるように調節し、膜厚30nmの発光層を設けた。
 次いで、BAlqの入った前記加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度0.1~0.2nm/秒で膜厚10nmの正孔阻止層を設けた。
 さらに、Alqの入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.1~0.2nm/秒で膜厚20nmの電子輸送層を設けた。
 さらに、フッ化リチウムの入った前記加熱ボードに通電して加熱し、蒸着速度0.01~0.02nm/秒で膜厚1nmの電子注入層を設けた。
 (カソードの形成)
 次に、電子注入層まで成膜した素子を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、銀の入った前記加熱ボードとマグネシウムの入った前記加熱ボードをそれぞれ独立に通電して、マグネシウムの原子比率(atm%)が35%になるように蒸着速度を調整し、膜厚10nmの銀とマグネシウムからなる電極層を形成してカソードを得、有機EL素子1を得た。
 (有機EL素子の封止)
 最後に、上記で得られた有機EL素子1をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを有機EL素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置1を得た。
 〔有機EL素子2の作製〕
 (アノード~カソードの形成)
 アノード~カソードまでは有機EL素子1と同様な方法で形成した。
 (金属酸化物層の形成)
 次に、得られた素子を真空のまま平行平板型直流タイプのスパッタ装置内に移し、成膜速度が1~1.5nm/秒になるように印加電圧を調整し、膜厚100nmのITOから成る金属酸化物層を形成して有機EL素子2を得た。
 (有機EL素子の封止)
 得られた有機EL素子2をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを有機EL素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置2を得た。
 〔有機EL素子3の作製〕
 (アノード~カソードの形成)
 アノード~カソードまでは有機EL素子1と同様な方法で形成した。
 (金属酸化物層の形成)
 次に、得られた素子を真空のままプラズマCVD装置内に移し、成膜速度が0.3nm/秒~0.6nm/秒になるように印加電圧を調整し、膜厚50nmのSiOxNy(x,yは整数)から成る金属酸化物層を形成して有機EL素子3を得た。
 (有機EL素子の封止)
 得られた有機EL素子3をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置3を得た。
 〔有機EL素子4の作製〕
 (アノード~カソードの形成)
 アノード~カソードまでは有機EL素子1と同様な方法で形成した。
 (低融点金属酸化物層の形成)
 次に、得られた素子を真空のまま第1真空槽に戻し、第1真空槽を1×10-4Paまで減圧した後、酸化カドミウムの入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.3~0.6nm/秒で膜厚30nmのCdOから成る低融点金属酸化物層を形成して有機EL素子4を得た。
 (有機EL素子の封止)
 得られた有機EL素子4をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置4を得た。
 〔有機EL素子5の作製〕
 (陽極~カソードの形成)
 陽極~カソードまでは有機EL素子1と同様な方法で形成した。
 (中間層の形成)
 次に、得られた素子を真空のまま第1真空槽に戻し、第1真空槽を1×10-4Paまで減圧した後、Alqの入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.1~0.2nm/秒で膜厚30nmのAlqから成る中間層を形成した。
 (低融点金属酸化物層の形成)
 さらに、酸化カドミウムの入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.3~0.6nm/秒で膜厚30nmのCdOから成る低融点金属酸化物層を形成して有機EL素子5を得た。
 (有機EL素子の封止)
 得られた有機EL素子5をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置5を得た。
 〔有機EL素子6~8の作製〕
 低融点金属酸化物層の材料を表1に記載の通り酸化カドミウムから酸化アンチモン(III)、酸化マンガン(IV)、酸化モリブデン(VI)に変更した以外は有機EL素子5と同様にして、有機EL素子6~8を作製した。得られた有機EL素子6~8をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置6~8を得た。
 〔有機EL素子9~11の作製〕
 カソードの膜厚を表1に記載の通り10nmから8nm、5nm、3nmに変更した以外は有機EL素子8と同様にして、有機EL素子9~11を作製した。得られた有機EL素子9~11をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置9~11を得た。
 〔有機EL素子12~14の作製〕
 酸化モリブデン(VI)から成る低融点金属酸化物層の膜厚を表1に記載の通り30nmから5nm、10nm、20nmに変更した以外は有機EL素子10と同様にして、有機EL素子12~14を作製した。得られた有機EL素子12~14をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置12~14を得た。
 〔有機EL素子15の作製〕
 (アノード~正孔阻止層の形成)
 アノード~正孔阻止層までは有機EL素子1と同様な方法で形成した。
 (電子輸送層の形成)
 次に、Alqの入った前記加熱ボードとフッ化リチウムの入った前記加熱ボードをそれぞれ独立に通電して、Alqとフッ化リチウムの蒸着速度が75:25になるように調節し、膜厚30nmの電子輸送層を設けた。
 (カソードの形成)
 次に、電子輸送層まで成膜した素子を真空のまま第2真空槽に移し、第2真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、銀の入った前記加熱ボードとマグネシウムの入った前記加熱ボードをそれぞれ独立に通電して、マグネシウムの原子比率が35%になるように蒸着速度を調整し、膜厚5nmの銀とマグネシウムからなる電極層を形成し、カソードを得た。
 (中間層の形成)
 次に、得られた素子を真空のまま第1真空槽に戻し、第1真空槽を1×10-4Paまで減圧した後、Alqの入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.1~0.2nm/秒で膜厚30nmのAlqから成る中間層を形成した。
 (低融点金属酸化物層の形成)
 さらに、酸化モリブデン(VI)の入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.3~0.6nm/秒で膜厚10nmのMoOから成る低融点金属酸化物層を形成して有機EL素子15を得た。
 (有機EL素子の封止)
 得られた有機EL素子15をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置15を得た。
 〔有機EL素子16~17の作製〕
 電子輸送層に含有するアルカリ金属化合物を表1に記載の通りフッ化リチウムから酸化セシウム、フッ化カリウムに変更した以外は有機EL素子15と同様にして、有機EL素子16~17を作製した。得られた有機EL素子16~17をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置16~17を得た。
 〔有機EL素子18~20の作製〕
 電子輸送層の材料を表1に記載の通りAlqから化合物(99)、化合物(94)、化合物(10)に変更した以外は有機EL素子17と同様にして、有機EL素子18~20を作製した。得られた有機EL素子18~20をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置18~20を得た。
 〔有機EL素子21~23の作製〕
 発光ドーパントを表1に記載の通りIr-4からIr-12、Ir-24、Ir-26に変更した以外は有機EL素子20と同様にして、有機EL素子21~23を作製した。得られた有機EL素子21~23をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置21~23を得た。
 〔有機EL素子24の作製〕
 中間層の材料を表1に記載の通りAlqから化合物(10)に変更した以外は有機EL素子23と同様にして、有機EL素子24を作製した。得られた有機EL素子24をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置24を得た。
 〔有機EL素子25の作製〕
 (アノード~カソードの形成)
 アノード~カソードまでは有機EL素子23と同様な方法で形成した。
 (補助電極の形成)
 該カソード上に、シャドーマスクを用いて蒸着法で線幅50μm、厚み1μm、ピッチ1mmの間隔でライン状の銀パターンから成る補助電極を形成した。
 (中間層の形成)
 次に、得られた素子を真空のまま第1真空槽に戻し、第1真空槽を1×10-4Paまで減圧した後、Alqの入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.1~0.2nm/秒で膜厚30nmのAlqから成る中間層を形成した。
 (低融点金属酸化物層の形成)
 さらに、酸化モリブデン(VI)の入った前記加熱ボードを通電して加熱し、蒸着速度0.3~0.6nm/秒で膜厚30nmのMoOから成る低融点金属酸化物層を形成して有機EL素子25を得た。
 (有機EL素子の封止)
 得られた素子25をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置25を得た。
 〔有機EL素子26の作製〕
 中間層の材料を表1に記載の通りAlqから化合物(10)に変更した以外は有機EL素子24と同様にして、有機EL素子26を作製した。得られた有機EL素子26をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置26を得た。
 〔有機EL素子27の作製〕
 カソードの材料を表1に記載のように変更した以外は有機EL素子23と同様にして、有機EL素子27を作製した。得られた有機EL素子27をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置27を得た。
 〔有機EL素子28の作製〕
 中間層の材料を表1に記載のように変更した以外は有機EL素子27と同様にして、有機EL素子28を作製した。得られた有機EL素子28をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置28を得た。
 〔有機EL素子29、30の作製〕
 中間層の材料を表1に記載のように変更した以外は有機EL素子24と同様にして、有機EL素子29、30を作製した。得られた有機EL素子29、30をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用い、周囲にシール材としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを素子の支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化・封止して、照明装置29、30を得た。
 《照明装置の評価》
 上記で作製した各照明装置に対し、高温保存前後での駆動電圧の測定を行った。これらの評価は次のようにして行った。
 〔駆動電圧の測定〕
 上記で作製した各照明装置に対し、アノード側とカソード側の両側の正面輝度の和が1000cd/mとなるときの電圧を各素子の電圧とした。まず照明装置を作製した直後に電圧を測定し、得られた数値を高温保存前の駆動電圧の値とした。次に、各照明装置を80℃で100時間保存した後の電圧を測定し、得られた数値を高温保存後の駆動電圧の値とした。なお、輝度の測定には分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタセンシング社製)を用いた。得られた駆動電圧の数値が小さいほど、好ましい結果であることを表わす。
 以上により得られた評価結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
 
 表1に記載の結果より明らかなように、有機EL素子4~30を用いた照明装置4~30は、有機EL素子1~3を用いた照明装置1~3と比較して駆動電圧が低く、透過率及びカソード電極の透過率が高かった。
 《トップエミッション型有機EL素子の作製》
 SUS304から成る膜厚50μmの金属フォイルの全面にスパッタ法で膜厚1μmのSiOの膜を成膜し、さらにスパッタ法で膜厚100nmのアルミネオジム合金を所望のパターンで成膜しアノードとした以外は、前述の両面エミッション型有機EL素子と同様な方法でトップエミッション型有機EL素子を作製し、本発明の効果を確認した。
 1A、1B 有機EL素子
 2 支持基板
 3 陽極(アノード)
 4 正孔注入層
 5 正孔輸送層
 6 発光層
 7 電子輸送層
 8 カソード(アルカリ金属またはアルカリ土類金属と銀との合金を含有する層)
 8-1 補助電極
 9 中間層
 10 融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層(低融点金属酸化物層)
 20 照明装置
 21 ガラス基板
 22 ガラスケース
 23 シール材
 24 窒素ガス
 25 吸湿化合物
 

Claims (15)

  1.  支持基板上に透明なカソードと発光層を有し、該カソードがアルカリ金属と銀との合金またはアルカリ土類金属と銀との合金を含有し、前記カソードの外側(発光層と反対側)に融点が1000℃以下の金属酸化物を含有する層を有し、かつ該カソードと金属酸化物を含有する層との間に中間層を有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。
  2.  前記カソードの膜厚が4nm以上、8nm以下であることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  前記金属酸化物がモリブデン酸化物であることを特徴とする請求項1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  前記金属酸化物を含有する層の膜厚が8nm以上、20nm以下であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記カソードと発光層との間に電子輸送層を有し、かつ該電子輸送層はアルカリ金属またはアルカリ金属化合物を含有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  前記アルカリ金属またはアルカリ金属化合物が、カリウムまたはカリウム化合物であることを特徴とする請求項5に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  前記電子輸送層が、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする請求項5または6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
     一般式(1)   (Ar1)n1-Y1
    〔式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は下記一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。〕
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
     
    〔式中、Xは、-N(R)-、-O-、-S-または-Si(R)(R′)-を表し、E1~E8は、-C(R1)=または-N=を表し、R、R′及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1~4の整数を表す。〕
  8.  前記一般式(1)で表される化合物が、下記一般式(2)で表される化合物であることを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     
    〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6~Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
  9.  前記一般式(2)で表される化合物が、下記一般式(3)で表される化合物であることを特徴とする請求項8に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
     
    〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51~E66、E71~E88は、各々-C(R3)=または-N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71~E79の少なくとも1つ及びE80~E88の少なくとも1つは-N=を表す。n3及びn4は0~4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
  10.  前記発光層が、下記一般式(4)で表される化合物を含有することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
     
    〔式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ-Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。〕
  11.  前記一般式(4)で表される化合物が、下記一般式(5)で表される化合物であることを特徴とする請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
     
    〔式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP-Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は-C(R01)=C(R02)-、-N=C(R02)-、-C(R01)=N-または-N=N-を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1-L1-P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1~3の整数を表し、j2は0~2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族~10族の遷移金属元素を表す。〕
  12.  前記M1がイリジウムであることを特徴とする請求項10または11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13.  補助電極を有し、かつ該補助電極と前記カソードが電気的に接触していることを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14.  両面エミッション型であることを特徴とする請求項1~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  15.  請求項1~14のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
     
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