WO2018190043A1 - 塗布液、塗布液の製造方法、塗布膜及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents

塗布液、塗布液の製造方法、塗布膜及び有機エレクトロルミネッセンス素子 Download PDF

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WO2018190043A1
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organic
compound
coating
layer
coating solution
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昇 関根
拓己 倉田
愛 松沢
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コニカミノルタ株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00Electroluminescent light sources
    • H05B33/10Apparatus or processes specially adapted to the manufacture of electroluminescent light sources
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00Organic light-emitting devices
    • H10K50/10OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED]
    • H10K50/11OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers

Definitions

  • the present invention relates to a coating liquid, a manufacturing method of the coating liquid, a coating film, and an organic electroluminescence element. More specifically, the present invention provides a coating solution that is excellent in storage stability and has excellent storage stability and functionality of the coating film when dried to form a coating film, a method for producing the coating liquid, and drying the coating liquid.
  • the present invention relates to a solidified coating film and an organic electroluminescence device including the coating film as an organic functional layer.
  • organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as “organic EL element”) is a technology expected as a display or illumination. Device applications are progressing, and commercialization of display devices such as mobile devices and displays is progressing.
  • the vapor deposition method is the mainstream as a method for producing an organic EL element, but the vapor deposition method requires a high vacuum, so that the cost is high and it is difficult to make the layer thickness uniform when the area is increased. .
  • a coating method is expected as a film forming method replacing the vapor deposition method.
  • the coating method is superior in cost compared to the vapor deposition method, and it is technically easy to increase the area.
  • examples of the coating type organic EL element include a coating type polymeric organic EL element using a polymer material for a light emitting layer (for example, see Patent Document 1).
  • the coating type low molecular organic EL element has a problem that the driving voltage increases.
  • the cause of the increase in drive voltage is the presence of microcrystals contained in the thin film.
  • a coating solution and a coating film excellent in storability that can maintain a state in which a microcrystal does not exist as described above, which has insufficient storage stability in a coating solution or a coating film. Yes.
  • films deposited by a general vapor deposition method and polymer films formed by a wet process are known to be amorphous, and the problem of the presence of microcrystals in the thin film is particularly a coating type. This is a problem with low molecular organic EL devices.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems and situations, and the solution to the problem is coating with excellent storage stability and storage stability and functionality of the coating film when dried to form a coating film. It is to provide an organic electroluminescence device provided with a liquid, a method for producing the coating liquid, a coating film obtained by drying and solidifying the coating liquid, and the coating film as an organic functional layer.
  • the present inventors have studied to improve the storage stability of the coating solution from a thermodynamic viewpoint.
  • the storage stability of the coating solution can be expressed by the magnitude of the Gibbs free energy change ( ⁇ G) as the coating solution from the viewpoint of thermodynamics. It can be said to be stable.
  • ⁇ G is expressed by the following equation.
  • ⁇ S entropy change
  • ⁇ S entropy change
  • a coating liquid comprising a plurality of types of compounds for organic electroluminescence elements and an organic solvent, A coating liquid in which at least two of the plurality of compounds for organic electroluminescence elements are in an isomer relationship with each other.
  • the content of the compound for the plurality of types of organic electroluminescence elements is within a range of 0.5 to 5.0% by mass with respect to the total amount of the coating solution, any one of items 1 to 3
  • a method for producing a coating solution according to any one of items 1 to 4 The manufacturing method of the coating liquid which has the process of making the said compound for multiple types of organic electroluminescent elements contact a supercritical or subcritical fluid.
  • the coating film which is a film
  • An organic electroluminescence device comprising the coating film according to item 6 as an organic functional layer.
  • the coating liquid when the coating film is excellent in storage stability and dried to form a coating film, the coating liquid has excellent storage stability and functionality, a method for producing the coating liquid, the coating film, and organic electroluminescence An element can be provided.
  • the storage stability of the coating solution is determined by the change ( ⁇ G) in the Gibbs free energy of the second law of thermodynamics.
  • ⁇ G the change in enthalpy
  • T ⁇ S the change in entropy
  • the essence of the present invention is that the effect of the entropy change ( ⁇ S) is effectively utilized as a means for increasing ⁇ G to a negative value, thereby improving the stability of the coating liquid and, as a result, drying and solidifying the coating liquid.
  • This is a technique that can suppress fluctuations in physical properties of the film.
  • the coating liquid of the present invention contains a plurality of types of compounds for organic electroluminescence elements (hereinafter also referred to as “compounds for organic EL elements”) and an organic solvent, and at least 2 of the plurality of types of compounds for organic EL elements.
  • the species are in isomer relation to each other. Although the isomers are different molecules, it is considered that the entropy change ( ⁇ S) was increased without changing the physicochemical properties of the coating solution, and the effect of improving the storage stability of the coating solution could be obtained effectively. That is, unlike the conventional coating solution, in the present application, a large effect is obtained by intentionally containing a combination of compounds in which the effect is manifested in the coating solution.
  • FIG. 1 is a schematic diagram for explaining entropy change when two kinds of gases are mixed.
  • nitrogen molecules (component A) and oxygen molecules (component B) are contained at the same density in a box provided with a central portion (see the left side of FIG. 1A). If this threshold is removed, oxygen molecules and nitrogen molecules are completely mixed (see the right side of FIG. 1A).
  • the enthalpy is considered to be almost zero because both are gasses, but for example, before and after opening the threshold when viewed from the nitrogen molecule, oxygen molecules, which are different molecules, coexist, increasing the randomness. To do. In other words, entropy increases. If the temperature is not absolutely 0 degrees (0 K (Kelvin)), T ⁇ S becomes positive, and ⁇ G becomes negative. That is, the gas is uniformly mixed by the effect of entropy.
  • the coating solution is not fully described, and the effect is not fully disclosed.
  • the material used for the organic EL element is usually required to have high purity, and the purity is generally 99% or more.
  • the isomers in the present application are regarded as one type of impurity in the case of purity determination.
  • one type of organic material has an optical isomer and an L isomer and an R isomer exist, In contrast to the optical isomer, the other optical isomer is often regarded as an impurity.
  • separation and purification of isomers including optical isomers require a great number of man-hours such as using techniques such as GPC (gel filtration chromatography) and HPLC (liquid chromatography).
  • GPC gel filtration chromatography
  • HPLC liquid chromatography
  • the coating film of the present invention containing an isomer compared to the coating film of the comparative example not containing an isomer. was found to have low cohesiveness and better storage stability.
  • the organic electroluminescent element provided with the coating film of this invention as an organic functional layer is excellent in functionality, such as long light emission lifetime and a small drive voltage change. This is because the coating solution of the present invention is excellent in storage stability, and in the coating solution and in the coating film formed by drying and solidifying the coating film, a state in which microcrystals that reduce the functionality of the coating film are not present for a long time. This is thought to be because it was able to be maintained.
  • Schematic diagram explaining entropy change when two kinds of gases are mixed Schematic diagram explaining entropy change when two kinds of gases are mixed
  • a graph showing an example of particle size distribution curves for conventional deposited films and coated films Schematic diagram of equipment using packed column in supercritical or subcritical chromatography
  • Schematic diagram showing an example of a display device composed of organic EL elements Schematic diagram of display part
  • a Schematic showing the pixel circuit Schematic diagram of passive matrix type full color display device
  • the coating liquid of the present invention is a coating liquid containing a plurality of types of compounds for organic electroluminescence elements and an organic solvent, and at least two of the plurality of types of compounds for organic electroluminescence elements are isomers of each other. It is characterized by being in a relationship. This feature is a technical feature common to or corresponding to the following embodiments.
  • the contents (molar ratios) of the respective compounds for organic electroluminescence elements having the isomer relationship are different. It is preferable.
  • the reason is estimated as follows. Generally, organic crystal growth is considered to start from a specific association type. Specifically, a certain aggregate is generated, and another molecule interacts with the aggregate to increase the number of molecules of the aggregate. At this time, it is considered that when the molecule added to the aggregate is the same as the molecule that formed the original aggregate, the aggregate growth is fast, and when the molecule is different, the aggregate growth is suppressed. It is known that such a growth model can also be applied to isomers.
  • a recrystallization optical resolution method is known, and this method is performed by adding one chiral crystal to a supersaturated solution.
  • isomer mixtures are known to aggregate and crystallize molecules with the same chirality and steric structure, and the growth of aggregates, in other words, due to the difference in the content of isomer-related compounds.
  • the growth of microcrystals can be suppressed.
  • the number of isomers of the compound for an organic electroluminescence device having the isomer relationship is 3 or more.
  • the content of the plurality of types of compounds for organic electroluminescence elements is 0.5% with respect to the total amount of the coating liquid. It is preferably in the range of ⁇ 5.0% by mass.
  • the method for producing a coating liquid of the present invention is in contact with a supercritical or subcritical fluid with the plurality of types of compounds for organic electroluminescence elements contained in the coating liquid of the present invention. It is preferable to have the process to make.
  • the coating film of the present invention is a film obtained by drying and solidifying the coating liquid of the present invention, and the organic electroluminescence element of the present invention includes the coating film as an organic functional layer.
  • is used to mean that the numerical values described before and after it are included as a lower limit value and an upper limit value.
  • the ratios such as “%” and “ppm” are based on mass.
  • the coating film of the present invention is a coating solution containing a plurality of types of compounds for organic EL elements and an organic solvent, and at least two of the plurality of types of compounds for organic EL elements are in an isomer relationship with each other. It is characterized by being.
  • the basic policy of the present invention is based on the following (1) to (5).
  • the solute in the coating solution is preferably a low molecular compound.
  • the film forming method is preferably a coating method.
  • the solvent in the coating solution is preferably a general-purpose solvent.
  • the dissolution is preferably in a single molecule state. (5) It is preferable to utilize adsorption-desorption equilibrium for the purification of the compound.
  • Light emitting polymer is a ⁇ -conjugated polymer when the molecular weight is increased, so that it is conjugated to stabilize the molecule.
  • the energy level difference between the excited state of the singlet or triplet and the ground state also referred to as “energy level gap” or “band gap”
  • band gap also referred to as “energy level gap” or “band gap”.
  • Light emission becomes difficult.
  • high T 1 compound Compounds with high triplet energy by expansion of said ⁇ -conjugated there is a problem that it is difficult to.
  • the energy level difference can be adjusted intentionally, and it is possible to create a blue phosphorescent material, to use it as a host, and to construct a compound that causes a TADF phenomenon.
  • the degree of expandability capable of intentionally designing and synthesizing an arbitrary electronic state and an arbitrary level is a factor of the second advantage of the low molecular weight compound.
  • High-molecular compounds Ease of compound synthesis Similar to the second factor, low-molecular compounds have no restrictions on the molecular structure that can be synthesized compared to light-emitting polymers (LEPs), and provide new functions and physical properties. (Tg, melting point, solubility, etc.) can be achieved by the molecular structure. This is a factor of the third superiority of the low molecular weight compound.
  • the equivalent circuit of the organic EL element is a series connection of a diode and a resistor. That is, it is also known that Joule heat is generated inside the organic EL element that is being energized and light-emitting, and that heat is generated at 100 ° C. or more inside the element, particularly in the light-emitting layer where recombination occurs.
  • the organic layer thickness of the entire organic EL element is an extremely thin layer of about 200 nm, heat is conducted between the layers (films), and not only the light emitting layer but all layers continue to be in a high temperature state. become.
  • Tg glass transition point
  • an organic molecule exposed to such a state exceeds its own glass transition point (Tg)
  • Tg glass transition point
  • This crystal gradually grows, and when the layer thickness is exceeded, functional separation by the layer as the organic EL element cannot be performed, resulting in a decrease in luminous efficiency.
  • the low molecular weight compound of the organic EL element is a molecule that does not have a bulky non-aromatic substituent and has a glass transition point (Tg) exceeding 100 ° C. or higher (preferably 150 ° C. or higher). There must be.
  • the ⁇ -conjugated system is usually enlarged or an aromatic group is simply linked, but the solubility in a solvent is extremely low. As a result, even if the liquid cannot be applied or can be applied, crystal precipitation or uneven distribution of substances occurs.
  • the inventors of the present invention have improved the molecular structure of low molecular weight compounds in accordance with the guidelines described above and optimized the drying conditions in the production of organic EL elements by a wet coating method. A dramatic improvement was achieved, with 95% of the device and 90% emission lifetime. As a result, even for devices using phosphorescent dopants, especially blue phosphorescent dopants, which are said to be the most difficult to improve their lifetime, the basic characteristics of coating film deposition methods are almost comparable to conventional deposition methods. Has found out that can be demonstrated. However, many problems still remain in the organic EL element with improved performance.
  • the low productivity of vacuum deposition methods has an adverse effect on costs, so coating methods are attracting attention, but the coating methods are also under such strict control.
  • the productivity is lower than the vapor deposition method and the cost is increased.
  • the reason why the sublimation purification method is employed in organic compounds for organic EL is mainly due to the fact that the manufacturing process of the organic EL element employs a vacuum deposition method. If even a very small amount of solvent is contained in the organic compound, the solvent in the organic compound volatilizes and lowers the degree of vacuum when placed under vacuum in the vapor deposition apparatus. This makes continuous production impossible and becomes a manufacturing problem. For this reason, a sublimation purification method in which the solvent is completely removed during purification is employed. Therefore, when the production method of the organic EL element is changed from the vapor deposition method to the coating method, the purification of the organic compound by the sublimation purification method is not essential for the reason described above.
  • purifying the compound A to be purified by recrystallization can be rationally explained by considering as follows.
  • A is dissolved at a high temperature in a solvent called B which can dissolve A
  • B which can dissolve A
  • the entropy term (T ⁇ S) first decreases with a decrease in temperature, and the enthalpy ( ⁇ H) increases due to crystallization to compensate for this, and the entropy term further decreases due to the decrease in the number of components. Recrystallization is accomplished by repeating the thermodynamic equilibrium in which ⁇ S decreases with decreasing ⁇ S and crystallization occurs accordingly. However, it is necessary to pay attention to the interaction between the solute A and the solvent B. Since the solute A dissolves by being solvated in the solvent B, A does not dissolve in B unless the interaction between AB is large. However, if the interaction is too large, the distance between A and A cannot be shortened enough to overcome the decrease in the entropy term that decreases due to cooling (because B intervenes between A and A). ), Resulting in no recrystallization.
  • the purification method by recrystallization can be applied only when the interaction force between AA and the interaction force between AB can be adjusted to the conditions under which recrystallization occurs.
  • a recrystallization purification method a large amount of purification of several hundred kg or more is possible at a time, and this method has been used for a long time in the chemical industry.
  • column chromatography (hereinafter also referred to as “chromatography”) will be considered.
  • the most typical place of column chromatography is to use fine particle silica gel as a stationary phase, adsorb compound A on the silica gel, and gradually elute it with a mobile phase (B) called an eluent.
  • B mobile phase
  • A is an adsorption-desorption equilibrium between the silica and the mobile phase B.
  • the purification efficiency by the chromatographic method is proportional to the length of the stationary phase and also to the passing speed of the mobile phase. Proportional to the surface area of the stationary phase. This is achieved by high-performance liquid chromatography, which is widely used for component analysis and quality assurance of organic compounds. It is a rare technique that can realize a high number of theoretical plates backed by this theory. This is due to the fact that The reason why this chromatographic method is superior to recrystallization is that the polarity of the mobile phase B can be arbitrarily changed. For example, it is possible to increase the number of theoretical plates by using a gradient method in which the ratio of good solvent is gradually increased during purification as well as making the mobile phase a mixed solvent of good and poor solvents from the beginning.
  • the chromatographic method since the temperature can be arbitrarily changed, the most important feature is that the applicable range of solutes that can be purified is extremely wide and can be used as a general-purpose purification method.
  • the chromatographic method is performed using only the solvent B ′ (that is, a good solvent) having a strong interaction with the compound A as the mobile phase, the interaction between A and the mobile phase B ′ is greater than the interaction between A and the silica gel. If the action is strong, the number of reciprocations of adsorption-desorption equilibrium is drastically reduced and the purification effect is lowered.
  • the solution of Compound A purified and collected contains a large excess of C, and the biggest problem is that it must be removed.
  • the mixing ratio of the good solvent B ′ and the poor solvent C needs to be about 1:99 to 10:90, and generally the poor solvent C of about 10 L to 100 L is required. It becomes necessary. Therefore, although HPLC fractionation is applied to research and development, it is not used for mass production.
  • a means for solving the problem of poor solvent concentration is HPLC using supercritical carbon dioxide.
  • Supercritical carbon dioxide is carbon dioxide converted to a supercritical fluid at high temperature and pressure, and since it can realize a supercritical state at a relatively low pressure and temperature, carbon dioxide is exclusively used in chromatography and extraction.
  • This supercritical carbon dioxide has different characteristics from ordinary fluids and liquids. That is, by changing the temperature and pressure, the polarity can be continuously changed in accordance with the polarity of the one to be dissolved. For example, this supercritical carbon dioxide is used to selectively extract docosahexaenoic acid contained in fish heads, and sebum dissolves and adheres to cleaning special clothing that uses adhesives.
  • the agent is supercritical carbon dioxide that does not dissolve.
  • supercritical carbon dioxide can have various polarities as described above, the polarity of supercritical carbon dioxide formed in a region of relatively low temperature and pressure is about cyclohexane or heptane.
  • this degree of polar supercritical carbon dioxide is produced in the apparatus, mixed with a good solvent, and entered into the column. Purification is performed.
  • a column chromatography system using supercritical carbon dioxide it passes through the column and enters the detector.
  • the high temperature and high pressure state is maintained until that stage, and carbon dioxide also exists as a supercritical fluid. Thereafter, carbon dioxide becomes a gas until it is separated at room temperature and normal pressure, and it escapes itself from the solution at the time of separation.
  • the coating film forming method when the coating solution is a dispersion of fine crystals of an organic EL compound, the actual state of the obtained thin film is microcrystalline even though it looks completely dissolved. Becomes a thin film. Therefore, for example, the level of HOMO or LUMO is not that of a single molecule, but that of a stacked aggregate (crystalline state), which can cause performance degradation. In addition, over time, the microcrystals become nuclei and grow into coarse crystals, which not only makes it impossible to separate the functions between layers, but if the crystals become large crystals that short-circuit the anode and cathode, There is a big problem of generating spots.
  • FIG. 2 shows a particle size distribution curve (horizontal axis: particle size (nm), vertical axis: frequency distribution) of fine particles of a compound constituting a thin film prepared by a vapor deposition method, and a solid line indicates a thin film prepared by a coating method. It is a particle size distribution curve of fine particles of a constituent compound. Since both use the same compound, they can be directly compared.
  • the particle size at the position corresponding to the maximum peak is about 2 nm, which is close to monodispersion. Since this is the size of one or two molecules, this means that an amorphous film is formed by arranging almost single molecules at random in vapor deposition.
  • the particle size at the position corresponding to the maximum peak is about 4.5 nm, which is wider than the particle size distribution in the vapor deposition film formation.
  • the organic EL element has a basic function of a phenomenon in which light is emitted when the light emitting material in an excited state returns to the ground state. Moreover, it is necessary to transport between the electrode and the light emitting layer through the hopping phenomenon of electrons and holes.
  • the excited state for example, in the case of an organic EL element doped with a light-emitting material having a concentration of 5%, in order to continue to emit light at a luminance of 1000 cd / m 2 for one year, simply calculate, One dopant needs to be about 1 billion excitons. At this time, if the exciton reacts with the water molecule only once, it becomes a compound different from the original molecule. In addition, when excitons react with oxygen molecules, some oxidation reaction or coupling reaction occurs. This is the most typical phenomenon of a chemical change that causes a decrease in the function of the organic EL element.
  • a material other than the light emitting material is also in a radical state almost the same number of times, and the radical state is an active species as compared with the ground state, so that a chemical change that causes a decrease in the function of the organic EL element may occur.
  • the radical state is an active species as compared with the ground state, so that a chemical change that causes a decrease in the function of the organic EL element may occur.
  • water molecules and oxygen molecules should not be present at all in the coating solution, and that is the premise.
  • a high purity anhydrous solvent is expensive and difficult to handle. Therefore, in order to reduce the cost by the coating method, it is important to use a general-purpose solvent as a consumable agent.
  • the coating liquid of the present invention is a coating liquid containing a plurality of types of compounds for organic EL elements and an organic solvent, and at least two of the plurality of types of compounds for organic EL elements are in an isomer relationship with each other. It is characterized by being.
  • the “compound for organic electroluminescence device” in the present invention refers to an organic compound that can be used for an organic functional layer constituting an organic electroluminescence device (also referred to as “organic EL device”). Also referred to as “compound for organic EL device”. Further, the “organic functional layer” as used in the present invention refers to a layer containing a compound for an organic EL element formed between electrodes in an organic EL element.
  • the organic functional layer also referred to as “organic EL layer” or “organic compound layer” includes at least a light-emitting layer.
  • the light-emitting layer is a current flowing through an electrode composed of a cathode and an anode.
  • it refers to a layer containing a compound for an organic EL device that emits light when a current is passed through an electrode composed of a cathode and an anode.
  • the organic EL device according to the present invention may have a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, and an electron transport layer in addition to the light emitting layer, if necessary, and these layers may be used as a cathode.
  • the structure is sandwiched between the anode and the anode.
  • examples of the organic functional layer include a light emitting layer, a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, and an electron transport layer.
  • the compound for organic EL elements which can be used for each organic functional layer mentioned above is demonstrated in detail.
  • Compound for organic EL element used for light emitting layer There is no restriction
  • a light-emitting material is mainly an organic compound, and has a desired color tone, for example, Macromol. Symp. 125, pages 17 to 26, and the like.
  • the light emitting material may be a polymer material such as p-polyphenylene vinylene or polyfluorene, and a polymer material in which the light emitting material is introduced into a side chain or a polymer material having the light emitting material as a main chain of the polymer. May be used.
  • the light emitting material may have a hole injection function and an electron injection function in addition to the light emission performance, most of the hole injection material and the electron injection material described later may be used as the light emitting material. Can be used.
  • a layer constituting an organic EL element when the layer is composed of two or more organic compounds, the main component is called a host and the other components are called dopants.
  • the mixing ratio of the dopant of the light emitting layer (hereinafter also referred to as the light emitting dopant) to the host compound is preferably 0.1 to less than 30% by mass.
  • the dopants used in the light emitting layer are roughly classified into two types: fluorescent dopants that emit fluorescence and phosphorescent dopants that emit phosphorescence.
  • fluorescent dopants include, for example, anthracene derivatives, diarylamine derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, Examples include fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and other known fluorescent compounds.
  • the material used for the light emitting layer in the present invention preferably contains a phosphorescent compound.
  • a phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, and is a compound having a phosphorescence quantum yield of 0.001 or more at 25 ° C.
  • the phosphorescence quantum yield is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more.
  • the phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence quantum yield used in the present invention only needs to achieve the above phosphorescence quantum yield in any solvent.
  • the phosphorescent dopant is a phosphorescent compound, and a typical example thereof is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound or an osmium compound. , Rhodium compounds, palladium compounds, or platinum compounds (platinum complex compounds). Among them, iridium compounds, rhodium compounds, and platinum compounds are preferable, and iridium compounds are most preferable.
  • dopants are compounds described in the following documents or patent publications. J. et al. Am. Chem. Soc. Vol. 123, pages 4304 to 4312, WO 00/70655, 01/93642, 02/02714, 02/15645, 02/44189, 02/081488, JP 2002-280178, 2001-181616 No. 2002-280179, No. 2001-181617, No. 2002-280180, No. 2001-247859, No. 2002-299060, No. 2001-313178, No. 2002-302671, 2001-345183, 2002-324679, 2002-332291, 2002-50484, 2002-332292, 2002-83684, 2002-540572, No. 2002-117978, No. 2002-338588, No.
  • the host compound examples include those having a basic skeleton such as a carbazole derivative, a triarylamine derivative, an aromatic borane derivative, a nitrogen-containing heterocyclic compound, a thiophene derivative, a furan derivative, and an oligoarylene compound. Materials and hole transport materials are also suitable examples.
  • the host compound When applied to a blue or white light emitting element, a display device, and a lighting device, the host compound preferably has a maximum fluorescence wavelength of 415 nm or less. When a phosphorescent dopant is used, the phosphorescence of the host compound is 0- More preferably, the 0 band is 450 nm or less.
  • a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, preventing emission light from being increased in wavelength, and having a high Tg (glass transition temperature) is preferable.
  • Compound for organic EL device used for hole injection layer and hole transport layer Compound for organic EL device (hole injection material) used for hole injection layer is a hole injection, electron barrier property. It has either.
  • the compound (hole transport material) used for the hole transport layer has an electron barrier property and a function of transporting holes to the light emitting layer. Therefore, in the present invention, the hole transport layer is included in the hole injection layer.
  • These hole injection material and hole transport material may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives for example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives , Hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, porphyrin compounds, thiophene oligomers and other conductive polymer oligomers.
  • arylamine derivatives and porphyrin compounds are preferred.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds are preferable, and aromatic tertiary amine compounds are more preferable.
  • aromatic tertiary amine compound and styrylamine compound include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N ′.
  • the hole transport material of the hole transport layer preferably has a fluorescence maximum wavelength at 415 nm or less. That is, the hole transport material is preferably a compound that has a hole transport ability, prevents the emission of light from becoming longer, and has a high Tg.
  • the electron injection layer only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and its material (organic EL element)
  • any one of conventionally known compounds can be selected and used.
  • the compound for an organic EL device (electron injection material) used in the electron injection layer include heterocyclic tetracarboxylic anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, carbodiimides, and the like. , Fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like.
  • a series of electron transfer compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-194393 is disclosed as a material for forming a light emitting layer in the publication, but as a result of investigations by the present inventors, electron injection is performed. It was found that it can be used as a material.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, or a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as an electron injection material.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (abbreviated as 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.
  • Alq 3 8-quinolinol aluminum
  • metal-free or metal phthalocyanine or those in which the terminal is substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron injection material.
  • an inorganic semiconductor such as n-type-Si or n-type-SiC can also be used as the electron injection material.
  • the preferable compound for organic EL elements used for an electron carrying layer has a fluorescence maximum wavelength in 415 nm or less. That is, the compound used for the electron transport layer is preferably a compound that has an electron transport ability, prevents emission of longer wavelengths, and has a high Tg.
  • the content of the plurality of types of compounds for organic EL elements contained in the coating liquid is 0.5 to 5.
  • the content is preferably in the range of 0% by mass, more preferably 0.7 to 3.5%.
  • the molecular weight of the compound for an organic EL device is preferably 5000 or less, more preferably 3000 or less, and further preferably 1500 or less.
  • each of the plurality of types of compounds for organic EL elements contained in the coating liquid is preferably an organic compound containing only a nonmetallic element as a constituent element.
  • the organic EL element compound an organic compound containing only a nonmetallic element as a constituent element and a complex compound containing a metal element are used as the organic layer material.
  • the effects of the present invention are exhibited in any compound group.
  • the organic compound having only the nonmetallic element as the main component as a constituent element has an isomer relationship.
  • low molecular weight compounds are designed by combining aromatic residues serving as ⁇ -conjugated units, they often have an aspect ratio of 1 or more, that is, a molecular structure on a flat plate.
  • a compound having a ⁇ plane and having a molecular structure on a flat plate is generally known to have high crystallinity due to its ⁇ stacking property, and tends to be a microcrystal that is a problem in a coating solution.
  • an organic compound having only a nonmetallic element as a constituent element has a compound having an isomer relationship.
  • the complex compound having a metal element is used in the light emitting layer as a dopant in an amount of less than 50% by mass, and is used alone or in combination in an organic layer other than the light emitting layer.
  • the complex compound has a structure composed of a metal atom and an organic ligand bonded to the metal atom, and has various structures such as a planar type and an octahedron depending on the coordination form. For this reason, when an organic compound having only a nonmetallic element as a constituent element is generally compared with a complex compound having a metal element, the molecular weight of the complex compound tends to be larger than that of the organic compound. For this reason, in the complex compound, aggregates and crystal growth derived from the large molecular weight are promoted.
  • the effect of promoting crystal growth becomes more prominent as the content of the complex compound in the coating solution or coating film increases. Therefore, the content of the solute in the coating solution and the content in the coating film exceed 50% by mass.
  • the complex compound containing a metal atom has a compound having an isomer relationship.
  • the plurality of components of the solute are considered to be thermodynamic as described in, for example, JP-T-2009-505154, and at least one other than the organic EL element compound according to the present invention and the organic EL element compound.
  • ⁇ G mix the mixed Gibbs energy
  • R represents a gas constant.
  • T represents an absolute temperature.
  • Xn represents a ratio in all components.
  • ⁇ X n 1, 0 ⁇ X n ⁇ 1, and ln (X n ) ⁇ 0, ⁇ G mix ⁇ 0. Therefore, it is thought that the effect that it is excellent in preservability is acquired by increasing the kind of compound for organic EL elements in a coating liquid.
  • At least two of the plurality of types of compounds for organic EL elements contained in the coating solution of the present invention are in an isomer relationship with each other.
  • “Isomers” as used in the present invention refers to compounds having the same molecular formula but different structures. As such isomers, structural isomers and stereoisomers are known. From the viewpoint of effectively obtaining the effects of the present invention, stereoisomers are preferred.
  • the “number of isomers” in the present invention refers to the total number of isomers that can be considered from the structural formula of the compound for an organic EL device.
  • each content (molar ratio) of the compound for organic EL elements which has a relationship of an isomer differs from the viewpoint of obtaining the effect of this invention effectively.
  • the number of isomers of the compound for an organic EL device having an isomer relationship is preferably 3 or more from the viewpoint of effectively obtaining the effect of entropy change ( ⁇ S) and improving the storage stability of the coating solution.
  • ⁇ S entropy change
  • the upper limit of the number of isomers is not particularly limited, but is preferably 50 or less from the viewpoint of production efficiency.
  • the “number of isomers” referred to in the present invention refers to the total number of isomers with respect to each of all the compounds for organic EL devices contained in the coating solution.
  • the number of isomers of the compound for an organic EL device having a specific molecular formula is preferably 3 or more, preferably 4 or more, and 5 or more. Is more preferable.
  • the upper limit of the number of isomers is not particularly limited, but is preferably 20 or less. It is also preferable to contain both stereoisomers and structural isomers from the viewpoint of containing a larger number of isomers in the coating solution and effectively obtaining the effect of entropy change ( ⁇ S).
  • ⁇ Structural isomers> the relationship between compounds having the same molecular formula and different structural formulas is said to be structural isomerism, and each compound is referred to as a “structural isomer”.
  • the structural isomer that can be used in the present invention is not particularly limited.
  • a compound in which the position of the substituent bonded to the aromatic ring in the compound for an organic EL device is different between the ortho position and the para position, and the alkyl group is linear A compound having a shape or a branch, a compound in which the methylene group of a part of the alkyl group is replaced with oxygen, a compound in which the aromatic residue is ABA or AAB, etc. It can be preferably used.
  • stereoisomer a general term for isomerism caused by differences in the spatial arrangement (configuration) of atoms or atomic groups between compounds represented by the same planar structural formula is referred to as stereoisomerism. It is called “stereoisomer”.
  • stereoisomers are classified into enantiomers (enantiomers) and diastereomers, and diastereomers that are easy to design with a large number of isomers are preferable from the viewpoint of effectively obtaining the effects of the present invention.
  • the number of isomers in the present invention includes a cis-trans isomer derived from isomerization of a double bond, and a twist due to a bidentate ligand in a hexacoordination complex (M [AB] 3 ). Rotating ⁇ (lambda) and clockwise ⁇ (delta) fields are not included.
  • M [AB] 3 M represents a metal atom, and [AB] represents a bidentate ligand coordinated to the metal atom.
  • the reason for excluding the cis-trans isomers derived from double bond isomerization is that the cis and trans isomers are in an equilibrium relationship, and the equilibrium relationship (abundance ratio) varies depending on the temperature and solvent.
  • cis-trans isomers are not included in the isomers of the present invention because the abundance ratios of the coating solution and the coating film are different.
  • the reason for excluding the ⁇ -form and ⁇ -form in the hexacoordination complex is the structural similarity, so the effect of suppressing the formation of aggregates or microcrystals in the coating solution does not work, and the effect of the present application is sufficiently obtained. This is because it is difficult to separate by a conventional method.
  • Enantiomers also known as enantiomers, are isomers that appear when mirrored like the relationship between the right and left hands, and this applies not only to asymmetric carbon compounds but also to the type (II). Furthermore, (III), (IV) and other substances having a chirality occurrence site are also mirror images of each other, and each can also be called an enantiomer relationship.
  • diastereomers are molecules that appear when there are two or more chirality occurrence sites, but are not mirror images of each other and have the same mark when writing a planar molecular structure. It can also be said to be a relationship of mer.
  • a complex having a plurality of ligands such as a trivalent hexacoordinate iridium complex
  • the resulting complex has a plurality of chiralities. Also expresses diastereomers.
  • the number of stereoisomers for example, for organic EL element compound H-19, has two non-equivalent axial asymmetries, so when expressed in RS notation, a total of four types of RR, SS, RS, and SR are obtained. Isomers exist.
  • RR and SS and “RS and SR” are in an enantiomeric relationship, respectively.
  • two of RS and SR are in a diastereomeric relationship with respect to RR
  • two of RR and SS are in a diastereomeric relationship with respect to RS.
  • the compound for organic EL element H-21 has three non-equivalent axial asymmetries, so when expressed in RS notation, RRR, SSS, RSR, SRS, SSR, RRS There are a total of 8 isomers, RSS and SRR.
  • RRR and SSS”, “RSR and SRS”, “SSR and RRS”, and “RSS and SRR” are in an enantiomeric relationship.
  • RRR has six diastereomeric relationships other than SSS.
  • RSR has six diastereomeric relationships other than SRS, and the same applies to other isomers.
  • the three ligands are the same, and the steric configuration of the three ligands is represented by R and S, and RRR, SSS, There are four types of isomers, RSS and SRR.
  • RSS isomers
  • SSR conformation of each ligand
  • RRS conformation of each ligand
  • SSR conformation of each ligand
  • RRS cannot be distinguished from each other, so there are four types in total.
  • RRR and SSS” and “RSS and SRR” are in an enantiomeric relationship.
  • RSS and SRR have a diastereomeric relationship with respect to RRR, and the others are the same.
  • each ligand cannot be distinguished, but since one ligand has three chiral centers, it is expressed as RS.
  • RS there are a total of 8 isomers, RRR, SSS, RSR, SRS, SSR, RRS, RSS and SRR.
  • the bidentate ligand coordinated two times to the above D-4 has one non-equivalent axial asymmetry.
  • the two ligands are the same, there are a total of four isomers of RR, SS, RS, and SR in terms of RS.
  • the bidentate ligand coordinated one to D-4 has one non-equivalent axial asymmetry and one chiral center.
  • There are a total of 4 isomers, SS, RS and SR. Therefore, 4 ⁇ 4 16 kinds of isomers exist together.
  • the organic solvent contained in the coating liquid of the present invention refers to a liquid medium comprising an organic compound that can dissolve or disperse the organic EL device compound according to the present invention.
  • the liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL device compound according to the present invention include ketones such as dichloromethane, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, normal propyl acetate, isopropyl acetate, and isobutyl acetate, chlorobenzene, Halogenated hydrocarbons such as chlorobenzene, 2,2,3,3-tetrafluoro-1-propanol (TFPO), aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, cyclohexane, decalin, dodecane, etc.
  • ketones such as dichloromethane, methyl ethyl
  • the boiling point is preferably a solvent in the range of 50 ⁇ 180 ° C..
  • the solubility of the compound for organic EL device is room temperature (25 ° C)
  • a solvent with high solubility is used to dissolve the solute, but a solvent with high solubility generally has a high boiling point such as chlorobenzene or glycerin, and a large amount of energy is required to dry the solvent. It is.
  • the high solubility indicates that the interaction with the material that is the solute is large, and the drying load is further increased because the interaction force between the solute and the solvent is large even during drying.
  • the solvent is not removed unless the interaction between the solute and the solute overcomes the interaction between the solute and the solvent, and the enthalpy is inevitably dried with a strong intermolecular interaction enthalpy. Will be.
  • the intermolecular interaction force is very strong, tends to be a film having a large particle size, and aggregates are observed when the intermolecular interaction force is remarkable. Often.
  • the solubility of the compound for organic EL elements within the range of 0.001 to 5% by mass, the interaction force between the compound for organic EL elements and the organic solvent can be suppressed to a certain range or less. Can be entropy-dominated.
  • an organic solvent among the organic solvents described above, an ester solvent, an ether solvent, or the like is preferably used.
  • Method for producing coating liquid As a manufacturing method of the coating liquid of this invention, it can manufacture by disperse
  • the manufacturing method of the coating liquid of the present invention is not particularly limited, for example, for various types of organic EL elements in the coating liquid by using various chromatography, ultrasonic or microwave irradiation, electrophoresis, and the like. It can be produced by dispersing the compound.
  • the manufacturing method of the coating liquid of this invention has the process made to contact a multiple types of compound for organic EL elements, and a supercritical or subcritical fluid from a viewpoint which acquires the effect of this invention effectively.
  • the step of contacting with a supercritical or subcritical fluid is not particularly limited, and may be a method of stirring and mixing, or a method of mixing using supercritical or subcritical chromatography.
  • a mixing method the method of mixing using supercritical or subcritical chromatography from a viewpoint that the process of mixing and the process which makes the compound for organic EL elements high purity among these can be performed simultaneously. Is preferably used.
  • the solution used in the coating solution of the present invention is purified in advance using a gel permeation chromatography method or the like so that the solute has high purity, and then the solution is in a supercritical or subcritical state. It is preferable to mix the fluid.
  • the supercritical or subcritical chromatography method will be described.
  • ⁇ Supercritical or subcritical chromatography method> a packed column, an open column, or a capillary column can be used.
  • the column is not particularly limited as long as it has a separating agent capable of separating a target substance in a sample injected into a mobile phase.
  • the separating agent is selected from various separating agents according to the target substance.
  • the form of the separating agent is not particularly limited.
  • the column may be packed in a state of being supported on a particulate carrier, or may be stored in the column in a state of being supported on an integrated carrier accommodated in the column, or separated. It may be accommodated in the column as an integral molded product made of an agent.
  • a supercritical fluid 11 containing an organic solvent (including carbon dioxide), a pump 12, a modifier 13 as necessary, and a compound for an organic EL element to be separated are added.
  • An apparatus comprising an injector 14 to be injected, a separation column 15, a detector 17 and a pressure regulating valve 18 if necessary can be used.
  • the temperature of the column 15 is adjusted in the column oven 16.
  • the filler can be appropriately selected from silica used in conventional chromatography methods or surface-modified silica.
  • the supercritical fluid is a substance in a supercritical state.
  • the supercritical state will be described.
  • Substances change between three states of gas, liquid, and solid due to changes in environmental conditions such as temperature, pressure (or volume), and this is determined by the balance between intermolecular force and kinetic energy.
  • a phase diagram shows the transition of the gas-liquid solid state with temperature on the horizontal axis and pressure on the vertical axis.
  • the three phases of gas, liquid, and solid coexist in this state.
  • the point at is called the triple point.
  • the pressure at this time is a saturated vapor pressure and is represented by an evaporation curve (vapor pressure line).
  • a fluid that is above the critical temperature and above the critical pressure is called a supercritical fluid, and the temperature / pressure region that gives the supercritical fluid is called the supercritical region.
  • a state satisfying either the critical temperature or higher or the critical pressure or higher is referred to as a subcritical (expanded liquid) state, and a fluid in the subcritical state is referred to as a subcritical fluid.
  • Supercritical fluids and subcritical fluids can be understood as high-density fluids having high kinetic energy, and exhibit liquid behavior in terms of dissolving solutes and gaseous characteristics in terms of density variability. Although there are many solvent properties of supercritical and subcritical fluids, it is important to have low viscosity, high diffusibility, and excellent permeability to solid materials.
  • the supercritical state is carbon dioxide
  • the critical temperature hereinafter also referred to as Tc
  • the critical pressure hereinafter also referred to as Pc
  • C, Pc 43.4 ⁇ 10 5 Pa
  • Pc 52.2 ⁇ 10 5 Pa
  • the fluid has a large diffusion coefficient and low viscosity. Since movement and concentration equilibrium are reached quickly and the density is high like a liquid, efficient separation becomes possible. In addition, recovery is quickened by using a substance that becomes a gas at normal pressure and room temperature, such as carbon dioxide. In addition, there are no various obstacles resulting from residual trace amounts of solvent that are inevitable in the purification method using a liquid solvent.
  • the solvent used as the supercritical fluid or subcritical fluid carbon dioxide, dinitrogen monoxide, ammonia, water, methanol, ethanol, 2-propanol, ethane, propane, butane, hexane, pentane and the like are preferably used. Among these, carbon dioxide can be preferably used.
  • a solvent used as a supercritical fluid or subcritical fluid can be used alone, or a so-called modifier (entrainer) for adjusting the polarity can be added.
  • modifiers include hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane, benzene, and toluene, halogenated hydrocarbon solvents such as methyl chloride, dichloromethane, dichloroethane, and chlorobenzene, and alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, and butanol.
  • hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane, benzene, and toluene
  • halogenated hydrocarbon solvents such as methyl chloride, dichloromethane, dichloroethane, and chlorobenzene
  • alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol, and butanol.
  • Ether solvents such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF), acetal solvents such as acetaldehyde diethyl acetal, ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, formic acid, acetic acid and trifluoroacetic acid
  • Carboxylic acid solvents such as acetonitrile, pyridine, nitrogen compound solvents such as N, N-dimethylformamide, sulfur compound solvents such as carbon disulfide and dimethyl sulfoxide, water, nitric acid, sulfuric acid And the like.
  • the use temperature of the supercritical fluid or subcritical fluid is basically not particularly limited as long as it is equal to or higher than the temperature at which the compound for an organic EL device according to the present invention is dissolved.
  • the solubility in the supercritical fluid or subcritical fluid may be poor, and if the temperature is too high, the organic EL device compound may be decomposed, so the operating temperature range is within the range of 20 to 600 ° C. It is preferable to do this.
  • the working pressure of the supercritical fluid or subcritical fluid is not particularly limited as long as it is basically equal to or higher than the critical pressure of the substance to be used, but if the pressure is too low, the organic EL element compound enters the supercritical fluid or subcritical fluid.
  • the working pressure may be in the range of 1 to 100 MPa, because if the pressure is too high, problems may arise in terms of durability of the manufacturing apparatus, safety during operation, and the like. It is preferable to do this.
  • a device using a supercritical fluid or subcritical fluid is not limited as long as it is a device having a function of dissolving a compound for an organic EL element in contact with the supercritical fluid or subcritical fluid into the supercritical fluid or subcritical fluid.
  • a batch method using a supercritical fluid or a subcritical fluid in a closed system a distribution method using a supercritical fluid or a subcritical fluid circulated, and a combination of a batch method and a distribution method. It is possible to use a method or the like.
  • the composition of the mobile phase may be changed, or the composition may be constant.
  • the step of changing the composition of the mobile phase is to change the composition of the mobile phase containing the supercritical fluid or subcritical fluid and the solvent.
  • the peak tailing decay can be accelerated.
  • the peak shows significant tailing particularly when a preparative operation for loading a relatively large amount of a compound to be separated is performed. If the next sample is injected before this tailing decays, the tailing component will be mixed into the peak component of the next injected sample, resulting in a decrease in the purity of the separated compound and inconvenience. Therefore, it is necessary to wait for complete tailing attenuation before the next sample is injected. Therefore, the timing of the next sample injection can be accelerated by increasing the decay of tailing.
  • the composition of the mobile phase is changed to promote the extrusion of the peak component from the column and the tailing. Can be accelerated.
  • Changing the composition in the mobile phase produces the same effect as the step gradient method in liquid chromatography, and accelerates the extrusion of the peak component from the column, thereby accelerating the tailing decay.
  • Supercritical or subcritical chromatography uses a highly diffusive, low viscosity supercritical fluid or subcritical fluid, so the mobile phase has a high flow rate and the column equilibrates quickly. Therefore, even if the composition in the mobile phase changes temporarily, if the composition in the mobile phase is restored, the column will quickly return to the environment before the change. Can be injected. As a result, the amount of sample processed per hour can be increased, and the efficiency and productivity are improved.
  • the step of changing the composition of the mobile phase of the present invention may be performed by any technique as long as it can be performed by a supercritical or subcritical chromatography apparatus.
  • increasing the solvent ratio in the mobile phase can cause changes in the composition of the mobile phase, and significantly changing the pressure and column temperature can also change the CO 2 density in the mobile phase. Including these, the composition of the mobile phase is changed.
  • a solvent injection device is installed upstream of the column and downstream of the mobile phase generator to increase the solvent ratio in the mobile phase.
  • the solvent injection device can be, for example, a solvent injection device including a loop pipe for holding a solvent to be injected, a flow path switching valve, and a solvent injection pump.
  • the loop piping used for the solvent injection device is a tube having a predetermined volume. It is preferable to have a loop pipe because the quantitativeness of sample injection is improved and a larger amount of sample can be injected.
  • the volume of the loop pipe varies depending on conditions such as the type of column used in the supercritical or subcritical chromatography apparatus, the inner diameter of the column, the type of the target substance, the composition of the mobile phase, etc. Since it is necessary to inject a large amount of solvent, the loop piping included in the solvent injection device is larger than the loop piping included in the sample injection device and can hold a large amount of solvent.
  • the flow path switching valve used in the solvent injection device is not particularly limited as long as it is an openable / closable valve or cock provided in the mobile phase flow path.
  • a two-way valve or a butterfly valve may be used in combination, or a valve that switches the flow path of the mobile phase using a three-way valve may be used.
  • a high-pressure pump used for sample injection of a supercritical or subcritical chromatography device can be used.
  • the solvent injection device When the solvent injection device is used, the solvent is injected by switching the flow path switching valve and sending the solvent to the mobile phase of the column by the solvent injection pump. It is preferable that the solvent is injected instantaneously with a solvent larger than the injection volume of the sample, preferably 2 times or more, more preferably 5 times or more. As the upper limit value, it is preferable to inject a solvent of 30 times or less, preferably 20 times or less, more preferably 15 times or less the injection volume of the sample. By using such a solvent injection amount, the peak tailing decay is further accelerated.
  • the solvent injected from the solvent injection device is not particularly limited, and may be, for example, the same solvent as that contained in the mobile phase or a different solvent. Moreover, 1 type may be sufficient as the solvent inject
  • Both the step of changing the composition of the mobile phase and the step of returning the composition of the mobile phase to before the change are preferably performed instantaneously.
  • the instantaneous here may be a time sufficient to cause the change of the mobile phase.
  • the method of peak detection is not particularly limited, but usually the timing can be measured by a peak detected by a detector of supercritical or subcritical chromatography, for example, an ultraviolet absorption spectrometer.
  • the drying and solidifying step is a step of applying and drying and solidifying the coating liquid obtained in the coating liquid preparation step.
  • the coating method (coating film forming method) for the coating liquid include spin coating, casting, inkjet, spraying, printing, and slot coater methods. From the standpoint that a homogeneous film is easily obtained and pinholes are less likely to be generated, a coating method such as an ink jet method, a spray method, a printing method, a slot type coater method, or the like is preferable. The method is preferably used.
  • the ink jet head used in the ink jet method may be an on-demand method or a continuous method.
  • Discharge methods include electro-mechanical conversion methods (eg, single cavity type, double cavity type, bender type, piston type, shear mode type, shared wall type, etc.), and electro-thermal conversion methods (eg, thermal Specific examples include an ink jet type, a bubble jet (registered trademark) type, an electrostatic suction type (for example, an electric field control type, a slit jet type, etc.), and a discharge type (for example, a spark jet type).
  • any discharge method may be used.
  • a serial head method, a line head method, or the like can be used without limitation.
  • the volume of ink droplets ejected from the head is preferably in the range of 0.5 to 100 pL. A range of 2 to 20 pL is more preferable from the viewpoint of reducing coating unevenness and increasing the printing speed.
  • the volume of the ink droplet can be adjusted as appropriate by adjusting the applied voltage.
  • the printing resolution is preferably in the range of 180 to 10000 dpi (dots per inch), more preferably in the range of 360 to 2880 dpi, and can be appropriately set in consideration of the wet film thickness and the volume of the ink droplets.
  • the wet film thickness of the wet coating film at the time of inkjet application can be appropriately set, but is preferably in the range of 1 to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 1 to 30 ⁇ m, and most preferably 1. In the range of ⁇ 5 ⁇ m, the effect of the present invention is more remarkable.
  • the wet film thickness can be calculated from the application area, printing resolution, and ink droplet volume.
  • Ink jet printing methods include a one-pass printing method and a multi-pass printing method.
  • the one-pass printing method is a method for printing a predetermined printing area by one head scan.
  • the multi-pass printing method is a method of printing a predetermined print area by a plurality of head scans.
  • a wide head having at least the width of each coating pattern may be used.
  • the interaction force between the solute (compound for organic EL element) and the solvent (organic solvent) is suppressed to a certain range or less, and the driving force for drying is controlled by entropy. It is preferable to use an organic solvent having a solubility of the device compound in the range of 0.001 to 5% by mass at normal temperature (25 ° C.).
  • the organic EL element of the present invention includes a coating film formed by drying and solidifying the coating liquid of the present invention as an organic functional layer.
  • An organic EL element has, on a substrate, an anode and a cathode, and one or more organic functional layers (also referred to as “organic EL layer” or “organic compound layer”) sandwiched between these electrodes. .
  • the substrate that can be used in the organic EL device according to the present invention (hereinafter also referred to as a base, a support substrate, a base material, a support, etc.) is not particularly limited, and a glass substrate, a plastic substrate, or the like can be used. Further, it may be transparent or opaque. When extracting light from the substrate side, the substrate is preferably transparent. Examples of the transparent substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent plastic substrate. Further, as a substrate, in order to prevent oxygen and water from entering from the substrate side, in a test according to JIS Z-0208, the thickness is 1 ⁇ m or more and the water vapor transmission rate is 1 g / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm. ) (25 ° C.) or less is preferred.
  • the glass substrate include alkali-free glass, low alkali glass, and soda lime glass.
  • Alkali-free glass is preferable from the viewpoint of low moisture adsorption, but any of these may be used as long as it is sufficiently dried.
  • the resin film used as the base material of the plastic substrate is not particularly limited.
  • polyester such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC) ), Cellulose acetates such as cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate, or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate , Norbornene resin, polymethylpentene, polyetherketone, polyimide, polyethersulfone PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, polyetherimides, poly
  • organic-inorganic hybrid resin examples include those obtained by combining an organic resin and an inorganic polymer (for example, silica, alumina, titania, zirconia, etc.) obtained by a sol-gel reaction.
  • an inorganic polymer for example, silica, alumina, titania, zirconia, etc.
  • norbornene (or cycloolefin-based) resins such as Arton (manufactured by JSR) or Apel (manufactured by Mitsui Chemicals) are particularly preferable.
  • the plastic substrate that is normally produced has a relatively high moisture permeability and may contain moisture inside the substrate. Therefore, when using such a plastic substrate, it is preferable to provide a film (hereinafter referred to as “barrier film” or “water vapor sealing film”) that suppresses intrusion of water vapor, oxygen, or the like on the resin film.
  • a film hereinafter referred to as “barrier film” or “water vapor sealing film” that suppresses intrusion of water vapor, oxygen, or the like on the resin film.
  • the material constituting the barrier film is not particularly limited, and an inorganic film, an organic film, a hybrid of both, or the like is used.
  • a film may be formed, and the water vapor transmission rate (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured by a method according to JIS K 7129-1992 is 0.01 g / ( m 2 ⁇ 24 h) or less, and the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 mL / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less and a water vapor permeability of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferable.
  • the material constituting the barrier film is not particularly limited as long as it has a function of suppressing the intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen, and examples thereof include metal oxides, metal oxynitrides, and metal nitrides.
  • An inorganic material, an organic material, a hybrid material of both, or the like can be used.
  • Metal oxides, metal oxynitrides or metal nitrides include metal oxides such as silicon oxide, titanium oxide, indium oxide, tin oxide, indium tin oxide (ITO) and aluminum oxide, and metal nitrides such as silicon nitride And metal oxynitrides such as silicon oxynitride and titanium oxynitride.
  • the barrier membrane had a water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) of 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h) measured by a method according to JIS K 7129-1992.
  • the following barrier film is preferable, and the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 mL / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, water vapor
  • a highly barrier film having a transmittance of 1 ⁇ 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferable.
  • the method of providing the barrier film on the resin film is not particularly limited, and any method may be used.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam method, ion plating Method plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma polymerization method, CVD method (chemical vapor deposition: for example, plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, etc.), coating method, sol-gel method, etc.
  • the method by plasma CVD treatment at or near atmospheric pressure is preferable from the viewpoint that a dense film can be formed.
  • the opaque substrate include a metal plate such as aluminum and stainless steel, a film, an opaque resin substrate, a ceramic substrate, and the like.
  • anode As the anode of the organic EL element, a material having a work function (4 eV or more) metal, alloy, metal electrically conductive compound, or a mixture thereof is preferably used.
  • the “metal conductive compound” refers to a compound of a metal and another substance having electrical conductivity, and specifically, for example, a metal oxide, a halide or the like. That has electrical conductivity.
  • an electrode substance examples include a conductive transparent material such as a metal such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • the anode can be produced by forming a thin film made of these electrode materials on the substrate by a known method such as vapor deposition or sputtering.
  • a pattern having a desired shape may be formed on the thin film by a photolithography method, and when the pattern accuracy is not so high (about 100 ⁇ m or more), a desired shape can be formed at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • a pattern may be formed through a mask. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance be greater than 10%.
  • the sheet resistance as the anode is several hundred ⁇ / sq. The following is preferred. Further, although the film thickness of the anode depends on the material constituting it, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 10 to 200 nm.
  • the organic functional layer (also referred to as “organic EL layer” or “organic compound layer”) includes at least a light-emitting layer.
  • the light-emitting layer is a current flowing through an electrode composed of a cathode and an anode. Specifically, it refers to a layer containing an organic compound that emits light when an electric current is passed through an electrode composed of a cathode and an anode.
  • the organic EL device according to the present invention may have a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, and an electron transport layer in addition to the light emitting layer, if necessary, and these layers may be used as a cathode.
  • the structure is sandwiched between the anode and the anode.
  • Anode / light emitting layer / cathode ii) Anode / hole injection layer / light emitting layer / cathode (iii) Anode / light emitting layer / electron injection layer / cathode (iv) Anode / hole injection layer / light emitting layer / electron Injection layer / cathode (v) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (vi) anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode etc. Structure.
  • a cathode buffer layer (for example, lithium fluoride) may be inserted between the electron injection layer and the cathode, and an anode buffer layer (for example, copper phthalocyanine) may be inserted between the anode and the hole injection layer. ) May be inserted.
  • anode buffer layer for example, copper phthalocyanine
  • the light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the light emitting layer may be a layer having a single composition, or may be a laminated structure including a plurality of layers having the same or different compositions.
  • the light emitting layer itself may be provided with functions such as a hole injection layer, an electron injection layer, a hole transport layer, and an electron transport layer.
  • an injection function capable of injecting holes from an anode or a hole injection layer and applying electrons from a cathode or an electron injection layer when an electric field is applied to the light emitting layer
  • a light-emitting function that provides a recombination field of electrons and holes inside the light-emitting layer and connects it to light emission.
  • a function may be added.
  • the light emitting layer may have a difference in the ease of hole injection and the ease of electron injection, and the transport function represented by the mobility of holes and electrons may be large or small. The one having a function of moving at least one of the charges is preferable.
  • the light-emitting material used for the light-emitting layer has already been described in the above “(1) Compound for organic EL element used for light-emitting layer”, and therefore are omitted here.
  • the light emission dopant used for a light emitting layer may use only 1 type mentioned above, and may use multiple types, By taking out light emission from these multiple types of dopant simultaneously, several light emission maximum wavelength. It is also possible to constitute a light emitting element having For example, both a phosphorescent dopant and a fluorescent dopant may be added.
  • the light emitting dopants contained in each layer may be the same or different, may be a single type, or may be a plurality of types.
  • a polymer material in which the luminescent dopant is introduced into a polymer chain or the luminescent dopant is used as a polymer main chain may be used.
  • the light emitting dopant may be dispersed throughout the layer containing the host compound or may be partially dispersed. A compound having another function may be added to the light emitting layer.
  • the above-described hole injection material and hole transport material are known from, for example, a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, an ink jet method, a transfer method, and a printing method. This method can be formed by thinning the film.
  • the thicknesses of the hole injection layer and the hole transport layer are not particularly limited, but are usually about 5 nm to 5 ⁇ m.
  • the hole injection layer and the hole transport layer may each have a single-layer structure composed of one or more of the above materials, or a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions. Also good. Moreover, when providing both a positive hole injection layer and a positive hole transport layer, although a different material is normally used among said materials, you may use the same material.
  • the electron injection layer is formed by thinning the electron injection material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an LB method, an ink jet method, a transfer method, or a printing method. Can do.
  • the thickness of the electron injection layer is not particularly limited, but is usually selected in the range of 5 nm to 5 ⁇ m.
  • the electron injection layer may have a single layer structure composed of one or more of these electron injection materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
  • an electron transport layer when the ionization energy of the electron injection layer is larger than that of the light emitting layer, it is particularly referred to as an electron transport layer. Therefore, in this specification, an electron carrying layer is contained in an electron injection layer.
  • the electron transport layer is also referred to as a hole blocking layer (hole block layer). Examples thereof include, for example, International Publication No. 2000/70655, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-313178, Japanese Patent Laid-Open No. 11-204258, No.
  • a buffer layer may be present between the anode and the light emitting layer or hole injection layer and between the cathode and the light emitting layer or electron injection layer.
  • the buffer layer is a layer that is provided between the electrode and the organic layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission efficiency. “The organic EL element and the forefront of its industrialization (issued on November 30, 1998 by NTS Corporation) ) ”, Chapter 2, Chapter 2,“ Electrode Materials ”(pages 123 to 166), which includes an anode buffer layer and a cathode buffer layer.
  • anode buffer layer Details of the anode buffer layer are also described in JP-A-9-45479, 9-260062, 8-28869, etc., and specific examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by copper phthalocyanine, vanadium oxide. And an oxide buffer layer, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
  • the details of the cathode buffer layer are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like.
  • a metal buffer layer typified by strontium or aluminum examples thereof include an alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, an alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, and an oxide buffer layer typified by aluminum oxide.
  • the buffer layer is preferably a very thin film, and the thickness is preferably in the range of 0.1 to 100 nm, although it depends on the material.
  • layers having other functions may be appropriately laminated as necessary.
  • the cathode of the organic EL element generally uses a metal having a low work function (less than 4 eV) (hereinafter referred to as an electron injecting metal), an alloy, a metal electroconductive compound, or a mixture thereof as an electrode material. Things are used. Specific examples of such electrode materials include sodium, magnesium, lithium, aluminum, indium, rare earth metals, sodium-potassium alloys, magnesium / copper mixtures, magnesium / silver mixtures, magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / Aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, lithium / aluminum mixture and the like.
  • the cathode may contain a Group 13 metal element. preferable. That is, in the present invention, as described later, the surface of the cathode is oxidized with oxygen gas in a plasma state to form an oxide film on the cathode surface, thereby preventing further oxidation of the cathode and improving the durability of the cathode. Can be made. Therefore, the electrode material of the cathode is preferably a metal having a preferable electron injection property required for the cathode and capable of forming a dense oxide film.
  • the electrode material of the cathode containing the Group 13 metal element include, for example, aluminum, indium, a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, and an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture. And lithium / aluminum mixtures.
  • the mixing ratio of each component of the said mixture can employ
  • the cathode can be produced by forming a thin film on the organic compound layer (organic EL layer) using the electrode material described above by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as a cathode is several hundred ⁇ / sq.
  • the film thickness is usually selected from the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 50 to 200 nm.
  • Method for producing organic EL element As an example of the method for producing an organic EL device according to the present invention, a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
  • a thin film made of a desired electrode material for example, an anode material is formed on a suitable substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably 10 to 200 nm, thereby producing an anode. To do.
  • an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer is formed thereon.
  • spin coating methods there are spin coating methods, casting methods, ink jet methods, vapor deposition methods, printing methods, and the like as methods for thinning these organic compound thin films. From the point of being difficult to produce, vacuum deposition method or spin coating method is preferable.
  • the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally the boat heating temperature is 50 to 450, the degree of vacuum is 10 ⁇ 6 to 10 ⁇ 2 Pa, and the vapor deposition rate is 0.01. It is desirable to select appropriately within the range of ⁇ 50 nm / second, the substrate temperature of ⁇ 50 to 300 ° C., and the thickness of 0.1 nm to 5 ⁇ m.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a cathode is provided.
  • a desired organic EL element can be obtained.
  • the organic EL element is preferably manufactured from the hole injection layer to the cathode consistently by a single 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 sealing means is not particularly limited. For example, after sealing the outer periphery of the organic EL element with a sealing adhesive, a sealing member is provided so as to cover the light emitting region of the organic EL element. The method of arranging is mentioned.
  • sealing adhesive examples include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. Can be mentioned. Moreover, heat
  • a polymer film and a metal film can be preferably used from the viewpoint of reducing the thickness of the organic EL element.
  • inert gases such as nitrogen and argon, fluorinated hydrocarbons, and silicon oil are used. Inert liquids can also be injected. Further, the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element can be evacuated, or a hygroscopic compound can be sealed in the gap.
  • the multi-color display device using the above organic EL element is provided with a shadow mask only at the time of forming a light emitting layer, and other layers are common, so there is no need for patterning such as a shadow mask.
  • a film can be formed by a method, an inkjet method, a printing method, or the like.
  • the method is not limited, but a vapor deposition method, an inkjet method, and a printing method are preferable. In the case of using a vapor deposition method, patterning using a shadow mask is preferable.
  • the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order.
  • a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Further, even when a voltage is applied with the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. Further, when an AC voltage is applied, light is emitted only when the anode is in the + state and the cathode is in the-state.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the multicolor display device can be used as a display device, a display, and various light emission sources.
  • a display device or display full-color display is possible by using three types of organic EL elements of blue, red, and green light emission.
  • the display device and the display include a television, a personal computer, a mobile device, an AV device, a character broadcast display, and an information display in a car.
  • the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • Light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc.
  • the organic EL element according to the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure.
  • 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 organic EL device according to the present invention may be used as a kind of lamp such as an illumination or exposure light source, a projection device that projects an image, or a display that directly recognizes a still image or a moving image. It may be used as a device (display).
  • the driving 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. Alternatively, it is possible to produce a full-color display device by using two or more organic EL elements of the present invention having different emission colors.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a display device including organic EL elements. It is a schematic diagram of a display such as a mobile phone that displays image information by light emission of an organic EL element.
  • the display 41 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.
  • the control unit B is electrically connected to the display unit A, and sends a scanning signal and an image data signal to each of the plurality of pixels based on image information from the outside.
  • the pixels for each scanning line are converted into image data signals by the scanning signal. In response to this, light is sequentially emitted and image scanning is performed to display image information on the display unit A.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the display unit A.
  • the display unit A includes a wiring unit including a plurality of scanning lines 55 and data lines 56, a plurality of pixels 53, and the like on a substrate.
  • the main members of the display unit A will be described below.
  • FIG. 5 shows a case where the light emitted from the pixel 53 is extracted in the white arrow direction (downward).
  • the scanning lines 55 and the plurality of data lines 56 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 55 and the data lines 56 are orthogonal to each other in a lattice shape and are connected to the pixels 53 at the orthogonal positions (details are shown in the figure). Not shown).
  • the pixel 53 When a scanning signal is applied from the scanning line 55, the pixel 53 receives an image data signal from the data line 56, and emits light according to the received image data.
  • Full color display is possible by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region that emit light on the same substrate.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a pixel circuit.
  • the pixel includes an organic EL element 60, a switching transistor 61, a driving transistor 62, a capacitor 63, and the like.
  • a full color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 60 for a plurality of pixels, and juxtaposing them on the same substrate.
  • an image data signal is applied to the drain of the switching transistor 61 from the control unit B (not shown in FIG. 6 and shown in FIG. 4) via the data line 56.
  • the capacitor 63 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive of the drive transistor 62 is turned on.
  • the drive transistor 62 has a drain connected to the power supply line 67 and a source connected to the electrode of the organic EL element 60, and the power supply line 67 changes to the organic EL element 60 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.
  • the driving of the switching transistor 61 is turned off. However, even if the driving of the switching transistor 61 is turned off, the capacitor 63 holds the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 62 is kept on and the next scanning signal is applied.
  • the organic EL element 60 continues to emit light.
  • the driving transistor 62 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 60 emits light. That is, the organic EL element 60 emits light by providing a switching transistor 61 and a driving transistor 62 as active elements for the organic EL elements 60 of the plurality of pixels, and a plurality of pixels 53 (not shown in FIG. 6). FIG. 5))
  • Each organic EL element 60 emits light.
  • Such a light emitting method is called an active matrix method.
  • the light emission of the organic EL element 60 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or on / off of a predetermined light emission amount by a binary image data signal. But you can.
  • the potential of the capacitor 63 may be held continuously until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
  • the present invention not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which an organic EL element emits light according to a data signal only when a scanning signal is scanned.
  • FIG. 7 is a schematic view of a passive matrix display device.
  • a plurality of scanning lines 55 and a plurality of image data lines 56 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 53 interposed therebetween.
  • the scanning signal of the scanning line 55 is applied by sequential scanning, the pixel 53 connected to the applied scanning line 55 emits light according to the image data signal.
  • the passive matrix method there is no active element in the pixel 53, and the manufacturing cost can be reduced.
  • Table I shows the molecular formula, the structural isomer classification (compounds having the same alphabet are in a structural isomer relationship with each other), the presence or absence of diastereomers, and the number of stereoisomers for each organic EL device compound. Yes.
  • Example 1 Preparation of coating liquid ⁇ [Preparation of coating solution 1]
  • the compound for organic EL device (H-1) was dissolved in terahydrofuran (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd., THF) so as to be 2.0% by mass.
  • Coating solutions 2 to 34 were prepared in the same manner as in the coating solution 1, except that the compound for organic EL device and the solvent were changed as shown in Table II below. Moreover, the coating liquid in which a plurality of compounds for organic EL elements were dissolved was adjusted to have the content (molar ratio) in Table II. In addition, nPr acetate in Table II shows normal propyl acetate.
  • [Preparation of coating solution 35] A solution obtained by concentrating the coating solution 1 under reduced pressure was subjected to supercritical chromatography under the following conditions, and only the portion where the peak of the compound for an organic EL device in the coating solution appeared was collected by an automatic sorting function. The obtained solution was concentrated so that the concentration of the compound for organic EL elements in the coating solution was 2.0% by mass, whereby a coating solution 35 was obtained.
  • SFC treatment supercritical chromatography
  • an organic solvent dehydrated in advance was used as the organic solvent for the mobile phase. Further, the solution after the SFC treatment was collected by connecting the elution part in the glove box.
  • coating solutions 36-39 In the preparation of the coating liquid 35, the coating liquid subjected to the supercritical chromatography was changed from the coating liquid 1 to the coating liquids 10, 11, 18, and 21, and the same procedure was performed except that the mobile phase solvent was used as the respective coating solvent. Coating solutions 36, 37, 38 and 39 were prepared. In the supercritical chromatography treatment, only the portion where the peak of each organic EL device compound in the coating solution appeared was collected by the automatic sorting function. In addition, in the coating liquid containing a plurality of compounds for organic EL elements, only the portion where the peak appears is collected, and these collected solutions are mixed, so that the total concentration of the compounds for organic EL elements in the coating liquid is 2. It concentrated so that it might become 0.0 mass%.
  • R 3 (R 2 / R 1 ) ⁇ 100 ⁇ : R 3 is 100 or more and less than 103 ⁇ : R 3 is 103 or more and less than 105 ⁇ : R 3 is 105 or more and less than 110 ⁇ : R 3 is 110 or more or R 2 half width (R hw ) is 15 nm or more
  • a particle size distribution curve (horizontal axis: particle size (nm), vertical axis: distribution frequency (1 / nm)) was prepared from the obtained scattering diffraction data using analysis software (NANO-Solver).
  • NANO-Solver analysis software
  • the particle size / hole size analysis software NANO-Solver manufactured by Rigaku Corporation is used, and the particle shape is assumed to be a sphere assuming that the particle geometry is a sphere.
  • the particle size distribution of single molecules derived from the compound for organic EL elements in the coating film or their aggregates was determined.
  • the particle size distribution curve according to the present invention is created based on the measurement and analysis method of the small-angle X-ray scattering, and the horizontal axis is the axis representing the particle size, and the vertical axis is the axis representing the frequency distribution, The measured values of the frequency distribution with respect to the particle diameter are plotted and the plots are connected. Then, the particle size corresponding to the maximum peak indicating the maximum frequency of distribution of particle size distribution in the curve at each coating solution was calculated as the particle size R 1.
  • the coating solution of the present invention was excellent in storage stability.
  • the coating liquid of the comparative example was inferior in preservability.
  • Example 2 ⁇ Preparation of coating film ⁇ [Preparation of Coating Films 2-1 (A) and 2-1 (B)] To the coating liquid 2 obtained in Example 1, 2.0 mg (0.002 mass%) of the compound for organic EL element D-1 was added and dissolved to obtain a coating liquid for forming a thin film.
  • a quartz substrate having a size of 50 mm ⁇ 50 mm and a thickness of 0.7 mm was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes.
  • the quartz substrate was placed in a spin coater, and the thin film forming coating solution prepared above was formed by spin coating at 1500 rpm for 30 seconds, and then kept at 100 ° C.
  • a film was formed on a quartz substrate and used as a coating film 2-1 (A) as a measurement sample before storage.
  • the remainder of the coating solution for forming a thin film is sealed and stored for 30 days in an environment of a temperature of 25 ° C., a relative humidity of 3% or less, and a pressure of 101325 Pa (1 atm), and then by a film formation method similar to 2-1 (A), A coating film 2-1 (B) as a measurement sample after storage was prepared.
  • PLQE was calculated
  • Relative value is 95 or more and less than 100 ⁇ : Relative value is 90 or more and less than 95 ⁇ : Relative value is 75 or more and less than 90 ⁇ : Relative value is less than 75
  • Relative value is 95 or more and less than 100 ⁇ : Relative value is 85 or more and less than 95 ⁇ : Relative value is 70 or more and less than 85 ⁇ : Relative value is less than 70
  • the coating film of the present invention was found to have excellent storage stability.
  • the coating film of the comparative example was inferior in storage stability.
  • Example 3 Preparation of coating liquid ⁇ [Preparation of coating solution 3-1]
  • a glove box filled with high-purity nitrogen 2.0 mg of each of the organic EL element compounds H-1, H-8, H-14 and H-16 was added to terahydrofuran (Kanto Chemical ( Product) 2.4 g. Further, 1.7 mg of compound D-1 for organic EL device was added and dissolved to obtain a coating liquid 3-1 (0.4% by mass).
  • coating solution 3-3 In the preparation of the coating liquid 3-1, the organic EL element compounds H-8, H-9, H-10 are prepared. A coating solution 3-3 was obtained in the same manner except that the composition was changed to H-11.
  • Coating solutions 3-4 to 3-9 were obtained in the same manner except that the total concentration (mass%) of the organic EL device compound was changed as shown in Table IV in the preparation of the coating solution 3-3. In addition, it dissolved so that the ratio of content of each compound for organic EL elements might become the same as that of the coating liquid 3-3.
  • Coating solutions 3-11 and 3-12 were obtained in the same manner as in the preparation of the coating solution 3-10, except that the total concentration (mass%) of the compound for organic EL device was changed as shown in Table IV. In addition, it dissolved so that the ratio of the content of each compound for organic EL elements might become the same as that of the coating liquid 3-10.
  • R 3 is 100 or more and less than 105 ⁇ : R 3 is 105 or more and less than 110 ⁇ : R 3 is 110 or more and less than 130 ⁇ : R 3 is 130 or more, or half width (R hw ) is 15 nm or more
  • a film (coating film) obtained by drying and solidifying the obtained coating liquids 3-1 to 3-10 was evaluated by the following evaluation method.
  • the coating film was produced by the same method as in Example 2.
  • Relative value is 90 or more and less than 100 ⁇ : Relative value is 80 or more and less than 90 ⁇ : Relative value is 60 or more and less than 80 ⁇ : Relative value is less than 60
  • the coating solution and coating film of the present invention were excellent in storage stability.
  • the coating liquid and coating film of the comparative example were inferior in storability.
  • the storage stability is particularly improved.
  • Example 4 Production of organic EL elements >> An organic EL element provided with a film (coating film) obtained by drying and solidifying the coating liquid of the present invention and the comparative example as an organic functional layer was produced by a wet film forming method.
  • an organic EL element is produced by a spin coating method.
  • the present invention is not limited to this, and a wet film forming method (wet coating) such as an ink jet method, die coating, flexographic printing, or the like.
  • the organic functional layer may be produced by a method, a wet coating method).
  • the coating liquid of the comparative example or the coating liquid of this invention was used.
  • a first electrode layer (anode), a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are sequentially formed on the flexible film, and then sealed to form an organic EL.
  • Element 4-1 was produced.
  • gas barrier flexible film As a flexible film, a polyethylene naphthalate film (a film made by Teijin DuPont Co., Ltd., hereinafter abbreviated as PEN) on the entire surface on the side where the first electrode is formed.
  • PEN polyethylene naphthalate film
  • an inorganic gas barrier film made of SiOx is continuously formed on a flexible film so as to have a thickness of 500 nm.
  • first electrode layer 120 nm thick ITO (Indium Tin Oxide) is deposited on the produced gas barrier flexible film by sputtering and patterned by photolithography.
  • the first electrode layer (anode) was formed. The pattern was such that the light emission area was 50 mm square.
  • thermosetting adhesive is uniformly applied to the sealing surface (shiny surface) of the sealing member with a thickness of 20 ⁇ m using a dispenser. It was applied to. This was dried under a vacuum of 100 Pa or less for 12 hours.
  • thermosetting adhesive an epoxy adhesive mixed with the following (A) to (C) was used.
  • DGEBA Bisphenol A diglycidyl ether
  • DIY Dicyandiamide
  • C Epoxy adduct curing accelerator
  • the sealing member is closely attached and arranged so as to cover the joint portion between the take-out electrode and the electrode lead, using a pressure roll, thick deposition conditions, pressure roll temperature 120 ° C., pressure 0.5 MPa, apparatus speed 0.
  • the organic EL element 4-1 was produced by tightly sealing at 3 m / min.
  • the light emitting layer forming coating solution used in the production of the organic EL device 4-8 was sealed in an environment at a temperature of 25 ° C., a relative humidity of 3% or less, and a pressure of 101325 Pa (1 atm) and stored for 14 days.
  • An organic EL element 4-10 was produced in the same manner as the production of the organic EL element 4-8, except that the stored light emitting layer coating solution for forming a light emitting layer was used.
  • Luminous lifetime is measured by driving each organic EL element continuously under the conditions of room temperature 25 ° C and humidity 35% RH, and measuring the luminance using a spectral radiance meter CS-2000. The time at which the brightness was 75% was determined as a measure of life.
  • the driving condition was set to a current value of 6000 cd / m 2 at the start of continuous driving.
  • the emission lifetime of each organic EL element was expressed as a relative value with the emission lifetime of the organic EL element 4-1 (comparative example) as 100.
  • the organic EL device using the coating film of the present invention has a long emission life and a small change rate of the driving voltage. Moreover, it turned out that the organic EL element using the coating film formed with the coating liquid of the present invention after being stored for 7 days or 14 days similarly has a long emission life and a small change rate of the driving voltage. On the other hand, the organic EL element using the coating film of the comparative example was inferior in any of the evaluation of the light emission lifetime and the change rate of the driving voltage.
  • the wet coating method is used for electronic devices such as organic electroluminescent elements. It can be used as a coating solution for production.
  • the manufacturing method of the coating liquid of this invention can be used as a manufacturing method of the coating liquid at the time of manufacturing electronic devices, such as an organic electroluminescent element.
  • the coating film of this invention can be used suitably for the organic functional layer which comprises an organic EL element and a photoelectric conversion element.

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Abstract

本発明の課題は、保存性に優れ、かつ乾燥して塗布膜にした際に当該塗布膜の保存性及び機能性に優れた塗布液、当該塗布液の製造方法、当該塗布液を乾燥固化してなる塗布膜及び当該塗布膜を有機機能層として備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。本発明の塗布液は、複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係にあるものである。

Description

塗布液、塗布液の製造方法、塗布膜及び有機エレクトロルミネッセンス素子
 本発明は、塗布液、塗布液の製造方法、塗布膜及び有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳しくは、本発明は、保存性に優れ、かつ乾燥して塗布膜にした際に当該塗布膜の保存性及び機能性に優れた塗布液、当該塗布液の製造方法、当該塗布液を乾燥固化してなる塗布膜及び当該塗布膜を有機機能層として備えた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
 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、ディスプレイや照明として期待されている技術である。デバイスの応用が進み、モバイル、ディスプレイ等の表示デバイスでの製品化が進展している。
 有機EL素子の製造方法として、現在は蒸着方法が主流であるが、蒸着方法は高真空を要求するため、コストが高く、また大面積化時に層厚を均一にするのが難しいという問題がある。
 そこで、蒸着方法に替わる成膜方法として塗布方法が期待されている。塗布方法は、蒸着方法に比較して、コスト面で優位性があり、技術的にも大面積化が容易である。
 一般的に、塗布型の有機EL素子としては、発光層に高分子材料を用いた塗布型の高分子有機EL素子(例えば、特許文献1参照)の例が挙げられる。
 しかしながら、塗布型の高分子有機EL素子においては、材料の精製が難しいことや、その分子量分布を制御することが困難である等の理由から、性能面、生産安定性上での懸念を有している。
 そこで、近年では、発光層に低分子材料を用いた塗布型の低分子有機EL素子が注目されている。
 しかしながら、塗布型の低分子有機EL素子は、駆動電圧が上昇するという問題があった。この駆動電圧が上昇する原因には、薄膜内に含有される微結晶の存在が挙げられる。
 また、従来、塗布液又は塗布膜における保存性は不十分であり、上述したような微結晶の存在しない状態を長時間維持することができる保存性に優れた塗布液及び塗布膜が求められている。
 また、一般的な蒸着法で堆積された膜や、ウェットプロセスで形成された高分子膜は非晶質であることが知られており、薄膜内における微結晶の存在の問題は、特に塗布型の低分子有機EL素子で問題となりやすい。
特開平6-33048号公報
 本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、保存性に優れ、かつ乾燥して塗布膜にした際に当該塗布膜の保存性及び機能性に優れた塗布液、当該塗布液の製造方法、当該塗布液を乾燥固化してなる塗布膜及び当該塗布膜を有機機能層として備えた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
 本発明者らは、上記課題を解決すべく、熱力学的な観点から塗布液の保存性を向上させることを検討した。具体的には、塗布液の保存性は、熱力学の観点からいえば塗布液としてのギブスの自由エネルギー変化(ΔG)の大きさで表すことができ、ΔGをマイナスに大きくするほど塗布液は安定といえる。ΔGは下記の式で表されるが、本発明ではΔGをマイナスに大きくするための手段として、エントロピー変化(ΔS)の効果を積極的に活用して、目的を達成することを考えた。
 式:ΔG=ΔH-TΔS
 そこで、本発明者らは、エントロピー変化(ΔS)を積極的に活用する思想のもと鋭意検討したところ、複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係となるようにしたとき、塗布液の物理化学的性質をほとんど変えることなく、ΔSを大きくし、かつ塗布液の安定性を大きく向上させることが可能であることを見いだし、本発明に至った。
 すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。
 1.複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、
 前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係にある塗布液。
 2.前記異性体の関係にある有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の各々の含有量(モル比率)が、それぞれ異なる第1項に記載の塗布液。
 3.前記異性体の関係にある有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の異性体数が、3以上である第1項又は第2項に記載の塗布液。
 4.前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の含有量が、前記塗布液全量に対して、0.5~5.0質量%の範囲内である第1項から第3項までのいずれか一項に記載の塗布液。
 5.第1項から第4項までのいずれか一項に記載の塗布液の製造方法であって、
 前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物を超臨界又は亜臨界流体に接触させる工程を有する塗布液の製造方法。
 6.第1項から第4項までのいずれか一項に記載の塗布液を乾燥固化してなる膜である塗布膜。
 7.第6項に記載の塗布膜を有機機能層として備える有機エレクトロルミネッセンス素子。
 本発明の上記手段により、保存性に優れ、かつ乾燥して塗布膜にした際に当該塗布膜の保存性及び機能性に優れた塗布液、当該塗布液の製造方法、塗布膜及び有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
 本発明の効果の発現機構ないし作用機構については、明確にはなっていないが、以下のように推察している。
 有機材料を含有する塗布液が、保存中に何も変化しなければ、その塗布液の保存性は無限になる。ここで、塗布液の保存性は、熱力学第2法則のギブスの自由エネルギー(Gibbs free energy)の変化(ΔG)で決まる。つまり、このΔGがマイナスに大きくなればなるほど、その膜の安定度は高まり、即ち使用中での外乱要件による変動を受けにくくなる。ΔGはエンタルピーの変化(ΔH)とエントロピーの変化に温度をかけた(TΔS)で下記の式で表すことができる。
 式:ΔG=ΔH-TΔS
 本発明の本質は、ΔGをマイナスに大きくするための手段として、エントロピー変化(ΔS)の効果を有効活用することにより、塗布液の安定性を高め、結果として当該塗布液を乾燥固化してなる膜の物性の変動を抑えることができる技術である。
 本発明の塗布液は、複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物(以下「有機EL素子用化合物」ともいう。)と、有機溶媒とを含み、当該複数種の有機EL素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係になっている。異性体同士は異分子であるものの、塗布液の物理化学的性質を変化することなく、エントロピー変化(ΔS)を大きくし、塗布液の保存性向上の効果を有効に得ることができたと考えられる。
 すなわち、従来の塗布液とは異なり、本願では意図的に効果の発現する組合せの化合物を塗布液中に含有することで、大きな効果を得ているものである。
 次に、エントロピーについて説明する。
 一般的に気体同士は完全混合する。ほぼどんな分子を用いても均一に混ざる。その理由を、図1を使って説明する。図1は2種の気体が混ざる場合のエントロピー変化を説明する模式図である。
 中央部にしきりを設けた箱に窒素分子(成分A)と酸素分子(成分B)が同じ密度で入っていたとする(図1A左参照。)。このしきりをはずせば、酸素分子と窒素分子は完全混合する(図1A右参照。)。両者ともに気体なのでエンタルピーはほぼゼロであると考えられるが、例えば窒素分子から見たときにしきりを開ける前と開けた後では、異分子である酸素分子が共存してくるために、乱雑さは増大する。つまりエントロピーは増大する。温度は絶対0度(0K(ケルビン))でなければ、TΔSは正になるので、ΔGは負となる。つまり、このエントロピーの効果で気体は均一混合するということになる。
 一方で、しきいの両側に同じ密度(=分子数)の窒素分子(成分A)が存在していたらどうなるだろうか。この場合しきいを開ける前(図1B左参照。)と開ける後(図1B右参照。)とでは窒素分子から見た時に異分子が増える訳ではなく密度も変わらないのでエントロピーは変わらない。つまり、エントロピー効果を発揮させるには、異分子が共存することが重要になる。
 この考え方を紫外線吸収剤等に適用した例が、写真用材料の世界で適用されており、その例が特開2014-229721号公報に開示されている。
 特開2014-229721号公報に開示されているように、エントロピー効果を有効に活用することで、初期状態でのギブスの自由エネルギーを増大することが可能であり、その増大効果は長期間や高温の保存という過酷な劣化条件の中でも十分に変動を押さえ込めるほど大きなものであるといえる。
 なお、特開2014-229721号公報には固体状態、膜状態での挙動について言及がなされているが、熱力学第2法則は物体全てに適用できる考え方であることは言うまでもない。
 ところで、特開2014-229721号公報においては、塗布液に対しては十分な説明がなされておらず、効果についても十分に開示されていない。
 また、通常、有機EL素子に用いる材料は、高純度であることが求められており、一般にその純度は99%以上である。本願における異性体については、純度決定の場合には不純物の1種とみなされており、例えば、1種の有機材料が光学異性体を有し、L体とR体が存在する場合、一方の光学異性体に対し、もう一方の光学異性体は不純物とみなされていることが多い。また、光学異性体を含む異性体同士の分離精製には、GPC(ゲル濾過クロマトグラフィー)やHPLC(液体クロマトグラフィー)等の手法を用いる等、多大な工数が必要である。
 本発明においては、有機材料の精製の際には、複数の立体異性体は同一成分とみなすものとし、上記のような異性体分離精製は不要とすることができるため、材料精製の工数及び材料コストの観点でもメリットが大きい。
 さらに、本発明の異性体を含有する塗布液を乾燥固化してなる塗布膜を作製することで、異性体を含有しない比較例の塗布膜に対して、異性体を含有する本発明の塗布膜は、凝集性が低く、より保存性に優れていることがわかった。また、本発明の塗布膜を有機機能層として備える有機EL素子は、発光寿命が長く、駆動電圧変化が小さい等、機能性に優れていることがわかった。
 これは、本発明の塗布液は保存性に優れ、塗布液中及び当該塗布膜を乾燥固化してなる塗布膜中に、当該塗布膜の機能性を低下させる微結晶が存在しない状態を長時間維持することができたためであると考えられる。
2種の気体が混ざる場合のエントロピー変化を説明する模式図 2種の気体が混ざる場合のエントロピー変化を説明する模式図 従来の蒸着膜と塗布膜における粒径分布曲線の一例を示すグラフ 超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー法における充填カラムを用いた装置の概略図 有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図 表示部Aの模式図 画素の回路を示した概略図 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図
 本発明の塗布液は、複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係にあることを特徴とする。この特徴は、下記実施態様に共通又は対応する技術的特徴である。
 また、本発明の塗布液の実施態様としては、本発明の効果を有効に得る観点から、前記異性体の関係にある有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の各々の含有量(モル比率)が、それぞれ異なることが好ましい。このような理由として以下を推定している。
 一般に有機物の結晶成長は、特定の会合形式を起点とするものと考えられる。具体的には、ある会合体が生成し、さらの別の分子が該会合体と相互作用し会合体の分子数が増大していく、ということである。この時、会合体に加わる分子が元の会合体を形成した分子と同じ場合には会合体成長が速く、異なる分子である場合には会合体成長が抑制されるものと考えてられる。このような成長モデルは、異性体にも適用できることが知られている。前者の例として、再結晶光学分割法が知られており、その手法は過飽和溶液に一方のキラリティ結晶を添加することで行われている。このように異性体混合物はそのキラリティや立体構造が同じ分子が集合して結晶化することが知られており、異性体の関係にある化合物の含有量が異なることで、会合体の成長、言い換えれば微結晶の成長を抑制することが可能である。
 また、本発明の塗布液の実施態様としては、異性体数を多くすればエントロピー変化(ΔS)の効果は増大するため、異性体数をより多くすることで本発明の効果を有効に得る観点から、前記異性体の関係にある有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の異性体数が、3以上であることが好ましい。
 また、本発明の塗布液の実施態様としては、本発明の効果を有効に得る観点から、前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の含有量が、前記塗布液全量に対して、0.5~5.0質量%の範囲内であることが好ましい。
 また、本発明の塗布液の製造方法は、本発明の効果を有効に得る観点から、本発明の塗布液に含有する前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物を超臨界又は亜臨界流体に接触させる工程を有することが好ましい。
 また、本発明の塗布膜は、本発明の塗布液を乾燥固化してなる膜であり、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、当該塗布膜を有機機能層として備える。
 以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、「~」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。また、本発明において「%」や「ppm」等の比率は、質量基準とする。
[本発明の塗布膜の概要]
 本発明の塗布膜は、複数種の有機EL素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、前記複数種の有機EL素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係にあることを特徴とする。
 以下において、本発明の理解を容易にするため、まず本発明に係る基本的方針と研究・開発の経緯について説明した後、本発明の具体的技術について説明をする。
 本発明の基本的方針は、以下の(1)~(5)に基づくものである。
 (1)塗布液中の溶質は低分子化合物が好ましい。
 (2)成膜法は塗布法が好ましい。
 (3)塗布液中の溶媒は汎用溶媒が好ましい。
 (4)溶解は単分子状態が好ましい。
 (5)化合物の精製には吸着-脱着平衡を活用するのが好ましい。
 1.高分子化合物に対する低分子化合物の優位性
 湿式塗布法による有機機能層の形成において、高分子化合物に対する低分子化合物の優位性を説明する。
 (第1の要因):純度の優位性
 低分子化合物は昇華精製を適用するのは分子量が小さいため好適であり、再結晶も分子量分布が小さく望ましい。また、低分子化合物の精製方法には、精製効率の高い高速液体クロマトグラフィー(high performance liquid chromatography:HPLC)やカラムクロマトグラフィーを用いることができるため好ましい。
 高分子化合物の精製では、ほとんどの場合、良溶媒と貧溶媒を使った再沈殿法を繰り返し行うことで精製しているが精製効率は低く、精製法の観点からも低分子化合物の方が高純度としやすい。
 また、高分子化合物の重合末端には、反応活性の置換基が残存してしまうケースがあり、これも精製を困難とする要因の一つである。
 (第2の要因):分子特有のエネルギー準位に関する優位性
 発光ポリマー(light emitting polymer:LEP)は、分子量が大きくなると、π共役系ポリマーであるが故に、分子を安定化させるためには共役系を拡張することになり、原理的に一重項又は三重項の励起状態と基底状態とのエネルギー準位差(「エネルギー準位のギャップ」、「バンドギャップ」ともいう。)は狭くなり、青色発光が難しくなる。このため発光ポリマーをホストとして用いようとしても、前記のπ共役の拡張により高い三重項エネルギーを有する化合物(「高T化合物」と略称する。)にしにくいという課題がある。
 一方、低分子化合物ではπ共役系ユニットとなる芳香族化合物残基は必要であるが、それらを任意に選択できること、さらにそれらを任意の位置に置換でき、これらは共役系の拡張を必須としない。したがって、低分子化合物では、エネルギー準位差を意図的に調整でき、青色リン光発光物質を作ることも、そのホストにすることも、また、TADF現象を起こす化合物を構築することも可能である。
 このように、任意の電子状態や任意の準位を意図的に設計、合成できる拡張性の大きさが、低分子化合物の第2の優位性の要因である。
 (第3の要因):化合物合成の容易性
 第2の要因と類似するが、低分子化合物は、発光ポリマー(LEP)に比べ、合成できる分子構造に制限がなく、新たな機能付与や物性値の調整(Tgや融点、溶解性など)を分子構造によって成し遂げることが可能である。これが低分子化合物の第3の優位性の要因である。
 2.低分子化合物を用いた湿式塗布法による有機機能層形成における課題
 低分子化合物を用いた湿式塗布法による有機機能層形成について説明する。
 有機EL素子に用いられる材料は、有機EL素子内部において電子及び正孔が分子間をホッピング移動しなければならない。基本的に電子はLUMO準位を伝ってホッピングし、正孔はHOMO準位を使ってホッピングすることになる。
 すなわち、必ず隣接する分子同士はπ共役系が重なり合うように存在しないと、そのようなキャリア伝導が起こらないため、可能な限りπ共役系ユニットだけで分子構造を形成することが有利である。
 溶媒に対する溶解性を向上させるために、立体的に嵩高い置換基(sec-ブチル基や、tert-オクチル基、トリイソプロピルシリル基など)を一つの分子中に複数個置換してしまうと、分子間のπ共役系は重ね合わすことが難しくなり、嵩高い置換基の部分でホッピング移動が阻害されてしまう。
 一方で、有機EL素子は発光中絶え間なく電流が流れていることから、例え量子効率的に100%であって、熱失活が0%であったとしても、有機EL素子はキャリアを流し続けるために陽極と陰極との間に電位差を設けて電界勾配を付ける必要があるため、有機EL素子の等価回路は、ダイオードと抵抗の直列接続となる。
 すなわち、通電発光中の有機EL素子の内部ではジュール熱が発生しており、素子内部、特に再結合が起こる発光層内では100℃以上の発熱があることもわかっている。
 また、有機EL素子全体の有機層厚は200nm程度の極めて薄い層であることから、熱は層(膜)間で伝導し、発光層のみならず、全ての層で高温状態が継続されることになる。
 このような状態にさらされる有機分子は、それ自体のガラス転移点(Tg)を超えると、アモルファスの状態から結晶状態へと相転移を起こす。
 この結晶は次第に成長し、層厚を超えると、有機EL素子としての層による機能分離ができなくなるために、結果として発光効率が低下することになる。
 さらに、この結晶が有機EL素子の有機層全層(100~200nm)を超えてしまうと、陽極と陰極は短絡する。そして、その短絡した部分に電界集中が起こり、微小領域に大電流が流れることで、その部分の有機化合物は熱分解を起こしてしまい、ダークスポットができてしまう。
 つまり、有機EL素子の低分子化合物は、嵩高い非芳香族性の置換基を持たずに、かつ、ガラス転移点(Tg)が100℃以上(好ましくは150℃以上)を超えるような分子でなければならない。
 このような分子を構築するには、通常、π共役系を大きくするか、芳香族基を単純連結することになるが、溶媒に対する溶解性が極めて低くなる。この結果、塗布液になり得ないか、又は塗布できたとしても、結晶析出や物質の偏在などが生じることとなる。
 このジレンマを解消する手立てとして、我々は、安定なアモルファス膜を形成し、通電中もそれを保持できるという画期的な技術をこれまでに開発してきた(例えば、特許第5403179号公報や特開2014-196258号公報等)。具体的には、嵩高く、フレキシビリティの高い分岐のアルキル基などを持たずに、芳香族基だけを連結しビアアリール構造とし、そのC-C結合軸周辺に発生する回転障害により数多くのコンフォメーションや幾何異性体を能動的に増やすことによって、又は、同一層中に存在する複数分子(例えば、ホストとドーパント)がさまざまな形状・形態で相互作用を起こすようにしてやることによって、膜中での成分数を増やせるため、薄膜状態でのエントロピーを増大させ、安定なアモルファス膜を形成することができる。
 本発明者らは、湿式塗布法による有機EL素子の作製において、前述したような指針に則って低分子化合物の分子構造を改良し、乾燥条件等の最適化も図ったところ、発光効率は蒸着素子の95%、発光寿命は同90%と、飛躍的な改善を達成することができた。これにより、発光ドーパントにリン光ドーパント、とりわけ寿命向上が最も難しいとされている青色リン光ドーパントを用いた素子ですらも、塗布成膜法で、ほぼ従来の蒸着成膜法に匹敵する基礎特性を発揮し得ることを見いだしている。
 しかしながら、このように性能が改善された有機EL素子にもまだ多くの課題が残存している。
 それらの課題として、例えば、低分子化合物の純度、当該化合物表面に付着している微量水分、使用する溶媒の酸素含有量、水分含有量などの除去が挙げられる。
 また、例えば、一般的には塗布で用いる低分子化合物であっても、最高性能を発現させるために、カラムクロマトグラフィーと再結晶を行った後に、昇華精製を行い、さらに有機化合物を使用又は保管する際には真空状態を経た後、窒素雰囲気に置換して用いられている。
 このように極めて厳格な管理の下において塗布法による有機EL素子を作製した場合であっても、蒸着法で作製した有機EL素子の性能を超えることは困難であった。
 さらに、そもそも、真空を使った蒸着法の生産性が低いことが、コストに悪影響を与えるために、塗布法が注目されているのであるが、その塗布法もこのような厳格な管理の下で行うのでは、かえって蒸着法よりも生産性が低く、コスト高になってしまう。
 3.化合物の精製方法について
 (昇華精製)
 低分子化合物の利点は高分子化合物よりも数多くの精製手段が活用でき、高純度にできる点である。しかし、結局のところ、有機EL素子を構成する有機化合物のほぼ全てが、昇華精製という精製手段を経て使用されている。
 昇華精製は古典的な精製方法であるが、再結晶やカラムクロマトグラフィー、HPLCなどの精製方法に比べると圧倒的に精製効率(理論段数)は小さく、実質上は金属や無機物質などの除去と溶媒の除去を行うための手段として使われている。
 なぜ昇華精製法が有機EL用の有機化合物で採用されているかというと、有機EL素子の製造プロセスが真空蒸着法を採用していることが主な理由である。有機化合物に溶媒がごく微量でも含まれていると、蒸着装置内で真空下に置いた際有機化合物中の溶媒が揮散し真空度を下げてしまう。それが連続生産を不可能にしてしまい、製造上の問題となる。そのため、精製時に溶媒が完璧に除去される昇華精製法が採用されているのである。
 よって、有機EL素子の生産方式が蒸着法から塗布法に代わった際には、前記の理由から昇華精製法による有機化合物の精製は必須ではなくなる。
 (再結晶)
 次に、低分子有機化合物の精製法としては最も一般的な再結晶について考えてみる。
 この方法は、熱力学第二法則(下記式)に基づいた精製方法である。
 式: -ΔG=-ΔH+TΔS
 物質は、物質相互間の存在距離が短くなるほどファンデルワールス力や水素結合力、π-π相互作用力、双極子-双極子相互作用力などが増大し、エンタルピー(-ΔH)は大きくなる。
 一方で、物質が媒体に完全分散しているとき、物質は自由に動き回れるため、その乱雑さは増大し、エントロピー(ΔS)は大きくなる。
 熱力学第二法則では、全ての存在状態は、ギブスの自由エネルギー(-ΔG)を一定に保つか、又は、大きくする方向に移行する。
 すなわち、精製を施したい化合物Aを再結晶により精製するということは、次のように考えると、合理的に説明できる。
 Aを溶かすことのできるBという溶媒中に高温でAを溶解するとAは分散状態で存在することになる。そのため、A同士間の存在距離が大きく互いに相互作用しにくくなるため、エンタルピー(-ΔH)は極めて小さくなる。
 一方で、Aは溶液の中を自由に動き回れるためエントロピー(ΔS)は極めて大きい。この高温溶液を冷やすと、温度TがかかったTΔSは、冷やす前よりも小さくなる。そのとき、冷やす前後でギブスの自由エネルギー(-ΔG)を一定に保つためには、エンタルピー(-ΔH)を大きくせざるを得なくなる。
 つまり、温度が下がってTΔSが小さくなった分、AはAとの距離を小さくしてエンタルピーを大きくしなければならなくなるのである。その極限状態が、AとAとの距離が最小となる結晶状態であり、それによってエンタルピー項(-ΔH)は増大していく。
 こうしてエンタルピーが増大していくと、系内の成分数は減ってしまうため、エントロピーは小さくなり、その小さくなった分、また結晶を作ってエンタルピーを増大していく。
 このように、まずは温度低下でエントロピー項(TΔS)が減少し、それを補うために結晶化によりエンタルピー(-ΔH)が増加し、またそれによって成分数が減るためにさらにエントロピー項が、今度はΔSの減少によって小さくなり、またその分結晶化が起こるという熱力学平衡を繰り返すことで、再結晶は成し遂げられるのである。
 ただし、注意しなければならないのが、溶質Aと溶媒Bとの相互作用である。溶質Aは溶媒Bに溶媒和されることによって溶解するため、A-B間の相互作用が大きくなければそもそもAはBに溶解しない。しかし、相互作用が大きすぎると冷却して低下するエントロピー項の減少に打ち勝つ程、AとAとの距離を短くできないことになり(AとAとの間にはBが介在することになるために)、再結晶は起こらない結果となる。
 つまり、A-A間の相互作用力とA-B間の相互作用力とを再結晶が起こる条件に調整できた場合のみ、この再結晶による精製方法が適用できる。
 このような再結晶の精製方法では、一度に数百kg以上の大量精製も可能であることから、化学工業では古くからこの方法が使われている。
 (カラムクロマトグラフィー)
 次に、カラムクロマトグラフィー(以下、「クロマト法」ともいう。)について考えてみる。
 カラムクロマトグラフィーの最も典型的なところは、固定相に微粒子シリカゲルを用い、そこに化合物Aを吸着させ、それを溶離液と呼ばれる移動相(B)で徐々に溶出させて行くというものである。
 このとき、シリカゲル表面と化合物Aとの相互作用(吸着)に対して、移動相(B)との相互作用が拮抗する場合、Aはシリカと移動相Bとの間で、吸着-脱着の平衡を繰り返し、シリカとの相互作用が小さい場合は早く、相互作用が大きい場合には遅く、溶出して行く。
 このときに、吸着-脱着平衡の往復回数が大きいほど理論段数(すなわち精製効率)が増大することから、クロマト法による精製効率は、固定相の長さに比例し、移動相の通過速度にも比例し、固定相の表面積にも比例することになる。
 これを実現させたのが、高速液体クロマトグラフィーであり、これが、有機化合物の成分分析や品質保証に幅広く使われているのも、この理論に裏打ちされた高度の理論段数を実現できる希な手法であることに起因している。
 このクロマト法が再結晶に比べ秀でる理由は、移動相Bの極性を任意に変更できる点である。例えば、移動相を最初から良溶媒と貧溶媒の混合溶媒にしておくことはもとより、精製の際に徐々に良溶媒比率を増やしていくグラジエント法を用い、さらに理論段数を増やせることが挙げられる。
 また、温度も任意に変えることが可能であるため、精製可能となる溶質の適用範囲が極めて広く、ほぼ汎用的な精製法として活用できることが最大の特徴である。
 一方、クロマト法の欠点もある。
 例えば、移動相に化合物Aと相互作用が強い溶媒B′(すなわち良溶媒)だけを用いてクロマト法を行った場合、Aとシリカゲルとの相互作用よりも、Aと移動相B′との相互作用が強ければ、吸着-脱着平衡の往復回数が激減し、精製効果が低くなってしまう。
 つまり、精製効果を高めるためには、良溶媒B′の他に、大過剰の貧溶媒Cを混合し、吸着-脱着平衡の回数を増やす必要がある。ただしこの場合、精製されて分取した化合物Aの溶液には、大過剰のCが含まれており、これを除去しなければならないことが最大の問題である。
 例えば、1gのAを得るためには、良溶媒B′と貧溶媒Cの混合比率を1:99~10:90くらいにする必要があり、一般的にはおおよそ10Lから100Lの貧溶媒Cが必要となってしまう。そのため、HPLC分取は研究開発には適用されているものの、大量生産には使われていないのが実情である。
 貧溶媒濃縮の問題を解決する手段が超臨界二酸化炭素を用いたHPLCである。超臨界二酸化炭素は、二酸化炭素を高温高圧で超臨界流体にしたものであり、比較的低い圧力と温度で超臨界状態を実現できることから、クロマトや抽出では専ら二酸化炭素が使われている。
 この超臨界二酸化炭素には、普通の流体や液体とは異なった特徴がある。それは、温度と圧力を変化させることで、溶解したいものの極性に合わせて、連続的に極性を変化させることができることである。
 例えば、魚の頭に含まれているドコサヘキサエン酸を選択抽出する際にも、この超臨界二酸化炭素が使われているし、接着剤を用いている特殊な衣類のクリーニングにも、皮脂は溶かして接着剤は溶かさない超臨界二酸化炭素が使われている。
 このように様々な極性を持たせることができる超臨界二酸化炭素であるが、比較的低い温度と圧力の領域で形成される超臨界二酸化炭素の極性は、シクロヘキサンやヘプタン程度である。現在市販されている超臨界HPLCでは、この程度の極性の超臨界二酸化炭素が、装置内で作られ、それが良溶媒と混合されてカラム内に入り、通常のHPLCと同様の機構で化合物の精製が行われる。
 超臨界二酸化炭素を用いたカラムクロマトグラフィーのシステムでは、カラムを通過した後に検出器に入るが、通常はその段階までは高温高圧状態が保たれ、二酸化炭素も超臨界流体として存在している。その後常温常圧で分取されるまでの間に二酸化炭素はガスとなり、分取時には自ら溶液から抜けていくために、貧溶媒の濃縮が不要となる。この時、参考文献(生物工学会誌88巻、10号、525~528ページ、2010年)に記載の機液分離機構等を備えた二酸化炭素回収装置によって二酸化炭素を回収することが可能であり、再び超臨界流体としての利用も可能である。
 そのため、高純度の新規合成化合物を数多く合成する必要のある創薬の業界では、最近この超臨界HPLCを積極的に活用するようになって来ており、その影響で分析用、分取用ともに販売価格が下がり、かなり一般的に使われるようになってきた。
 このような特徴と経緯から、我々はこの超臨界HPLCを、高純度が要求される有機EL素子用材料の精製に活用してきた(特許第4389494号公報)。
 以上述べてきたように、有機EL業界の生産性向上が望まれる中、低分子有機化合物の精製法はさまざまあるが、どれも一長一短あり、製造した化合物の特性、及びその化合物が要求される純度、残留する溶媒の可否などによって、しかるべき精製方法が選択され、また組み合わされて使われている。
 4.有機EL化合物の溶解について
 まず、溶解とは何かを考える。通常は、溶質Aを溶媒分子BがAとBとの相互作用力で取り囲み、Aの集合体をばらばらにしてAの回りにBを存在させることによって、すなわちAを孤立単一分子状態にすることをいうが、本当にそうなっているのかを確かめるのは難しい。
 例えば、Aが溶解性の極めて低い、又は結晶性の高い分子だった場合、可視光の波長以上のサイズの結晶であれば、溶解していないことは、光散乱等で容易に検出できる。しかし、例えば、Aの数分子からなる微小結晶の回りを溶媒分子Bが取り囲んでいたといても、それは溶解しているように見えてしまう。有機EL素子では、これが後々大きな問題を引き起こす可能性がある。
 つまり、蒸着成膜では、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などの薄い層(膜)を形成する際に、各層を構成する化合物は、真空蒸着により、基本的には気化された孤立単一分子の状態で基板上又は有機層上に着弾し、それが固体薄膜となって成膜されていく。そのため、基本的には単一分子のランダムな集合体で膜が形成され、理想的なアモルファス膜となる。
 一方で、塗布成膜法の場合、塗布液が有機EL化合物の微結晶の分散物であった場合には、見た目では完全溶解しているように見えても、得られる薄膜の実態は微結晶が寄せ集められた薄膜となる。そのため、例えばHOMOやLUMOの準位も単分子のそれではなく、スタックした集合体(結晶状態)のそれとなってしまい、性能の低下の要因となりうる。
 また、経時では、その微結晶が核となり、粗大結晶へと成長していくことになるため、層間の機能分離ができなくなるばかりか、陽極と陰極を短絡させる大きな結晶となってしまうと、ダークスポットを発生させてしまうという大きな問題がある。
 低分子を用いた塗布成膜素子に関しては、上述の長年の検討から、初期状態である塗布液をいかにして単分子分散状態に近似させるかが、まずは蒸着法と同等の性能を出すための必要条件となることは、明らかである。
 ここで、通常、厳密に溶解させたつもりの塗布液が、どのくらいの分子の分散物となっているかを小角X線散乱測定(small angle X-ray scattering:「SAXS」ともいう。)により解析した結果に基づき考えてみる。
 図2は、破線が蒸着法で作製した薄膜を構成する化合物の微粒子の粒径分布曲線(横軸:粒径(nm)、縦軸:頻度分布)であり、実線が塗布法で作製した薄膜構成化合物の微粒子の粒径分布曲線である。どちらも同じ化合物を用いているため、直接比較することができる。
 蒸着成膜における化合物の微粒子の粒径分布では、極大ピークに対応する位置の粒径が約2nmであり、単分散に近い粒径となっている。これは、分子一つ又は二つのサイズであることから、蒸着成膜では、ほぼ単一分子がランダムに配置されてアモルファス膜が形成されていることを表している。
 一方で、塗布成膜における化合物の微粒子の粒径分布では、極大ピークに対応する位置の粒径が約4.5nmであり、蒸着成膜の粒径分布よりも幅広く分布している。
 先にも述べたように、蒸着成膜と塗布成膜とで同じ化合物を用いていることから、化合物本来の結晶性や凝集性は同じであり、この違いは、塗布液の状態における分子の分散状態が、単一孤立分子ではなく、微結晶の分散物であったことが推測される。
 この塗布液は、いわゆる澄明な溶液であるのだが、X線で解析すると判明する数分子微結晶の分散物を、我々は溶解した溶液と勘違いしている訳である。
 5.有機EL化合物の溶媒の純度について
 有機EL素子は、励起状態になった発光材料が基底状態に戻る際に光を放つ現象を基本機能としているものである。
 また、電極から発光層までの間は、電子及び正孔のホッピング現象を通じて輸送する必要がある。
 まず、励起状態についてであるが、例えば、5%濃度の発光材料のドーピングを施した有機EL素子の場合、1000cd/mの輝度で、1年間発光させ続けるには、単純に計算して、一つのドーパントが約10億回励起子になる必要がある。
 このとき、たった1回だけでも、励起子が水分子と反応すると、本来の分子とは違う化合物になってしまう。また、励起子が酸素分子と反応すると、何らかの酸化反応やカップリング反応が起こってしまう。これが、有機EL素子の機能低下の原因となる化学変化の最も代表的な現象である。
 また、発光材料以外の材料においても、ほぼ同じ回数、ラジカル状態になり、該ラジカル状態も基底状態に比べれば活性種であることから、有機EL素子の機能低下の原因となる化学変化が起こる可能性がある。
 つまり、水分子や酸素分子は、塗布液には一切あってはならないものであり、それが前提となる訳である。
 ただし、工業上では、純度の高い無水溶媒は高価であり、取り扱い性も難しい。そのため、塗布法でコストダウンするためには、消耗剤となる溶媒でいかに汎用的なものを使えるかが重要である。
 6.本発明に係る要素的技術について
[塗布液]
 本発明の塗布液は、複数種の有機EL素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、前記複数種の有機EL素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係にあることを特徴とする。
<有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物>
 本発明でいう「有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物」とは、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。)を構成する有機機能層に用いることが可能な有機化合物をいい、本発明では「有機EL素子用化合物」ともいう。
 また、本発明でいう「有機機能層」とは、有機EL素子において、電極間に形成されている有機EL素子用化合物を含有する層をいう。
 有機機能層(「有機EL層」、「有機化合物層」ともいう。)には少なくとも発光層が含まれるが、発光層とは広義には、陰極と陽極とからなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指し、具体的には、陰極と陽極とからなる電極に電流を流した際に発光する有機EL素子用化合物を含有する層を指す。
 本発明に係る有機EL素子は、必要に応じ、発光層の他に、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層を有していてもよく、これらの層が陰極と陽極とで挟持された構造をとる。したがって、有機機能層としては、例えば、発光層、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層が挙げられる。
 以下、上述した各有機機能層に用いることができる有機EL素子用化合物について、詳細に説明する。
(1)発光層に用いられる有機EL素子用化合物
 発光層に用いられる有機EL素子用化合物については、特に制限はなく、従来有機EL素子における発光材料として公知のものを用いることができる。このような発光材料は、主に有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Macromol.Symp.125巻17~26頁に記載の化合物が挙げられる。また、発光材料はp-ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でもよく、さらに前記発光材料を側鎖に導入した高分子材料や前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。なお、上述したように、発光材料は、発光性能の他に、正孔注入機能や電子注入機能を併せ持っていてもよいため、後述する正孔注入材料や電子注入材料のほとんどが発光材料としても使用できる。
 有機EL素子を構成する層において、その層が2種以上の有機化合物で構成されるとき、主成分をホスト、その他の成分をドーパントといい、発光層においてホストとドーパントを併用する場合、主成分であるホスト化合物に対する発光層のドーパント(以下発光ドーパントともいう)の混合比は好ましくは質量で0.1~30質量%未満である。
 発光層に用いられるドーパントは、大きく分けて、蛍光を発光する蛍光性ドーパントとリン光を発光するリン光性ドーパントの2種類がある。
 蛍光性ドーパントの代表例としては、例えば、アントラセン誘導体、ジアリールアミン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、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、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体、その他公知の蛍光性化合物等が挙げられる。
 本発明における発光層に用いられる材料として、リン光性化合物を含有することが好ましい。
 リン光性化合物とは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.001以上の化合物である。リン光量子収率は好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.1以上である。上記リン光量子収率は、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。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に用いられるリン光性化合物は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率が達成されればよい。
 リン光性ドーパントはリン光性化合物であり、その代表例としては、好ましくは元素の周期律表で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、ロジウム化合物、パラジウム化合物、又は白金化合物(白金錯体系化合物)であり、中でも好ましくはイリジウム化合物、ロジウム化合物、白金化合物であり、最も好ましくはイリジウム化合物である。
 ドーパントの例としては、以下の文献又は特許公報に記載されている化合物である。J.Am.Chem.Soc.123巻4304~4312頁、WO00/70655、同01/93642、同02/02714、同02/15645、同02/44189、同02/081488、特開2002-280178号公報、同2001-181616号公報、同2002-280179号公報、同2001-181617号公報、同2002-280180号公報、同2001-247859号公報、同2002-299060号公報、同2001-313178号公報、同2002-302671号公報、同2001-345183号公報、同2002-324679号公報、同2002-332291号公報、同2002-50484号公報、同2002-332292号公報、同2002-83684号公報、特表2002-540572号公報、特開2002-117978号公報、同2002-338588号公報、同2002-170684号公報、同2002-352960号公報、同2002-50483号公報、同2002-100476号公報、同2002-173674号公報、同2002-359082号公報、同2002-175884号公報、同2002-363552号公報、同2002-184582号公報、同2003-7469号公報、特表2002-525808号公報、特開2003-7471号公報、特表2002-525833号公報、特開2003-31366号公報、同2002-226495号公報、同2002-234894号公報、同2002-235076号公報、同2002-241751号公報、同2001-319779号公報、同2001-319780号公報、同2002-62824号公報、同2002-100474号公報、同2002-203679号公報、同2002-343572号公報、同2002-203678号公報等。
 以下に、リン光性ドーパントの具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 上記ホスト化合物としては、例えばカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族ボラン誘導体、含窒素複素環化合物、チオフェン誘導体、フラン誘導体、オリゴアリーレン化合物等の基本骨格を有するものが挙げられ、後述の電子輸送材料及び正孔輸送材料もその相応しい一例として挙げられる。青色又は白色の発光素子、表示装置及び照明装置に適用する場合には、ホスト化合物の蛍光極大波長が415nm以下であることが好ましく、リン光性ドーパントを用いる場合、ホスト化合物のリン光の0-0バンドが450nm以下であることがさらに好ましい。発光ホストとしては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。
 発光ホストの具体例としては、例えば以下の文献に記載されている化合物が好適である。
 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。
(2)正孔注入層及び正孔輸送層に用いられる有機EL素子用化合物
 正孔注入層に用いられる有機EL素子用化合物(正孔注入材料)は、正孔の注入、電子の障壁性のいずれかを有するものである。また、正孔輸送層に用いられる化合物(正孔輸送材料)は、電子の障壁性を有するとともに正孔を発光層まで輸送する働きを有するものである。したがって、本発明においては、正孔輸送層は正孔注入層に含まれる。これら正孔注入材料及び正孔輸送材料は、有機物、無機物のいずれであってもよい。
 具体的には、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、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、ポルフィリン化合物、チオフェンオリゴマー等の導電性高分子オリゴマーが挙げられる。これらのうちでは、アリールアミン誘導体及びポルフィリン化合物が好ましい。アリールアミン誘導体の中では、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物が好ましく、芳香族第三級アミン化合物がより好ましい。
 上記芳香族第三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)ビフェニル;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;N-フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第5061569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(以下、α-NPDと略す。)、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三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。また、p型-Si、p型-SiC等の無機化合物も正孔注入材料として使用することができる。
 また、正孔輸送層の正孔輸送材料は、415nm以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tgである化合物が好ましい。
(3)電子注入層及び電子輸送層に用いられる有機EL素子用化合物
 電子注入層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料(有機EL素子用化合物)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。この電子注入層に用いられる有機EL素子用化合物(電子注入材料)の例としては、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、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、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及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
 また、特開昭59-194393号公報に記載されている一連の電子伝達性化合物は、該公報では発光層を形成する材料として開示されているが、本発明者らが検討の結果、電子注入材料として用いうることが分かった。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、電子注入材料として用いることができる。
 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と略す。)、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又はPbに置き替わった金属錯体も電子注入材料として用いることができる。
 その他、メタルフリーやメタルフタロシアニン、又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注入材料として好ましく用いることができる。また、正孔注入層と同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子注入材料として用いることができる。
 電子輸送層に用いられる好ましい有機EL素子用化合物は、415nm以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、電子輸送層に用いられる化合物は、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tgである化合物が好ましい。
(塗布液中の有機EL素子用化合物)
 本発明の塗布液は、本発明の効果を有効に得る観点から、塗布液に含有されている複数種の有機EL素子用化合物の含有量が、塗布液全量に対して0.5~5.0質量%の範囲内であることが好ましく、0.7~3.5%であることがより好ましい。
 また、本発明の効果を有効に得る観点からは、有機EL素子用化合物の分子量が、5000以下であることが好ましく、3000以下であることがより好ましく、1500以下であることが更に好ましい。
 また、本発明の効果を有効に得る観点から、塗布液に含有されている複数種の有機EL素子用化合物の各々が、非金属元素のみを構成元素とする有機化合物であることが好ましい。
 有機EL素子用化合物として、非金属元素のみを構成元素とする有機化合物と金属元素を含有する錯体化合物が有機層用材料として用いられる。本発明の効果は、いずれの化合物群においても発揮される。特に塗膜中(特に発光層)においては主要成分となる非金属元素のみを構成元素とする有機化合物が異性体の関係にあることが好ましい。前述したように低分子化合物では、π共役ユニットとなる芳香族残基を組み合わせて設計されることから、アスペクト比が1以上、つまり、平板上の分子構造をとる場合が多い。π平面を有し、かつ平板上の分子構造を有する化合物はそのπスタック性から一般的に結晶性が高いことが知られており、塗布液で課題となる微結晶となりやすい。このような事由から、非金属元素のみを構成元素とする有機化合物が異性体の関係にある化合物を有することが好ましい。
 また、金属元素を有する錯体化合物は、発光層中ではドーパントとして含有量が50質量%未満用いられ、発光層以外の有機層にも単独又は併用で用いられる。錯体化合物は金属原子と該金属原子に結合した有機配位子からなる構造を有し、配位形式により平面型、正八面体等の様々な構造を有する。このため、一般的に非金属元素のみを構成元素とする有機化合物と金属元素を有する錯体化合物を比較すると、特に錯体化合物の分子量は有機化合物に対して、大きくなる傾向にある。このため、錯体化合物では、分子量が大きいことに由来する会合体、結晶成長が促進される。結晶成長の促進効果は、塗布液又は塗布膜中における錯体化合物の含有量が多いほど顕著となるため、塗布液中の溶質の含有量及び塗布膜中の含有量が、50質量%を超える場合には、特に金属原子を含有する錯体化合物が異性体の関係にある化合物を有することが好ましい。
 また、塗布液中の有機EL素子用化合物の種類をより多くすることが、塗布液の保存性を高める観点から好ましい。すなわち、溶質の複数成分は、例えば、特表2009-505154号公報に記載のように熱力学的に考えると、本発明に係る有機EL素子用化合物と、その有機EL素子用化合物以外の少なくとも1種の他の有機EL素子用化合物とを混合する場合、混合後のギブスエネルギーから、混合前のギブスエネルギーを引いた値である混合ギブスエネルギー(ΔGmix)は、下記式のように表すことができる。
 式: ΔGmix=RTΣ(Xln(X))
 上記式において、Rは気体定数を表す。また、Tは絶対温度を表す。また、Xは全成分中の割合を表す。
 ここで、ΣX=1であることから、0<X<1となり、ln(X)<0より、ΔGmix<0となる。したがって、塗布液中の有機EL素子用化合物の種類をより多くすることで、保存性に優れるという効果が得られると考えられる。
<異性体>
 本発明の塗布液に含有されている複数種の有機EL素子用化合物の少なくとも2種は、互いに異性体の関係にある。
 本発明でいう「異性体」とは、分子式が同じで構造が異なる化合物のことをいう。このような異性体としては、構造異性体と立体異性体が知られているが、本発明の効果を有効に得る観点からは、立体異性体であることが好ましい。
 また、本発明でいう「異性体数」とは、有機EL素子用化合物の構造式から考えられうる異性体の合計数をいう。
 また、異性体の関係にある有機EL素子用化合物の各々の含有量(モル比率)は、本発明の効果を有効に得る観点からは、それぞれ異なることが好ましい。
 また、異性体の関係にある有機EL素子用化合物の異性体数は、エントロピー変化(ΔS)の効果を有効に得て、塗布液の保存性を向上させる観点からは、3以上とすることが好ましく、4以上とすることがより好ましく、5以上とすることがさらに好ましい。また、異性体数を多くすればエントロピー変化(ΔS)の効果は増大するため、異性体数の上限は特に限られないが、製造効率の観点からは、50以下とすることが好ましい。
 また、本発明でいう「異性体数」は、塗布液中に含まれる全ての有機EL素子用化合物のそれぞれに対する異性体数を合算した数をいう。ただし、本発明の効果を十分に発揮するためには、特定の分子式の有機EL素子用化合物の異性体数が3以上であることが好ましく、4以上であることが好ましく、5以上とすることがさらに好ましい。また異性体数の上限は特に限定されないが、20以下とすることが好ましい。
 また、より多くの異性体数を塗布液中に含有させ、エントロピー変化(ΔS)の効果を有効に得る観点から、立体異性体と構造異性体とを両方含有することも好ましい。
<構造異性体>
 本発明では、同一の分子式をもちながら異なった構造式で表される化合物の関係を互いに構造異性であるといい、それぞれの化合物を「構造異性体」という。
 本発明で用いることができる構造異性体は特に限定されないが、例えば、有機EL素子用化合物中の芳香環に結合する置換基の位置が、オルト位とパラ位で異なる化合物、アルキル基が直鎖状又は分岐を有する化合物、アルキル基の一部のメチレン基が酸素で置き換わった連結位置違いの化合物、芳香族残基の連結様式がA-B-A又はA-A-Bである化合物等を好ましく用いることができる。
<立体異性体>
 本発明では、同一の平面構造式で示される化合物の間で、原子又は原子団の空間的配置(立体配置)が異なることによって生ずる異性の総称を立体異性であるといい、それぞれの化合物を「立体異性体」という。また、一般に立体異性体はエナンチオマー(鏡像異性体)とジアステレオマーに分類され、本発明の効果を有効に得る観点から、異性体数を多く設計しやすいジアステレオマーであることが好ましい。
 また、本発明における異性体数には、二重結合の異性化に由来するシス-トランス異性体、六配位錯体(M[A-B])における、二座配位子によるねじれが左回りのΛ(ラムダ)体、及び右回りのΔ(デルタ)体は含まないものとする。M[A-B]は、Mは金属原子を表し、[A-B]は金属原子に配位結合している二座配位子を表す。
 二重結合の異性化に由来するシス-トランス異性体を除く理由は、シス体とトランス体の異性体は平衡関係にあること、また温度や溶媒に依存して平衡関係(存在比)が変化するため、区別が困難であるためである。このようにシス-トランス異性体は塗布液と塗膜での存在比が異なるために本発明における異性体には含まない。また、六配位錯体におけるΛ体及びΔ体を除く理由は、構造類似性のため、塗布液中の会合体あるいは微結晶生成に対しての抑制効果が働かず、本願効果が十分に得られないこと、また常法での分離が困難なためである。
<エナンチオマーとジアステレオマー>
 上述したとおり、本発明の塗布液に含有されている複数種の有機EL素子用化合物の少なくとも2種は、互いに異性体の関係にある。ここで、異性体としてキラリティ発生部位を有する機能性有機化合物を用いることで、塗布液の物理化学的性質をほとんど変えることなく、エントロピー変化(ΔS)を大きくし、塗布液の安定性を大きく向上させることが可能である。このような観点から、異性体として、エナンチオマー又はジアステレオマーを用いることが好ましい。また、さらにできるだけ同じ機能を有する物質は数多くの異分子で形成することで、上述したギブスの自由エネルギーをマイナスに大きくすることが可能になる。
 ここで、エナンチオマーとジアステレオマーについて詳細に説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 上記したキラリティ発生部位を有する主なタイプとして、最も一般的な炭素原子(又は不対電子を持つ、窒素、硫黄、リンなどの原子)に四つの異なる置換基を置換させてなる不斉炭素化合物(I)、オルト位に嵩高い置換基を持つビアリール基のような回転異性性を付与する結合軸(アトロプ異性軸)を有する分子、いわゆる軸不斉化合物(II)、芳香族環の面が固定又は自由回転できないことによりキラリティ発生部位を有する面不斉化合物(III)、ヘリセンのようなねじれの方向が規定されるヘリシティー化合物(IV)、さらに、示していないが、錯体を形成することで鏡像において非対称性が発現する化合物も本発明の範疇に入る。
 エナンチオマーは別名、鏡像体と呼ばれるように、右手と左手の関係のように鏡に写したときに発現する異性体であり、これは不斉炭素化合物のみならず、(II)のタイプでも同様で、さらに(III)、(IV)やその他のキラリティ発生部位を有する物質でも同様に
鏡像の関係にあるもの同士をいい、それぞれはエナンチオマーの関係ということもできる。
 一方で、ジアステレオマーは、キラリティ発生部位が二つ以上の時に発現する、鏡像関係にはないが平面的な分子構造を書いた時には同じ標記となる分子同士のことをいい、それぞれはジアステレオマーの関係ということもできる。
 以下に、不斉炭素を三つ有する化合物の具体例を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
 この分子では8種類の異性体が存在し、そのうち鏡像関係にある4対はエナンチオマー異性体で、それ以外はジアステレオマー異性体となる。実線の両矢印はエナンチオマーの関係を表し、点線の両矢印はジアステレオマーの関係を表す。
 さらに、軸不斉と不斉炭素をそれぞれ一つずつ有する化合物の具体例を以下に示す。このようにキラリティのタイプは任意のタイプを組み合わせて使うことができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
 また、3価6配位のイリジウム錯体のように、複数個の配位子を有する錯体では、一つの配位子にキラリティがあれば、結果として複数個のキラリティを持つ錯体となり、当然、それによりジアステレオマーも発現する。
 さらに、配位子自体にはキラリティやその存在可能性がなくても、錯体を形成することで軸不斉や面不斉及びヘリシティーが発生し、結果として複数個のキラリティを持つ錯体となるものでも、本発明に適用できる。
<異性体数>
 本発明に係る有機EL素子用化合物の異性体数の一例について、以下に示す有機EL素子用化合物H-19、H-21、D-2、D-3、D-4の異性体数を具体例に挙げて説明する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 立体異性体数は、例えば、有機EL素子用化合物H-19であれば、二つの非等価な軸不斉を有するので、RS表記で表すと、RR、SS、RS及びSRの計4種の異性体が存在する。また、ここで、「RRとSS」、「RSとSR」は、それぞれ、エナンチオマーの関係にある。また、RRに対しRSとSRの二つはジアステレオマーの関係にあり、RSに対しRRとSSの二つはジアステレオマーの関係にある。
 また、他の例としては、有機EL素子用化合物H-21であれば、は三つの非等価な軸不斉を有するので、RS表記で表すと、RRR、SSS、RSR、SRS、SSR、RRS、RSS及びSRRの計8種の異性体が存在する。また、ここで、「RRRとSSS」、「RSRとSRS」、「SSRとRRS」、「RSSとSRR」は、それぞれ、エナンチオマーの関係にある。また、RRRに対して、SSS以外の六つはジアステレオマーの関係にある。同様に、RSRに対して、SRS以外の六つはジアステレオマーの関係にあり、その他の異性体についても同様である。
 また、他の例としては、有機EL素子用化合物D-2であれば、三つの配位子が同じであり、三つの配位子の立体配置をRとSで表記すると、RRR、SSS、RSS、SRRの計4種の異性体が存在する。ここで、配位子が三つなので、実際は2=8個の組合せがあるようにも思えるが、各配位子の立体配座は区別しないので「RSS、SRR」は、「SSR、RRS」と、「RSR、SRS」とそれぞれ区別できないので、計4種のとなる。また、「RRRとSSS」、「RSSとSRR」は、それぞれエナンチオマーの関係にある。また、RRRに対し、RSSとSRRの二つはジアステレオマーの関係にあり、その他も同様である。
 また、他の例としては、有機EL素子用化合物D-3であれば、各配位子の立体配座は区別できないが、一つの配位子に三つのキラル中心を有するので、RS表記すると、RRR、SSS、RSR、SRS、SSR、RRS、RSS及びSRRの計8種の異性体が存在する。
 また、他の例としては、有機EL素子用化合物D-4であれば、上記D-4に二つ配位している2座配位子は、一つの非等価な軸不斉を有し、かつ二つの配位子が同じなので、RS表記すると、RR、SS、RS及びSRの計4種の異性体が存在する。また、上記D-4に一つ配位している2座配位子は、一つの非等価な軸不斉を有し、かつ一つのキラル中心を有するので、こちらもRS表記すると、RR、SS、RS及びSRの計4種の異性体が存在する。したがって、これらをあわせて、4×4=16種の異性体が存在する。
 上記では、有機EL素子用化合物の数え方の例を五つの化合物を示して説明したが、他の有機EL素子用化合物も同様に計算することができる。
<有機溶媒>
 本発明の塗布液中に含有される有機溶媒とは、本発明に係る上記有機EL素子用化合物を溶解又は分散し得る有機化合物からなる液状の媒体をいう。
 本発明に係る有機EL素子用化合物を溶解又は分散する液媒体としては、ジクロロメタン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ノルマルプロピル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル等の脂肪酸エステル類、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、2,2,3,3-テトラフルオロ-1-プロパノール(TFPO)等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、n-ブタノール、s-ブタノール、t-ブタノールのアルコール類、DMF(N,N-dimethylformamide)、DMSO(Dimethyl sulfoxide)、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサ
ン、メチルブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類等の有機溶媒が挙げられ、素子中の含まれる溶媒量を抑制する点から、沸点が50~180℃の範囲の溶媒が好ましい。
 特に、本発明では、有機EL素子用化合物と有機溶媒の相互作用力をある一定の範囲以下に抑え、乾燥の駆動力をエントロピー支配とするため、有機EL素子用化合物の溶解度は、常温(25℃)において、0.001~5質量%の範囲内である有機溶媒を用いることが好ましい。
 一般に、溶質を溶解させるためには、溶解度の高い溶媒を用いるが、溶解度の高い溶媒は、一般的にクロロベンゼンやグリセリン等の沸点が高いことが多く、溶媒を乾燥させるために大量のエネルギーが必要である。さらには、溶解度が高いということは、溶質である材料との相互作用が大きいことを示しており、乾燥中においても溶質と溶媒の相互作用力が大きいために、乾燥負荷はさらに大きくなる。また、乾燥工程を考えると、溶質と溶媒の相互作用に対し、溶質と溶質の相互作用が打ち勝つ形でないと、溶媒が除去されていかないため、必然的に分子間相互作用エンタルピーが強い状態で乾燥されることとなる。この結果として、乾燥後の塗布膜において、分子間相互作用力は非常に強固であり、粒径の大きい膜となりやすく、当該分子間相互作用力が顕著である場合には、凝集体が観測されることが多い。そのため、有機EL素子用化合物の溶解度を、0.001~5質量%の範囲内とすることで、有機EL素子用化合物と有機溶媒の相互作用力を一定の範囲以下に抑えることができ、乾燥の駆動力をエントロピー支配とすることができる。
 このような有機溶媒としては、上述した有機溶媒の中でも、エステル系溶媒や、エーテル系溶媒等が好ましく用いられる。
[塗布液の製造方法]
 本発明の塗布液の製造方法としては、上記有機溶媒中に、本発明に係る複数種の有機EL素子用化合物の分散させることによって製造することができる。
 本発明の塗布液の製造方法は、特に限られないが、例えば、各種クロマトグラフィー、超音波又はマイクロ波の照射、電気泳動等の方法を用いて、塗布液中の複数種の有機EL素子用化合物の分散させることによって製造することができる。
 また、本発明の塗布液の製造方法は、本発明の効果を有効に得る観点から、複数種の有機EL素子用化合物と、超臨界又は亜臨界流体に接触させる工程を有することが好ましい。
 超臨界又は亜臨界流体に接触させる工程としては、特に限られず、撹拌混合する方法でもよく、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィーを用いて混合する方法でもよい。また、混合方法としては、これらのうち、混合する工程と有機EL素子用化合物を高純度とする工程とを同時に行うことができるという観点から、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィーを用いて混合する方法を用いることが好ましい。
 また、撹拌混合する方法では、本発明の塗布液に用いる溶液を、予めゲル浸透クロマトグラフィー法等を用いて溶質が高純度となるように精製した後に、当該溶液と超臨界又は亜臨界状態の流体とを混合することが好ましい。
 以下、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー法について説明する。
<超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー法>
 超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー法は、充填カラム、オープンカラム、キャピラリカラムを用いることができる。
(クロマトグラフィー用カラム)
 カラムは、移動相に注入された試料中の目的の物質を分離することができる分離剤を有するカラムであれば特に限定されない。
 分離剤は、目的の物質に応じて種々の分離剤の中から選ばれる。分離剤の形態は特に限定されない。例えば、粒子状の担体に担持されている状態でカラムに充填されていても良いし、カラムに収容される一体型の担体に担持されている状態でカラムに収容されていても良いし、分離剤からなる一体型の成形物としてカラムに収容されていても良い。
 充填カラムを用いた方法では、図3に示すように、有機溶媒(二酸化炭素を含む)を含有する超臨界流体11、ポンプ12、必要に応じてモディファイヤ13、分離する有機EL素子用化合物を注入するインジェクタ14、そして分離用のカラム15、さらに必要であれば検出器17、そして圧力調整弁18からなる装置を用いることができる。カラム15は、カラムオーブン16内で温度調整される。充填剤としては従来のクロマトグラフィー法に用いられているシリカ、又は表面修飾したシリカ等適宜選択することができる。
 本発明において、超臨界流体とは、超臨界状態にある物質のことである。
 ここで、超臨界状態について説明する。物質は、温度、圧力(又は体積)等の環境条件の変化により気体、液体、固体の三つの状態の間を移り変わるが、これは分子間力と運動エネルギーとのバランスで決定される。横軸に温度を、縦軸に圧力をとって気液固三態の移り変わりを表したものを状態図(相図)というが、その中で気体、液体、固体の三相が共存し、平衡にある点を三重点という。三重点より温度が高い場合は、液体とその蒸気が平衡になる。この時の圧力は飽和蒸気圧であり、蒸発曲線(蒸気圧線)で表される。この曲線で表される圧力よりも低い圧力では液体は全部気化し、またこれよりも高い圧力を加えれば蒸気は全部液化する。圧力を一定にして温度も変化させてもこの曲線を超えると液体が蒸気に、また蒸気が液体になる。この蒸発曲線には、高温、高圧側に終点があり、これを臨界点(critical point)と呼ぶ。臨界点は物質を特徴づける重要な点であり、液体と蒸気との区別がつかなくなる状態で、気液の境界面も消失する。
 臨界点より高温の状態では、気液共存状態を生じることなく液体と気体の間を移り変わることができる。
 臨界温度以上でかつ臨界圧力以上の状態にある流体を超臨界流体といい、超臨界流体を与える温度・圧力領域を超臨界領域という。また、臨界温度以上又は臨界圧力以上のいずれかを満たした状態を亜臨界(膨張液体)状態といい、亜臨界状態にある流体を亜臨界流体という。超臨界流体及び亜臨界流体は、高い運動エネルギーを有する高密度流体と理解でき、溶質を溶解するという点では液体的な挙動を、密度の可変性という点では気体的な特徴を示す。超臨界及び亜臨界流体の溶媒特性は多数挙げられるが、低粘性で高拡散性であり固体材料への浸透性が優れていることが重要な特性である。
 超臨界状態は、例えば、二酸化炭素であれば、臨界温度(以下、Tcともいう)31℃、臨界圧力(以下、Pcともいう)は7.38×10Pa、プロパン(Tc=96.7℃、Pc=43.4×10Pa)、エチレン(Tc=9.9℃、Pc=52.2×10Pa)等、この領域以上では流体は拡散係数が大きくかつ粘性が小さくなり物質移動、濃度平衡への到達が早く、かつ液体のように密度が高いため、効率のよい分離が可能となる。しかも、二酸化炭素のような常圧、常温で気体となる物質を用いることにより回収が迅速になる。また、液体溶媒を用いる精製法で不可避の微量の溶媒の残留に起因する種々の障害はない。
 超臨界流体又は亜臨界流体として用いられる溶媒としては、二酸化炭素、一酸化二窒素、アンモニア、水、メタノール、エタノール、2-プロパノール、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ペンタン等が好ましく用いられるが、この中でも二酸化炭素を好ましく用いることができる。
 超臨界流体又は亜臨界流体として用いる溶媒は1種類を単独で用いることも可能であるし、極性を調整するためのいわゆるモディファイヤ(エントレーナ)と呼ばれる物質を添加することも可能である。
 モディファイヤとしては、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素系溶媒、塩化メチル、ジクロロメタン、ジクロロエタン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル系溶媒、アセトアルデヒドジエチルアセタール等のアセタール系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸等のカルボン酸系溶媒、アセトニトリル、ピリジン、N,N-ジメチルホルムアミド等の窒素化合物系溶媒、二硫化炭素、ジメチルスルホキシド等の硫黄化合物系溶媒、さらに水、硝酸、硫酸等が挙げられる。
 超臨界流体又は亜臨界流体の使用温度は、基本的に、本発明に係る有機EL素子用化合物が溶解する温度以上であれば特に限定はないが、温度が低過ぎると有機EL素子用化合物の超臨界流体又は亜臨界流体中への溶解性が乏しくなる場合があり、また温度が高過ぎると有機EL素子用化合物が分解する場合があるため、使用温度範囲は20~600℃の範囲内とするのが好ましい。
 超臨界流体又は亜臨界流体の使用圧力は、基本的に用いる物質の臨界圧力以上であれば特に限定はないが、圧力が低過ぎると有機EL素子用化合物の超臨界流体又は亜臨界流体中への溶解性が乏しくなる場合があり、また、圧力が高過ぎると製造装置の耐久性、操作時の安全性等の面で問題が生じる場合があるため、使用圧力は1~100MPaの範囲内とするのが好ましい。
 超臨界流体又は亜臨界流体を使用する装置は、有機EL素子用化合物が超臨界流体又は亜臨界流体と接触して超臨界流体又は亜臨界流体中へ溶解する機能を有する装置であればなんら限定されることはなく、例えば、超臨界流体又は亜臨界流体を閉鎖系で使用するバッチ方式、超臨界流体又は亜臨界流体を循環させて使用する流通方式、バッチ方式と流通方式とを組み合わせた複合方式等の使用が可能である。
 本発明に係る超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー法においては、移動相に試料を注入した後に、目的物質のうち、カラムからの溶出が最も遅い目的物質のピークのテーリングが減衰し終わる以前に次の試料注入を行うことが好ましい。
 このとき、移動相に試料を注入した後に、当該移動相の組成を変化させても良いし、組成を一定としても良い。特に大量の分離対象化合物の分取操作を行う場合には、移動相の組成を変化させることが好ましい。
 移動相の組成を変化させる工程は、超臨界流体又は亜臨界流体と溶媒を含有する移動相の組成を変化させるものである。この工程により移動相の組成を変化させることで、ピークのテーリングの減衰を速めることができる。カラム吸着超臨界又は亜臨界クロマトグラフィーでは、特に比較的大量の分離対象化合物をロードする分取操作を行う場合には、ピークが顕著なテーリングを示す。このテーリングが減衰する前に次の試料を注入すると、テーリングしている成分が次に注入した試料のピーク成分に混入することとなり、分離した化合物の純度が低下し、不都合が生じる。そのため、テーリングの完全な減衰を待ってから次の試料の注入を行わなければならない。したがって、テーリングの減衰を速めることで次の試料注入のタイミングを速めることができることとなるが、本発明においては移動相の組成を変化させることで、ピーク成分のカラムからの押し出しを促進させ、テーリングの減衰を速めることができる。
 移動相中の組成を変化させることは、液体クロマトグラフィーでいうステップグラジエント法と同様の効果を生じさせ、ピーク成分のカラムからの押し出しを促進させることで、テーリングの減衰を速めている。
 超臨界又は亜臨界クロマトグラフィーは、高拡散性・低粘度の超臨界流体又は亜臨界流体を用いていることから、移動相の流速が大きく、カラムの平衡化も速い。そのため、移動相中の組成が一時的に変化しても、移動相中の組成を元に戻すとカラムは迅速に変化前の環境に復元することから、テーリングを減衰させた後直ちに次の試料を注入することができる。結果として、試料の時間当たりの処理量を増やすことができ、効率性・生産性が向上する。
 本発明の移動相の組成を変化させる工程は、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー装置で行うことができる限り、どのような手法によるものでも良い。例えば、移動相中の溶媒比率を増加させることで、移動相の組成の変化を生じさせることができるし、圧力やカラム温度を有意に変化させることでも、移動相中のCO密度が変化し、これらを含めて移動相の組成変化とする。
 移動相中には既に溶媒が含まれているが、移動相中に含ませる溶媒とは別途、カラムの上流で移動相生成装置の下流に溶媒注入装置を設け、移動相中の溶媒比率を増加させることができる。溶媒注入装置は、例えば注入する溶媒を保持するためのループ配管と流路切り替え弁、溶媒注入ポンプで構成される溶媒注入装置とすることができる。
 溶媒注入装置に用いるループ配管は、所定の容積を有する管である。ループ配管を有すると、試料の注入の定量性が向上し、またより多量の試料を注入することが可能となり好ましい。本発明において、ループ配管の容積は、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー装置で用いられるカラムの種類やカラムの内径、目的の物質の種類、移動相の組成等の条件に応じて異なるが、一度に多量の溶媒を注入する必要があるため、溶媒注入装置が有するループ配管は試料注入装置が有するループ配管よりも大型で、多量の溶媒を保持できるものが適する。
 溶媒注入装置に用いる流路切り替え弁は、移動相の流路に設けられる開閉自在な弁やコックであれば特に限定されない。例えば、二方弁やバタフライ弁を組み合わせて用いたり、三方弁を用いて移動相の流路の切り替えを行う弁が挙げられる。上記溶媒注入装置に用いる溶媒注入ポンプは、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィー装置の試料注入などで用いられる高圧ポンプを用いることができる。
 溶媒注入装置を用いた場合、溶媒の注入は、流路切り替え弁を切り替え溶媒注入ポンプによりカラムの移動相に溶媒を送りこむことで行われる。溶媒の注入は、試料の注入容積以上、好ましくは2倍以上、より好ましくは5倍以上の溶媒を瞬時に注入することが好ましい。上限値としては、試料の注入容積の30倍以下、好ましくは20倍以下、より好ましくは15倍以下の溶媒を注入することが好ましい。このような溶媒注入量とすることで、ピークのテーリングの減衰がさらに速まることとなる。
 溶媒注入装置から注入される溶媒は特に限定されるものではなく、例えば、移動相中に含有される溶媒と同一の溶媒であってもよいし、異なる溶媒であってもよい。また、注入される溶媒は1種でもよいし、2種以上でもよい。
 特に、テーリングの減衰をさらに速める点で、極性の高い溶媒が好ましい。また、移動相中に含有される溶媒と比較して、より極性の高い溶媒を使用することが好ましい。
 前記移動相の組成を変化させる工程及び移動相の組成を変化前に戻す工程の両工程は、瞬時に行うことが好ましい。ここでいう瞬時とは、移動相の変化を生じさせるのに十分な時間であれば良い。
 ピーク検出の方法は、特段限定はされるものではないが、通常、超臨界又は亜臨界クロマトグラフィーが有する検出器、例えば紫外吸光分光計により検出されたピークによりタイミングを計ることができる。
<乾燥固化工程>
 乾燥固化工程は、前記塗布液作製工程で得られた塗布液を塗布し乾燥固化する工程である。
 塗布液の塗布方法(塗布膜の形成方法)としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等が挙げられる。均質な膜が得られやすく、かつ、ピンホールが生成しにくい等の観点から、好ましくは、インクジェット法、スプレー法、印刷法、スロット型コータ法等の塗布法であり、その中でもより好ましくはインクジェット法を用いることが好ましい。
<インクジェット法>
 インクジェット法で用いられるインクジェットヘッドとしては、オンデマンド方式でもコンティニュアス方式でもよい。また、吐出方式としては、電気-機械変換方式(例えば、シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアーモード型、シェアードウォール型等)、電気-熱変換方式(例えば、サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例えば、電界制御型、スリットジェット型等)、放電方式(例えば、スパークジェット型等)などを具体的な例として挙げることができるが、いずれの吐出方式を用いてもよい。また、印字方式としては、シリアルヘッド方式、ラインヘッド方式等を制限なく用いることができる。
 ヘッドから射出するインク滴の体積は、0.5~100pLの範囲とすることが好ましい。塗布ムラが少なく、かつ印字速度を高速化できる観点から、2~20pLの範囲であることが、より好ましい。なお、インク滴の体積は、印加電圧の調整等によって適宜調整可能である。
 印字解像度は、好ましくは180~10000dpi(dots per inch)の範囲、より好ましくは360~2880dpiの範囲で、湿潤膜厚とインク滴の体積等を考慮して適宜設定することができる。
 本発明において、インクジェット塗布時(塗布直後)における湿潤塗膜の湿潤膜厚は、適宜設定することができるが、好ましくは1~100μmの範囲、より好ましくは1~30μmの範囲、最も好ましくは1~5μmの範囲において、本発明の効果がより顕著に奏される。なお、湿潤膜厚は、塗布面積、印字解像度及びインク滴の体積から算出できる。
 インクジェットによる印字方法には、ワンパス印字法とマルチパス印字法がある。
 ワンパス印字法は、所定の印字領域を1回のヘッドスキャンで印字する方法である。対して、マルチパス印字法は、所定の印字領域を複数回のヘッドスキャンで印字する方法である。
 ワンパス印字法では、所望とする塗布パターンの幅以上の幅に亘ってノズルが並設された広幅のヘッドを用いることが好ましい。同一の基材上に、互いにパターンが連続していない独立した複数の塗布パターンを形成する場合は、少なくとも各塗布パターンの幅以上の広幅ヘッドを用いればよい。
 乾燥固化工程では、溶質(有機EL素子用化合物)と溶媒(有機溶媒)の相互作用力をある一定の範囲以下に抑え、乾燥の駆動力をエントロピー支配とするため、上述したように、有機EL素子用化合物の溶解度は、常温(25℃)において、0.001~5質量%の範囲内である有機溶媒を用いることが好ましい。
[有機EL素子]
 本発明の有機EL素子は、本発明の塗布液を乾燥固化してなる塗布膜を有機機能層として備える。
 有機EL素子は、基板上に、陽極と陰極、及びこれらの電極間に挟持された1層以上の有機機能層(「有機EL層」、「有機化合物層」ともいう。)を有している。
(基板)
 本発明に係る有機EL素子に用いることのできる基板(以下、基体、支持基板、基材、支持体等ともいう。)としては、特に限定は無く、ガラス基板、プラスチック基板等を用いることができ、また透明であっても不透明であってもよい。基板側から光を取り出す場合には、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基板としては、ガラス、石英、透明プラスチック基板を挙げることができる。
 また、基板としては、基板側からの酸素や水の侵入を阻止するため、JIS Z-0208に準拠した試験において、その厚さが1μm以上で水蒸気透過率が1g/(m・24h・atm)(25℃)以下であるものが好ましい。
 ガラス基板としては、具体的には、例えば無アルカリガラス、低アルカリガラス、ソーダライムガラス等が挙げられる。水分の吸着が少ない点からは無アルカリガラスが好ましいが、充分に乾燥を行えばこれらのいずれを用いてもよい。
 プラスチック基板は、可撓性が高く、軽量で割れにくいこと、さらに有機EL素子のさらなる薄型化を可能にできること等の理由で近年注目されている。
 プラスチック基板の基材として用いられる樹脂フィルムとしては、特に限定は無く、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又はそれらの誘導体、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、アクリル又はポリアリレート類、有機無機ハイブリッド樹脂等を挙げることができる。
 有機無機ハイブリッド樹脂としては、有機樹脂とゾル・ゲル反応によって得られる無機高分子(例えばシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等)を組み合わせて得られるものが挙げられる。これらのうちでは、特にアートン(JSR(株)製)又はアペル(三井化学(株)製)といったノルボルネン(又はシクロオレフィン系)樹脂が好ましい。
 通常生産されているプラスチック基板は、水分の透過性が比較的高く、また、基板内部に水分を含有している場合もある。そのため、このようなプラスチック基板を用いる際には、樹脂フィルム上に水蒸気や酸素などの侵入を抑制する膜(以下、「バリアー膜」又は「水蒸気封止膜」という)を設けたものが好ましい。
 バリアー膜を構成する材料は、特に限定は無く、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド等が用いられる。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)以下のバリアー性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10-3mL/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、1×10-5g/(m・24h)以下の高バリアー性フィルムであることが好ましい。
 バリアー膜を構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特に限定は無く、例えば金属酸化物、金属酸窒化物又は金属窒化物等の無機物、有機物、又はその両者のハイブリッド材料等を用いることができる。
 金属酸化物、金属酸窒化物又は金属窒化物としては酸化ケイ素、酸化チタン、酸化インジウム、酸化スズ、インジウム・スズ酸化物(ITO)、酸化アルミニウム等の金属酸化物、窒化ケイ素等の金属窒化物、酸窒化ケイ素、酸窒化チタン等の金属酸窒化物等が挙げられる。
 さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 バリアー膜は、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)以下のバリアー性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10-3mL/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、1×10-5g/(m・24h)以下の高バリアー性フィルムであることが好ましい。
 前記樹脂フィルムに、バリアー膜を設ける方法は、特に限定されず、いかなる方法でもよいが、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、CVD法(化学的気相堆積:例えば、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法など)、コーティング法、ゾル・ゲル法等を用いることができる。これらのうち、緻密な膜を形成できる点から、大気圧又は大気圧近傍でのプラズマCVD処理による方法が好ましい。
 不透明な基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
(陽極)
 有機EL素子の陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、金属の電気伝導性化合物、又はこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。
 ここで、「金属の電気伝導性化合物」とは、金属と他の物質との化合物のうち電気伝導性を有するものをいい、具体的には、例えば、金属の酸化物、ハロゲン化物等であって電気伝導性を有するものをいう。
 このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウム・スズ酸化物(ITO)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。上記陽極は、これらの電極物質からなる薄膜を、蒸着やスパッタリング等の公知の方法により、前記基板上に形成させることで作製することができる。
 また、この薄膜にフォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、また、パターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
 陽極から発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましい。また、陽極としてのシート抵抗は、数百Ω/sq.以下が好ましい。さらに陽極の膜厚は、構成する材料にもよるが、通常10nm~1μm、好ましくは10~200nmの範囲で選ばれる。
(有機機能層)
 有機機能層(「有機EL層」、「有機化合物層」ともいう。)には少なくとも発光層が含まれるが、発光層とは広義には、陰極と陽極とからなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指し、具体的には、陰極と陽極とからなる電極に電流を流した際に発光する有機化合物を含有する層を指す。
 本発明に係る有機EL素子は、必要に応じ、発光層の他に、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層を有していてもよく、これらの層が陰極と陽極とで挟持された構造をとる。
 具体的には、
(i)陽極/発光層/陰極
(ii)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(iii)陽極/発光層/電子注入層/陰極
(iv)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入層/陰極
(v)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(vi)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
等の構造が挙げられる。
 さらに、電子注入層と陰極との間に、陰極バッファー層(例えば、フッ化リチウム等)を挿入してもよく、陽極と正孔注入層との間に、陽極バッファー層(例えば、銅フタロシアニン等)を挿入してもよい。
(発光層)
 本発明に係る発光層は、電極又は電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。発光層は単一の組成を持つ層であってもよいし、同一又は異なる組成をもつ複数の層からなる積層構造であってもよい。
 この発光層自体に、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層及び電子輸送層等の機能を付与してもよい。すなわち、発光層に(1)電界印加時に、陽極又は正孔注入層により正孔を注入することができ、かつ陰極又は電子注入層より電子を注入することができる注入機能、(2)注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる輸送機能、(3)電子と正孔の再結合の場を発光層内部に提供し、これを発光につなげる発光機能のうちの少なくとも一つの機能を付与してもよい。なお、発光層は、正孔の注入されやすさと電子の注入されやすさに違いがあってもよく、また、正孔と電子の移動度で表される輸送機能に大小があってもよいが、少なくともどちらか一方の電荷を移動させる機能を有するものが好ましい。
 この発光層に用いられる発光材料の具体例は、上記「(1)発光層に用いられる有機EL素子用化合物」で既に説明したためここでは省略する。
 なお、発光層に用いられる発光ドーパントは、上述した1種のみを用いてもよいし、複数種類を用いてもよく、これら複数種類のドーパントからの発光を同時に取り出すことにより、複数の発光極大波長を持つ発光素子を構成することもできる。また、例えばリン光性ドーパントと、蛍光性ドーパントの両方が加えられていてもよい。複数の発光層を積層して有機EL素子を構成する場合、それぞれの層に含有される発光ドーパントは同じであっても異なっていても、単一種類であっても複数種類であってもよい。
 さらには、前記発光ドーパントを高分子鎖に導入した、又は前記発光ドーパントを高分子の主鎖とした高分子材料を使用してもよい。
 発光ドーパントはホスト化合物を含有する層全体に分散されていてもよいし、部分的に分散されていてもよい。発光層にはさらに別の機能を有する化合物が加えられていてもよい。
(正孔注入層及び正孔輸送層)
 正孔注入層及び正孔輸送層に用いられる材料の具体例は、上記「正孔注入層及び正孔輸送層に用いられる有機EL素子用化合物」で既に説明したためここでは省略する。
 正孔注入層及び正孔輸送層は、上記正孔注入材料及び正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法、転写法、印刷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。 正孔注入層及び正孔輸送層の厚さについては、特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度である。なお、上記正孔注入層及び正孔輸送層は、それぞれ上記材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。また、正孔注入層と正孔輸送層を両方設ける場合には、上記の材料のうち、通常、異なる材料を用いるが、同一の材料を用いてもよい。
(電子注入層及び電子輸送層)
 電子注入層及び電子輸送層に用いられる材料の具体例は、上記「電子注入層及び電子輸送層に用いられる有機EL素子用化合物」で既に説明したためここでは省略する。
 電子注入層は、上記電子注入材料を、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、転写法、印刷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。
 また、電子注入層としての厚さは特に制限はないが、通常は5nm~5μmの範囲で選ばれる。この電子注入層は、これらの電子注入材料の1種又は2種以上からなる1層構造であってもよいし、又は同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
 なお、本明細書においては、前記電子注入層のうち、発光層と比較してイオン化エネルギーが大きい場合には、特に電子輸送層と呼ぶこととする。したがって、本明細書においては、電子輸送層は電子注入層に含まれる。
 上記電子輸送層は、正孔阻止層(ホールブロック層)とも呼ばれ、その例としては、例えば、国際公開第2000/70655号、特開2001-313178号公報、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)」の第237頁等に
記載されているものが挙げられる。特に発光層にオルトメタル錯体系ドーパントを用いるいわゆる「リン光発光素子」においては、前記(v)及び(vi)のように電子輸送層(正孔阻止層)を有する構成を採ることが好ましい。
(バッファー層)
 陽極と発光層又は正孔注入層の間、及び、陰極と発光層又は電子注入層との間にはバッファー層(電極界面層)を存在させてもよい。バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層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」(第123~166頁)に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
 陽極バッファー層は、特開平9-45479号、同9-260062号、同8-288069号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バッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、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バッファー層等が挙げられる。
 陰極バッファー層は、特開平6-325871号、同9-17574号、同10-74586号等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
 上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その厚さは0.1~100nmの範囲が好ましい。さらに、上記基本構成層の他に、必要に応じてその他の機能を有する層を適宜積層してもよい。
(陰極)
 上述のように有機EL素子の陰極としては、一般に仕事関数の小さい(4eV未満)金属(以下、電子注入性金属と称する)、合金、金属の電気伝導性化合物又はこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。
 このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、インジウム、希土類金属、ナトリウム-カリウム合金、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、リチウム/アルミニウム混合物等が挙げられる。
 本発明においては、上記に列挙したものを陰極の電極物質として用いてもよいが、本発明の効果をより有効に発揮させる点からは、陰極は第13族金属元素を含有してなることが好ましい。すなわち本発明では、後述するように陰極の表面をプラズマ状態の酸素ガスで酸化して、陰極表面に酸化皮膜を形成することにより、それ以上の陰極の酸化を防止し、陰極の耐久性を向上させることができる。
 したがって、陰極の電極物質としては、陰極に要求される好ましい電子注入性を有する金属であって、緻密な酸化皮膜を形成しうる金属であることが好ましい。
 前記第13族金属元素を含有してなる陰極の電極物質としては、具体的には、例えば、アルミニウム、インジウム、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、リチウム/アルミニウム混合物等が挙げられる。なお、上記混合物の各成分の混合比率は、有機EL素子の陰極として従来公知の比率を採用することができるが、特にこれに限定されない。上記陰極は、上記の電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、前記有機化合物層(有機EL層)上に薄膜形成することにより、作製することができる。
 また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は、通常10nm~1μm、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。なお、発光光を透過させるために、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方を透明又は半透明にすると、発光効率が向上して好ましい。
[有機EL素子の作製方法]
 本発明に係る有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
 まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、1μm以下、好ましくは10~200nmの厚さになるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。
 これらの有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、上述したように、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、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法又はスピンコート法が好ましい。
 また、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同、真空度10-6~10-2Pa、蒸着速度0.01~50nm/秒、基板温度-50~300℃、厚さ0.1nm~5μmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
 これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50~200nmの範囲の厚さになるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機EL素子が得られる。この有機EL素子の作製は、1回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極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かまわない。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。
[有機EL素子の封止]
 有機EL素子の封止手段としては、特に限られないが、例えば、有機EL素子の外周部を封止用接着剤で封止した後、有機EL素子の発光領域を覆うように封止部材を配置する方法が挙げられる。
 封止用接着剤としては、例えば、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。
 封止部材としては、有機EL素子を薄膜化することできる観点から、ポリマーフィルム及び金属フィルムを好ましく使用することができる。
 封止部材と有機EL素子の発光領域との間隙には、封止用接着剤の他には、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もできる。また、封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙を真空とすることや、間隙に吸湿性化合物を封入することもできる。
[表示装置]
 上記有機EL素子を用いる多色表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるので、シャドー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、印刷法等で膜を形成できる。
 発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。
 また、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
 このようにして得られた多色表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を-の極性として電圧2~40V程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が+、陰極が-の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
 多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の3種の有機EL素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。
 表示デバイス、ディスプレイとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、AV機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、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。
 発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。
 また、本発明に係る有機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。
 本発明に係る有機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。又は、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。
 本発明に係る有機EL素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。
 図4は、有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機EL素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。ディスプレイ41は、複数の画素を有する表示部A、画像情報に基づいて表示部Aの画像走査を行う制御部B等からなる。制御部Bは、表示部Aと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Aに表示する。
 図5は、表示部Aの模式図である。表示部Aは基板上に、複数の走査線55及びデータ線56を含む配線部と、複数の画素53等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
 図5においては、画素53の発光した光が、白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。配線部の走査線55及び複数のデータ線56は、それぞれ導電材料からなり、走査線55とデータ線56は格子状に直交して、直交する位置で画素53に接続している(詳細は図示せず)。画素53は、走査線55から走査信号が印加されると、データ線56から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を、適宜、同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
 次に、画素の発光プロセスを説明する。
 図6は、画素の回路を示した概略図である。画素は、有機EL素子60、スイッチングトランジスタ61、駆動トランジスタ62、コンデンサー63等を備えている。複数の画素に有機EL素子60として、赤色、緑色、青色発光の有機EL素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
 図6において、制御部B(図6には図示せず、図4に示す。)からデータ線56を介してスイッチングトランジスタ61のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Bから走査線55を介してスイッチングトランジスタ61のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ61の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサー63と駆動トランジスタ62のゲートに伝達される。
 画像データ信号の伝達により、コンデンサー63が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ62の駆動がオンする。駆動トランジスタ62は、ドレインが電源ライン67に接続され、ソースが有機EL素子60の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン67から有機EL素子60に電流が供給される。
 制御部Bの順次走査により走査信号が次の走査線55に移ると、スイッチングトランジスタ61の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ61の駆動がオフしてもコンデンサー63は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ62の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機EL素子60の発光が継続する。順次走査により、次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ62が駆動して有機EL素子60が発光する。すなわち、有機EL素子60の発光は、複数の画素それぞれの有機EL素子60に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ61と駆動トランジスタ62を設けて、複数の画素53(図6には図示せず、図5に示す。)それぞれの有機EL素子60の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
 ここで、有機EL素子60の発光は、複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、2値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
 また、コンデンサー63の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
 本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機EL素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
 図7は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図7において、複数の走査線55と複数の画像データ線56が画素53を挟んで対向して格子状に設けられている。順次走査により走査線55の走査信号が印加されたとき、印加された走査線55に接続している画素53が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素53にアクティブ素子が無く、製造コストの低減を図ることができる。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。また、特記しない限り、各操作は、室温(25℃)で行った。また、特記しない限り、各塗布液の作製は、大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス内で行った。
 また、実施例で用いた化合物の構造式を以下に示す。また、下記有機EL素子用化合物H-1~H-21及びD-1~D-4の分子式及び異性体数について表Iに示す。なお、下記有機EL素子用化合物H-1~H-21はホスト化合物、下記有機EL素子用化合物D-1~D-4はドーパントを表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 表Iには、各有機EL素子用化合物の分子式、構造異性体分類(アルファベットが同一の化合物は、互いに構造異性体の関係にある。)、ジアステレオマーの有無、立体異性体数を示している。
実施例1
≪塗布液の調製≫
[塗布液1の調製]
 高純度窒素で満たしたグローブボックス内において、有機EL素子用化合物(H-1)を、テロラヒドロフラン(関東化学(株)製、THF)に2.0質量%となるように溶解させた。
[塗布液2~34の調製]
 塗布液1の調製において、有機EL素子用化合物及び溶媒を下記表IIに示すとおり変更した以外は同様にして塗布液2~34を調製した。また、複数の有機EL素子用化合物を溶解させた塗布液は、表II中の含有量(モル比率)となるようにした。なお、表II中の酢酸nPrは、酢酸ノルマルプロピルを示す。
[塗布液35の調製]
 塗布液1を減圧濃縮した溶液を以下の条件で超臨界クロマトグラフィー処理を行い、塗布液中の有機EL素子用化合物のピークが表れた部分のみを自動分取機能により回収した。得られた溶液を、塗布液中の有機EL素子用化合物の濃度が2.0質量%となるように濃縮し、塗布液35を得た。
 また、超臨界クロマトグラフィー処理(SFC処理)については、移動相の有機溶媒として、事前に脱水した有機溶媒を用いた。また、SFC処理後の溶液の回収は、溶出部をグローブボックス内に接続して行った。
(超臨界クロマトグラフィー条件(SFC処理))
 機器:Prep15(日本ウォーターズ社製)
 カラム:Torus 2-PIC(粒径5μm、内径10.0mm×長さ150mm)
 移動相:「二酸化炭素:THF=94:6」
 移動相流量:15mL/min
 圧力:18MPa
 温度:40℃
 検出:PDA(254nm)
[塗布液36~39の調製]
 塗布液35の調製において、超臨界クロマトグラフィー処理した塗布液を、塗布液1から塗布液10、11、18及び21に変更し、移動相の溶媒をそれぞれの塗布溶媒とした以外は同様にして、塗布液36、37、38及び39を調製した。また、超臨界クロマトグラフィー処理では、塗布液中の各有機EL素子用化合物のピークが表れた部分のみを自動分取機能によりそれぞれ回収した。なお、複数の有機EL素子用化合物を含有する塗布液では、ピークが表れた部分のみをそれぞれ回収し、それらの回収した溶液を混合し、塗布液中の有機EL素子用化合物の合計濃度が2.0質量%となるように濃縮した。
≪塗布液の評価≫
 各塗布液について、下記評価を行った。結果を表IIに示す。
(1)粒径分布の保存性評価
 下記(1-1)の評価からR、下記(1-2)の評価からRをそれぞれ求め、Rを100としたときのRの相対値Rを下記式によって算出し、下記基準によって保存性を評価した。また、下記(1-2)のRの算出において、半値幅(Rhw)も算出し、半値幅(Rhw)が15nm以上であるときは保存性が「×」とした。また、本発明では◎、○及び△を合格とした。
 式:R=(R/R)×100
 ◎:Rが100以上、103未満
 ○:Rが103以上、105未満
 △:Rが105以上、110未満
 ×:Rが110以上又はRの半値幅(Rhw)が15nm以上
(1-1)小角X線散乱測定と粒径分布解析(Rの算出)
 各塗布液を、X線回折試料用キャピラリー(WJM-Glas/Muller GmbH製)に入れ、測定サンプルとした。X線はSPring-8の放射光を用い、波長0.1nmで溶液試料に照射した。測定にはHUBER製多軸回折装置を用い、X線入射角θは0.2°で固定して溶液試料に照射し、検出器はシンチレーションカウンターを用いて2θを1~43°までの散乱線測定を行った。得られた散乱回折データから解析ソフト(NANO-Solver)を用いて粒径分布曲線(横軸:粒径(nm)、縦軸:分布頻度(1/nm))を作成した。
 具体的には、本発明では、ギニエプロットの勾配(傾き)に対し、リガク社製粒径・空孔径解析ソフトウェア NANO-Solverを用い、粒子の幾何学形状を球と仮定して空孔、粒径解析フィッティングを行うことで塗布膜中の有機EL素子用化合物に由来する単一の分子又はそれらの会合体の粒径分布を求めた。なお、X線小角散乱法の詳細については、例えばX線回折ハンドブック第3版(理学電機株式会社 2000年発行)を参照することができる。
 また、本発明に係る粒径分布曲線は、上記小角X線散乱の測定及び解析法に基づき作成したものであり、横軸を粒径を表す軸とし、縦軸を頻度分布を表す軸として、粒径に対する頻度分布の測定値をプロットして各プロットを結んで得たものである。
 そして、各塗布液における粒径分布曲線中の最大の分布頻度を示す極大ピークに対応する粒径を、粒径Rとして算出した。
(1-2)小角X線散乱測定と粒径分布解析(R及びRhwの算出)
 各塗布液を密栓した状態で、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で30日間保存した後、(1-1)と同様の評価を行い30日経過後の粒径Rを求めた。また、粒径分布曲線(横軸:粒径(nm)、縦軸:分布頻度(1/nm))において、最大の分布頻度を示す極大ピークの半値幅(Rhw)を算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
 上記表IIに示すとおり、本発明の塗布液は、保存性に優れていることがわかった。これに対し、比較例の塗布液は、保存性が劣るものであった。
実施例2
≪塗布膜の作製≫
[塗布膜2-1(A)及び2-1(B)の作製]
 実施例1で得た塗布液2に有機EL素子用化合物D-1を2.0mg(0.002質量
%)加えて溶解させ、薄膜形成用塗布液とした。
 50mm×50mm、厚さ0.7mmの石英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。該石英基板をスピンコート機に設置し、上記で作製した薄膜形成用塗布液を1500rpm、30秒でスピンコート法によりそれぞれ成膜した後、100℃で30分間保持し膜厚40nmの塗布膜を石英基板上に成膜し、保存前測定サンプルである塗布膜2-1(A)とした。
 薄膜形成用塗布液の残分を密閉し、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で30日間保存した後、2-1(A)と同様の成膜方法によって、保存後測定サンプルである塗布膜2-1(B)を作製した。
[塗布膜2-2(A)~2-20(A)及び2-2(B)~2-20(B)の作製]
 上記塗布膜2-1(A)及び2-1(B)の作製において、実施例1で得た塗布液及び有機EL素子用化合物D-1を下記表IIIに示すように変更した以外は同様にして、保存
前測定サンプルである塗布膜2-2(A)~2-20(A)及び保存後測定サンプルである塗布膜2-2(B)~2-20(B)を作製した。
 なお、有機EL素子用化合物D-2~D-4は2座配位子を有する6配位金属錯体であり、2座配位子に異性体生起を促す構造を有している。有機EL素子用化合物D-2を例にとると、配位形式を考慮した異性体数(立体異性体数)は4となる。
≪塗布膜の評価≫
 上記各塗布膜について保存性評価として、下記の(1)絶対量子収率(以下、単に「PLQE」ともいう。)の評価及び(2)耐紫外光性の評価を行った。結果は表IIIに示す。
(1)塗布膜の評価
 以下の方法に従って、HgXe光源を用いたUV照射試験におけるPLQE及び輝度残存率を求めた。HgXe光源を用いたUV照射試験としては、浜松ホトニクス製水銀キセノンランプUV照射装置LC8を使用し、UVカットフィルターにA9616-05を取り付けて使用した。
 石英基板上に成膜した塗布膜上にガラスカバーをのせ、照射ファイバー出光面と塗布膜上のガラスカバー表面が水平をなすように配置し、1cmの距離にて、発光フォトン数が半減するまで照射した。測定は室温(300K)で行った。
 保存前サンプルについて、UV照射直後(30秒以内)の発光フォトン数をカウントし、吸収フォトン数で割ることでPLQEを求めた。
 さらにUV照射を継続し、発光フォトン数が半減するまでに要した時間(半減時間)を求め、耐紫外光性の指標とした。なお、輝度の測定は、照射ファイバーの軸から45度傾いた角度から分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタ社製)により測定した。
 保存後サンプルについても上記と同様の方法にて、PLQE及び半減時間を求め下記式により評価した。
(PLQEの評価)
 保存前のサンプル(2-1(A)~2-20(A))のPLQEを100としたときの、保存後のサンプル(2-1(B)~2-20(B))のPLQEの相対値を算出し、下記基準により評価した。本発明では、◎、○及び△を合格とした。
 ◎:相対値が95以上、100未満
 ○:相対値が90以上、95未満
 △:相対値が75以上、90未満
 ×:相対値が75未満
(耐紫外光性の評価)
 保存前のサンプル(2-1(A)~2-20(A))の輝度半減時間を100としたときの、保存後のサンプル(2-1(B)~2-20(B))の輝度半減時間の相対値を算出し、下記基準により評価した。本発明では、◎、○及び△を合格とした。
 ◎:相対値が95以上、100未満
 ○:相対値が85以上、95未満
 △:相対値が70以上、85未満
 ×:相対値が70未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
 上記IIIに示すとおり、本発明の塗布膜は、保存性に優れていることがわかった。これ
に対し、比較例の塗布膜は、保存性が劣るものであった。
実施例3
≪塗布液の調製≫
[塗布液3-1の調製]
 高純度窒素で満たしたグローブボックス内において、有機EL素子用化合物H-1、H-8、H-14及びH-16のそれぞれ2.0mgを、テロラヒドロフラン(関東化学(
株)製)2.4gに溶解させた。さらに有機EL素子用化合物D-1の1.7mgを加え
て溶解させ、塗布液3-1(0.4質量%)を得た。
[塗布液3-2の調製]
 上記、塗布液3-1の調製において、有機EL素子用化合物H-1、H-8、H-14及びH-16のそれぞれの質量を5.0mgとし、有機EL素子用化合物D-1を4.2mgとした以外は同様にして塗布液3-2(1.0質量%)を得た。
[塗布液3-3の調製]
 上記、塗布液3-1の調製において、有機EL素子用化合物H-8、H-9、H-10
及びH-11に変更した以外は同様にして塗布液3-3を得た。
[塗布液3-4~3-9の調製]
 上記、塗布液3-3の調製において、有機EL素子用化合物の合計の濃度(質量%)を表IVに示すとおり変更した以外は同様にして塗布液3-4~3-9を得た。なお、それぞれの有機EL素子用化合物の含有量の比率は、塗布液3-3と同様になるように溶解させた。
[塗布液3-10の調製]
 上記、塗布液3-3の調製において、溶媒をトルエンに変更し、有機EL素子用化合物(ドーパント)をD-3に変更し、有機EL素子用化合物の合計の濃度(質量%)を表IVに示すとおり変更した以外は同様にして塗布液3-10を得た。
[塗布液3-11及び3-12の調製]
 上記、塗布液3-10の調製において、有機EL素子用化合物の合計の濃度(質量%)を表IVに示す通り変更した以外は同様にして塗布液3-11及び3-12を得た。なお、それぞれの有機EL素子用化合物の含有量の比率は、塗布液3-10と同様になるように溶解させた。
≪塗布液及び塗布膜の評価≫
<塗布液の保存性評価>
 各塗布液について、上記実施例1の評価の「(1)粒径分布の保存性評価の評価」において、保存期間を30日から90日に変更した以外は同様にして評価を行った。粒径分布の保存性は、上述のように保存期間を90日に変更した以外は、上記実施例1の評価の「(1)粒径分布の保存性評価の評価」と同様にして相対値Rと半値幅(Rhw)とを算出し、下記基準によって保存性を評価した。本発明では、◎、○及び△を合格とした。結果を表IVに示す。
(粒径分布の保存性)
 ◎:Rが100以上、105未満
 ○:Rが105以上、110未満
 △:Rが110以上、130未満
 ×:Rが130以上又は半値幅(Rhw)が15nm以上
<塗布膜の保存性評価>
 下記評価方法により、得られた塗布液3-1~3-10を乾燥固化してなる膜(塗布膜)の評価を行った。塗布膜は、実施例2と同様の方法で作製した。
(塗布膜の保存性評価:PLQE)
 前記実施例2のHgXe光源を用いたUV照射試験におけるPLQEと同様にして塗布液の保存前後のPLQEを求め、下記式により評価した。また、評価についても実施例2と同様に、保存前のサンプルのPLQEを100としたときの、保存後のサンプルのPLQEの相対値を算出し、下記基準により評価した。本発明では、◎、○及び△を合格とした。結果は、表IVに示した。
 ◎:相対値が90以上、100未満
 ○:相対値が80以上、90未満
 △:相対値が60以上、80未満
 ×:相対値が60未満
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 上記表IVに示すとおり、本発明の塗布液及び塗布膜は、保存性に優れていることがわかった。これに対し、比較例の塗布液及び塗布膜は、保存性が劣るものであった。また、有機EL素子用化合物が、塗布液全量に対して、0.5~5.0質量%の範囲内であるとき、特に保存性が向上することが分かった。
実施例4
≪有機EL素子の作製≫
 本発明及び比較例の塗布液を乾燥固化してなる膜(塗布膜)を有機機能層として備える有機EL素子を、湿式成膜法により作製した。なお、以下の実施例ではスピンコート法によって有機EL素子を作製しているが、本発明はこれに限られるわけではなく、例えばインクジェット法、ダイコート、フレキソ印刷、などの湿式成膜法(湿式塗布法、ウエット・コーティング法)によって有機機能層を作製してもよい。また、以下の発光層の形成において、比較例の塗布液又は本発明の塗布液を用いた。
[有機EL素子4-1の作製]
 可撓性フィルム上に、第1電極層(陽極)、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極を順に形成した後、封止することで有機EL素子4-1を作製した。
(1.1)ガスバリアー性の可撓性フィルムの作製
 可撓性フィルムとして、ポリエチレンナフタレートフィルム(帝人デュポン社製フィルム、以下、PENと略記する)の第1電極を形成する側の全面に、特開2004-68143号に記載の構成からなる大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、連続して可撓性フィルム上に、SiOxからなる無機物のガスバリアー膜を厚さ500nmとなるように形成し、酸素透過度0.001mL/(m・24h)以下、水蒸気透過度0.001g/(m・24h)以下のガスバリアー性の可撓性フィルムを作製した。
(1.2)第1電極層の形成
 上記作製したガスバリアー性の可撓性フィルム上に、厚さ120nmのITO(インジウム・スズ酸化物)をスパッタ法により成膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、第1電極層(陽極)を形成した。
 なお、パターンは発光面積が50mm平方になるようなパターンとした。
(1.3)正孔注入層の形成
 パターニング後のITO基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、バイエル社製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を、3000rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、層厚30nmの正孔注入層を設けた。
(1.4)正孔輸送層の形成
 この基板を、窒素ガス(グレードG1)を用いた窒素雰囲気下に移し、正孔輸送材料である化合物(HT-1)(Mw=80000)を、クロロベンゼンに0.5%溶解した溶液を、1500rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、160℃で1時間保持し、層厚30nmの正孔輸送層とした。
(1.5)発光層の形成
〈発光層形成用塗布液〉
 有機EL素子用化合物:ホスト化合物(H-8)   45質量部
 有機EL素子用化合物:ドーパント(D-1)   9.0質量部
 溶媒(酢酸ノルマルプロピル)         2200質量部
 有機EL素子用化合物であるホスト化合物(H-8)とドーパント(D-1)を、溶媒(酢酸ノルマルプロピル)に上記割合で溶解させて発光層形成用の塗布液を調製した。次いで、上記発光層形成用塗布液を、2500rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、100℃で30分間保持し層厚40nmの発光層を形成した。なお、塗布中は環境温度を30℃に保持しながら塗布液に乾燥風をあてた。
(1.6)電子輸送層の形成
 続いて、20mgの化合物(ET-1)を、4mLのテトラフルオロプロパノール(TFP)に溶解した溶液を、1500rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、120℃で30分間保持し、層厚30nmの電子輸送層とした。
(1.7)電子注入層及び陰極の形成
 続いて、基板を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムを入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を4×10-5Paまで減圧した後、前記ボートに通電して加熱してフッ化リチウムを0.02nm/秒で前記電子輸送層上に層厚2.0nmの電子注入層を形成した。
 次に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成した。
(1.8)封止
 次に、封止部材として、可撓性の厚さ30μmのアルミニウム箔(東洋アルミニウム株式会社製)に、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(12μm厚)をドライラミネーション用の接着剤(2液反応型のウレタン系接着剤)を用いラミネートした(接着剤層の厚さ1.5μm)ものを準備した。
 次に、上記アルミニウム(陰極)面上に、封止用接着剤として、下記熱硬化性接着剤を、ディスペンサを使用して上記封止部材の接着面(つや面)に、厚さ20μmで均一に塗布した。これを100Pa以下の真空下で12時間乾燥させた。さらに、露点温度が-80℃以下、酸素濃度が0.8ppmの窒素雰囲気下へ移動し、12時間以上乾燥させ、封止用接着剤の含水率を100ppm以下となるように調整した。
 上記熱硬化接着剤としては下記の(A)~(C)を混合したエポキシ系接着剤を用いた。
 (A)ビスフェノールAジグリシジルエーテル(DGEBA)
 (B)ジシアンジアミド(DICY)
 (C)エポキシアダクト系硬化促進剤
 次に、封止部材を、取り出し電極及び電極リードの接合部を覆うようにして密着・配置して、圧着ロールを用いて厚着条件、圧着ロール温度120℃、圧力0.5MPa、装置速度0.3m/minで密着封止して、有機EL素子4-1を作製した。
[有機EL素子4―2の作製]
 有機EL素子4-1の作製で用いた発光層形成用塗布液を、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で密閉して7日間保存した。該保存した発光層形成用発光層用塗布液を用いた以外は有機EL素子4-1の作製と同様にして、有機EL素子4―2を作製した。
[有機EL素子4-3~4-8の作製]
 有機EL素子4-1の作製方法における発光層の形成において、発光層形成用塗布液のホスト化合物及びドーパントを、下記表Vに記載の化合物に変更した発光層形成用塗布液を用いた以外は同様にして、有機EL素子4-3~4-8を作製した。
[有機EL素子4―9の作製]
 有機EL素子4-8の作製で用いた発光層形成用塗布液を、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で密閉して7日間保存した。該保存した発光層形成用発光層用塗布液を用いた以外は有機EL素子4-8の作製と同様にして、有機EL素子4―9を作製した。
[有機EL素子4―10の作製]
 有機EL素子4-8の作製で用いた発光層形成用塗布液を、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で密閉して14日間保存した。該保存した発光層形成用発光層用塗布液を用いた以外は有機EL素子4-8の作製と同様にして、有機EL素子4―10を作製した。
[有機EL素子4-11の作製]
 有機EL素子4-5の作製において、発光層形成用塗布液の作製に際し、ホスト化合物を実施例1で作製した塗布液38(塗布液の作製工程で、超臨界クロマトグラフィー処理(SFC処理)を行っている。)、ドーパントを塗布液31を母液として用いた以外は同様にして有機EL素子4-11を作製した。
 なお、塗布液の作製においては、ホスト化合物とドーパントの質量%比を45:9となるように混合した後、濃縮することで、有機EL素子4-5で用いた塗布液と同じ有機EL素子用化合物の含有量(質量%)の塗布液を作製した。
[有機EL素子4-12の作製]
 有機EL素子4-11の作製で用いた発光層形成用塗布液を、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で密閉して7日間保存した。該保存した発光層形成用塗布液を用いた以外は有機EL素子4-11の作製と同様にして、有機EL素子4-12を作製した。
 [有機EL素子4-13の作製]
 有機EL素子4-11の作製で用いた発光層形成用塗布液を、温度25℃、相対湿度3%以下、圧力101325Pa(1気圧)環境で密閉して14日間保存した。該保存した発光層形成用塗布液を用いた以外は有機EL素子4-11の作製と同様にして、有機EL素子4-13を作製した。
≪有機EL素子の評価≫
 有機EL素子4-1~4-13について、下記(1)及び(2)の各評価を行った。これらの結果は、下記表Vに示す。
(1)発光寿命の測定
 発光寿命の測定は、各有機EL素子を室温25℃、湿度35%RHの条件下で連続駆動させ、分光放射輝度計CS-2000を用いて輝度を測定し、測定した輝度が75%となる時間を寿命の尺度として求めた。駆動条件は、連続駆動開始時に6000cd/mとなる電流値とした。そして、各有機EL素子の発光寿命は、有機EL素子4-1(比較例)の発光寿命を100とする相対値で表した。
(2)電圧変化の測定
 電圧変化の測定は、上記(1)発光寿命の測定において、測定開始から5分後時点での駆動電圧を初期電圧(Vs)とし、輝度が半減した時点での駆動電圧を劣化後電圧(Vf)として算出し、下記式により求めた駆動電圧の変化割合によって評価した。
 式:(駆動電圧の変化割合)={(劣化後電圧(Vf))/(初期電圧(Vs))}×100
 表Vには、下記の基準に則り、電圧の変化割合を示した。本発明では、○を合格とした。
 ◎:駆動電圧の変化割合が1.2未満
 〇:駆動電圧の変化割合が1.2以上、1.5未満
 △:駆動電圧の変化割合が1.5以上、2.0未満
 ×:駆動電圧の変化割合が2.0以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 上記表Vに示すとおり、本発明の塗布膜を用いた有機EL素子は、発光寿命が長く、駆動電圧の変化割合が少ないことがわかった。また、7日又は14日保存した後の本発明の塗布液で形成した塗布膜を用いた有機EL素子も、同様に発光寿命が長く、駆動電圧の変化割合が少ないことがわかった。これに対し、比較例の塗布膜を用いた有機EL素子は、発光寿命及び駆動電圧の変化割合の評価のいずれかについて劣るものであった。
 本発明の塗布液は、保存性に優れ、かつ乾燥して塗布膜にした際に当該塗布膜の保存性及び機能性に優れているため、湿式塗布法で有機エレクトロルミネッセンス素子等の電子デバイスの製造する際の塗布液として用いることができる。
 また、本発明の塗布液の製造方法は、有機エレクトロルミネッセンス素子等の電子デバイスの製造する際の塗布液の製造方法として用いることができる。
 また、本発明の塗布膜は、有機EL素子や光電変換素子を構成する有機機能層に、好適に用いることができる。
 11 超臨界流体
 12 ポンプ
 13 モディファイヤ
 14 インジェクタ
 15 カラム
 16 カラムオーブン
 17 検出器
 18 圧力調整弁
 A 表示部
 B 制御部
 41 ディスプレイ
 53 画素
 55 走査線
 56 データ線
 60 有機EL素子
 61 スイッチングトランジスタ
 62 駆動トランジスタ
 63 コンデンサー
 67 電源ライン

Claims (7)

  1.  複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物と、有機溶媒とを含む塗布液であって、
     前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物のうち少なくとも2種が、互いに異性体の関係にある塗布液。
  2.  前記異性体の関係にある有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の各々の含有量(モル比率)が、それぞれ異なる請求項1に記載の塗布液。
  3.  前記異性体の関係にある有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の異性体数が、3以上である請求項1又は請求項2に記載の塗布液。
  4.  前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物の含有量が、前記塗布液全量に対して、0.5~5.0質量%の範囲内である請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の塗布液。
  5.  請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の塗布液の製造方法であって、
     前記複数種の有機エレクトロルミネッセンス素子用化合物を超臨界又は亜臨界流体に接触させる工程を有する塗布液の製造方法。
  6.  請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の塗布液を乾燥固化してなる膜である塗布膜。
  7.  請求項6に記載の塗布膜を有機機能層として備える有機エレクトロルミネッセンス素子。
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