WO2021230214A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物 Download PDF

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WO2021230214A1
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group
light emitting
layer
display unit
image display
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和博 及川
里美 川邉
孝敏 末松
友香子 ▲高▼
周作 金
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コニカミノルタ株式会社
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10Deposition of organic active material
    • H10K71/12Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H10K71/13Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing
    • H10K71/135Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating using printing techniques, e.g. ink-jet printing or screen printing using ink-jet printing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • 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
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
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    • H05B33/12Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/22Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of auxiliary dielectric or reflective layers

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element, a manufacturing method thereof, a simple display device provided with the organic electroluminescence element, and a printed matter.
  • the present invention relates to an organic electroluminescence element or the like that emits light uniformly.
  • organic EL element As the attractiveness of an organic electroluminescence element (hereinafter, appropriately referred to as “organic EL element”) as a surface emission and a highly efficient light source increases, an organic EL element that satisfies all of higher efficiency, longer life, and lower cost. Is needed.
  • the thin-film deposition method has a problem that the manufacturing cost is high due to the low manufacturing equipment and material utilization efficiency for realizing a high degree of vacuum. Further, in the thin-film deposition method, the number of mixed materials is limited, and it is necessary to change the materials for each layer and stack them while separating their functions. Therefore, the increase in process man-hours and vapor deposition time has led to a further increase in cost.
  • One product that is required to support a wide variety of small quantities at low cost of organic EL elements includes printed matter provided with organic EL elements.
  • Patent Document 1 As a light source of an organic EL element used for such a printed matter, a technique for producing a white light source by simultaneously illuminating a plurality of emission color pixels formed between common electrodes for a white light source is disclosed (for example, , Patent Document 1). This technology can emit light using a single electrode, but since it forms multiple pixels of a fixed color uniformly over the entire surface, it is suitable for finely divided products that correspond to on-demand such as neutral color or partial display. I didn't.
  • Patent Document 2 As another light source, it may be used for a display or signage, and a technique for providing a common light emitting layer over a plurality of pixels to reduce the frequency of mask vapor deposition and standardizing materials is described in Patent Document 2. And Patent Document 3.
  • these technologies function only when the current is controlled for each pixel by the TFT circuit, current concentration occurs in a specific pixel in a configuration in which a common voltage is applied to each pixel using a common electrode, and an accurate image is obtained. Was not displayed.
  • an invention using a common material for the laminated light emitting layer is disclosed, there is a problem that it is not suitable for finely divided production corresponding to on-demand because mask vapor deposition is used.
  • Patent Document 4 describes a guest material by a droplet ejection method after forming a host layer in a solid shape on the entire surface by the wet method. Disclosed is a method for obtaining an organic EL element that does not cause display unevenness by laminating the above.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-313172 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-003735 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-072121 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-192137
  • the present invention has been made in view of the above problems and situations, and the problem to be solved is organic electroluminescence that emits uniformly over the entire surface without current concentration even in a dot-emitting image having a simple configuration using a common power supply and electrodes. It is an object of the present invention to provide a luminescence element, a method for manufacturing the element, a simple display device provided with the luminescence element, and a printed matter.
  • the present inventor has the light-emitting image display unit having a plurality of light-emitting pixels, and the plurality of light-emitting pixels have a common electrode and a common electrode. It has been found that an organic electroluminescence element having a common host compound can be used to obtain an organic electroluminescence element that emits light uniformly over the entire surface without current concentration even in a dot emission image having a simple configuration using a common power source and electrodes.
  • An organic electroluminescence device having at least a pair of electrodes, which are an anode and a cathode facing each other, and an image display unit sandwiched between the electrodes on a substrate.
  • the image display unit is composed of a light emitting image display unit and a non-light emitting image display unit.
  • the light emitting image display unit has at least a hole transport layer and a light emitting layer containing a host compound and a light emitting dopant adjacent to the hole transport layer.
  • the emission image display unit has a plurality of emission pixels having the emission layer, and the emission image display unit has a plurality of emission pixels.
  • An organic electroluminescence element wherein the plurality of light emitting pixels have a common electrode and a common host compound, and the light emitting dopant is contained in the anode-side interface of the light emitting layer.
  • the organic electroluminescence element according to item 1 wherein the host compound is composed of a plurality of types of host compounds, and the composition ratios of the plurality of types of host compounds are equal in the plurality of light emitting pixels.
  • the first to first items are characterized by containing two or more kinds of light emitting dopants in which the difference in energy level between the lowest empty orbital of the host compound and the lowest empty orbital of the light emitting dopant is within ⁇ 0.4 eV.
  • the organic electroluminescence element according to any one of items up to item 3.
  • the first to first items are characterized by containing three or more kinds of light emitting dopants in which the difference in energy level between the lowest empty orbital of the host compound and the lowest empty orbital of the light emitting dopant is within ⁇ 0.4 eV.
  • the organic electroluminescence element according to any one of items up to item 3.
  • X represents O, S or NR 9 .
  • R 9 is a hydrogen atom, a heavy hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an arylalkyl group, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, and a non-aromatic heterocycle. Represents a group or a substituent represented by the following general formula (2).
  • R 1 to R 8 are hydrogen atom, deuterium atom, halogen atom, cyano group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, acyl group, amino group, silyl group, phosphine oxide group and aromatic charcoal, respectively. It represents a hydrogen ring group, an aromatic heterocyclic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a substituent represented by the following general formula (2). At least one of R 1 to R 9 represents a substituent represented by the following general formula (2). R 1 to R 9 may be the same or different from each other, and may further have a substituent. ]
  • L represents an alkylene group, an alkenylene group, an o-phenylene group, an m-phenylene group, a p-phenylene group, an amide group or a divalent aromatic heterocyclic group, respectively, and is further substituted. It may have a group.
  • n represents an integer of 1 to 8. When n represents an integer of 2 or more, L of 2 or more may be the same as or different from each other.
  • R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl fluoride group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group or a non-aromatic group.
  • L and R represents an alkylene group or an alkyl group.
  • L and R may be the same or different from each other, but they may be linked to each other to form a ring. No. ]
  • a simple display device comprising the organic electroluminescence device according to any one of the items 1 to 12.
  • a printed matter comprising the organic electroluminescence element according to any one of the items 1 to 12.
  • a step of forming the non-emission image display unit by a wet process other than an inkjet printing method or an inkjet printing method and A method for manufacturing an organic electroluminescence element, which comprises a step of forming the luminescent image display unit by an inkjet printing method.
  • an organic electroluminescence element that emits light uniformly over the entire surface without current concentration even in a dot emission image having a simple configuration using a common power supply and electrodes, a manufacturing method thereof, a simple display device provided with the organic electroluminescence element, and a simple display device provided with the organic electroluminescence element.
  • Printed matter can be provided.
  • the emission pixels are formed from different materials containing individually optimized host compounds and emission dopants that emit red, green, and blue (RGB)
  • the voltage per constant current density is the lowest and highest.
  • the red (R) emission which has a narrow energy level gap (difference) from the occupied orbit, has the lowest voltage
  • the blue (B) emission has the highest voltage.
  • the current density and the voltage (JV) curve usually do not overlap.
  • it is not necessary to align the (JV) curves because the current values can be individually controlled by the transistor circuit even if the (JV) curves of each element are not aligned.
  • the effect of the present invention is likely to be exhibited when the light emitting layer is formed into a film by a droplet ejection method such as inkjet.
  • the film is formed by the droplet ejection method, the mixture of the substrate and the ejected droplets is more remarkable than when the film is formed by thin film deposition or spin coating, and it is more susceptible to the influence of current concentration. Even in such a case, it is possible to emit light uniformly without causing current concentration in a part of the light. Further, it is presumed that inks of different emission colors can be superposed to form a mixed color image, the number of ink heads can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 1 Cross-sectional view showing an example of a partition wall (bank) Schematic cross-sectional view of the organic EL element of the present invention
  • Conceptual diagram showing that the light emitting image display unit is arranged in a dot shape
  • Schematic diagram showing an example of a single-pass method (line head method) inkjet recording device applicable to the method for manufacturing an organic EL element of the present invention.
  • Bottom view showing the arrangement of nozzles at the bottom of each head
  • the organic electroluminescence element of the present invention is an organic electroluminescence element having at least a pair of facing electrodes and an image display unit sandwiched between the electrodes on a substrate, and the image display unit is a light emitting image.
  • the emission image display unit is composed of a display unit and a non-luminescence image display unit, and the emission image display unit has at least a hole transport layer and a light emitting layer containing a host compound and a light emitting dopant adjacent to the hole transport layer, and the light emission.
  • the image display unit has a plurality of light emitting pixels having the light emitting layer, the plurality of light emitting pixels have a common electrode and a common host compound, and the light emitting dopant is located at the anode side interface of the light emitting layer. Is contained. This feature is a technical feature common to or corresponding to the following embodiments.
  • the host compound is composed of a plurality of types of host compounds and the composition ratios of the plurality of types of host compounds are the same in the plurality of light emitting pixels. It is preferable from the viewpoint of reducing the difference between the luminance and the equal current voltage of each emission color.
  • the above-mentioned crystallization suppressing effect is improved by containing three or more kinds of light emitting dopants in which the difference in energy level between the lowest empty orbital of the host compound and the lowest empty orbital of the light emitting dopant is within ⁇ 0.4 eV. It is preferable from the viewpoint of improving carrier conduction and further reducing the equal current-voltage difference of each emission color.
  • the light emitting dopant contains both a fluorescent light emitting dopant and a phosphorescent light emitting dopant, not only the trap of the carrier is suppressed and the equal current voltage difference of each light emitting color is reduced, but also a plurality of colors are used. It is preferable from the viewpoint that the fluctuation value of the chromaticity when the ink is mixed is linear and the emission color can be easily designed.
  • the host compound is a compound having a structure represented by the general formula (1) from the viewpoint of achieving both the effects of suppressing crystallization and reducing the equal current-voltage difference of each of the target emission colors. ..
  • the atom content ratio (N / C) of nitrogen to carbon is 0.06 or less because the host-host interaction can be appropriately adjusted and carrier trapping due to oligomer formation can be suppressed. , It is preferable from the viewpoint that the effect of reducing the equal current-voltage difference of each target emission color can be easily obtained.
  • the energy level of the highest occupied molecular orbital of the host compound is -5.3 eV or more from the viewpoint of reducing the hole injection barrier and the hole trap and reducing the equal current voltage difference of each emission color. Further, it is more preferably ⁇ 5.1 eV or higher.
  • the plurality of light emitting pixels are composed of four or more color light emitting pixels from the viewpoint that the effect of suppressing current concentration on a specific pixel can be easily obtained. More preferably, the light emitting pixel is composed of five or more color light emitting pixels.
  • the simple display device of the present invention is characterized by comprising the organic electroluminescence element of the present invention.
  • the printed matter of the present invention is characterized by incorporating the organic electroluminescence element of the present invention.
  • the non-emission image display unit in the formation of the light emitting image display unit and the non-emission image display unit, is formed by an inkjet printing method or an inkjet printing method other than the inkjet printing method. It is characterized by having a step of forming by the wet process of the above and a step of forming the light emitting image display unit by an inkjet printing method.
  • the organic electroluminescence element of the present invention is an organic electroluminescence element having at least a pair of facing electrodes and an image display unit sandwiched between the electrodes on a substrate, and the image display unit is a light emitting image.
  • the emission image display unit is composed of a display unit and a non-luminescence image display unit, and the emission image display unit has at least a hole transport layer and a light emitting layer containing a host compound and a light emitting dopant adjacent to the hole transport layer, and the light emission.
  • the image display unit has a plurality of light emitting pixels having the light emitting layer, the plurality of light emitting pixels have a common electrode and a common host compound, and the light emitting dopant is located at the anode side interface of the light emitting layer. Is contained.
  • the “image display unit” includes a “emission image display unit” and a “non-emission image display unit”.
  • the “light emitting image display unit” has a “light emitting pixel” which is a “light emitting layer”, and the “light emitting pixel” refers to a minimum element that expresses color information (color tone and gradation) by emitting light.
  • the aggregate is the “emission image display unit”.
  • the "light emitting pixel” is also referred to as a “light emitting dot", a “dot emission image” or simply a "dot”.
  • non-emission image display unit is a portion other than the “emission image display unit” constituting the organic EL element, and in the present invention, it is preferable to form a partition wall (hereinafter, also referred to as "bank”) or the like. be.
  • anode-side interface of the light emitting layer in the present invention means the interface of the light emitting layer on the anode side with respect to the light emitting layer and in contact with all the functional layers including the anode.
  • anode-side interface of the light emitting layer in the present invention means the interface of the light emitting layer on the anode side with respect to the light emitting layer and in contact with all the functional layers including the anode.
  • the organic electroluminescence device of the present invention (hereinafter referred to as an organic EL device) has at least a pair of facing electrodes and an image display unit sandwiched between the electrodes on a substrate.
  • the image display unit is composed of a light emitting image display unit and a non-light emitting image display unit, and the light emitting image display unit is at least adjacent to the hole transport layer and the hole transport layer. It has a light emitting layer containing a host compound and a light emitting dopant, the light emitting image display unit has a plurality of light emitting pixels having the light emitting layer, and the plurality of light emitting pixels have a common electrode and a common host. It is characterized by having a compound and containing the electroluminescent dopant at the anode-side interface of the electroluminescent layer.
  • the organic EL device of the present invention has a light emitting image display unit composed of at least a hole transport layer and a light emitting layer adjacent to the hole transport layer between the anode and the cathode.
  • the light emitting layer contains one or more kinds of host compounds and one or more kinds of light emitting dopants
  • the light emitting image display unit is composed of a plurality of light emitting pixels
  • the plurality of light emitting pixels are common electrodes and. It is characterized by having a common host compound.
  • the light emitting image display unit of the present invention is formed of a dot light emitting image, and the dot light emitting image is partitioned by a partition wall structure which is a non-light emitting image display unit, and further, the partition wall is formed. Is preferably an insulating layer.
  • the light emitting layer according to the present invention When forming the light emitting layer according to the present invention in a dot shape, it is desirable that the light emitting layer can be patterned.
  • a printing method using a mask having a patterning opening may be used, but a non-contact method is preferable from the viewpoint of less damage to the non-light emitting layer. Further, the dispenser method or the inkjet printing method is more preferable from the viewpoint that high resolution is possible.
  • the volume of the discharged solution containing the luminescent dopant is 10 ⁇ L or less, preferably 100 pL or less.
  • the size of the dots is preferably in the range of 30 to 300 ⁇ m as a circle-equivalent particle size when measured based on an optical micrograph (plan view) taken from the main light emitting surface side of the light emitting layer.
  • Non-light emitting image display unit The image display unit of the organic EL element of the present invention is composed of a light emitting image display unit and a non-light emitting image display unit. It is preferable that the non-emission image display unit is divided by a partition wall (bank) or the like that functions as an electrically insulating layer.
  • the "insulating property" as used in the present invention means a property that does not easily conduct electricity, and in the present invention, it means that the material does not have conductivity when used alone, and more specifically, an insulating dielectric material is used. It can be obtained by producing the bank using the bank and measuring the degree of motility by impedance spectroscopy (see Phys. Rev. B60, R8489).
  • the mobility ( ⁇ ) should be 1.0 ⁇ 10 -9 or less when the room temperature (25 ° C) and the square root (E 1/2 ) of the electric field are 800 (V / cm) 1/2. Is defined as "insulation" in the present invention.
  • the organic EL element of the present invention preferably has a bank as a non-emission image display portion on the surface of the base material.
  • the "bank” is a "bulkhead” provided on the surface of the base material.
  • the bank is formed on the peripheral edge of the area to be coated such as the liquid containing the material constituting the organic EL element on the surface of the base material, and is coated with the liquid or the like containing the material constituting the coated organic EL element. It has a role of preventing outflow to the outside of the coating area and a role of having electrical insulation.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a base material having a bank.
  • the region on the surface of the base material 1 separated by the bank 2 is the concave portion 2a of the bank, and the convex portion 2b of the bank is provided on the surface of the bank.
  • a light emitting image display unit according to the present invention is formed in the recess 2a.
  • the height of the bank is not particularly limited as long as it is possible to prevent the outflow of the applied ink and the like, but it is preferably in the range of 1.1 to 2.5 ⁇ m. A more preferable range is 1.5 to 2.5 ⁇ m.
  • the polysiloxane skeleton contains an organic-inorganic hybrid polymer having an organic group other than at least one alkyl group. By having at least one organic group other than the alkyl group in the polysiloxane structure, it is possible to obtain a luminescent image display unit having excellent solvent resistance and peeling resistance.
  • Organic-inorganic hybrid polymer structure As the organic group other than the alkyl group of the organic-inorganic hybrid polymer used in the present invention, a known substituent can be used without particular limitation, and for example, an aryl group, an araalkyl group, a cycloalkyl group, an amino group, an imino group, etc. can be used.
  • Acryloyl group, epoxy group or isocyanate group are preferable. Of these, the acryloyl group is particularly preferable.
  • polysiloxane structure examples include polysiloxanes (including polysilsesquioxane) having a Si—O—Si bond.
  • the polysiloxane can include [R 3 SiO 1/2 ], [R 2 SiO], [RSiO 3/2 ], and [SiO 2 ] as general structural units.
  • R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, a methyl group (Me), an ethyl group, a propyl group, etc.), an aryl group (for example, a phenyl group (Ph), etc.), an unsaturated alkyl.
  • polysiloxane structures include [PhSiO 3/2 ], [MeSiO 3/2 ], [HSiO 3/2 ], [MePhSiO], [Ph 2 SiO], [PhViSiO], [ViSiO 3/2]. ] (Vi represents a vinyl group), [MeHSiO], [MeViSiO], [Me 2 SiO], [Me 3 SiO 1/2 ] and the like. Mixtures and copolymers of polysiloxane can also be used.
  • Binder resin For the insulating layer, in addition to the organic-inorganic hybrid polymer used in the present invention, a binder resin can be used as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the binder resin include cellulose derivatives such as cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate phthalate and cellulose nitrate, polyvinyl acetate, polystyrene, polycarbonate, polyvinyl terephthalate, copolybutylene / tele / isophthalate and the like.
  • Polyvinyl alcohol derivatives such as polyester, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, polyvinyl benzal, norbornene polymers containing norbornene compounds, polymethylmethacrylate, polyethylmethacrylate, polypropyltylmethacrylate, polybutylmethacrylate, poly.
  • Acrylic resins such as methyl acrylate or copolymers of acrylic resins and other resins can be used, but are not particularly limited to these exemplified resin materials. Among these, cellulose derivatives and acrylic resins are preferable, and acrylic resins are most preferably used.
  • the binder resin contains an insulating metal oxide.
  • the insulating metal oxide is not particularly limited, but alumina, zirconia, titania, silica, magnesia or niobium are preferable from the viewpoint of chemical stability and physical stability.
  • An insulating solid solution containing at least one of them in the composition can be exemplified.
  • metal oxides having a specific dielectric constant of 100 or more are preferable, and examples thereof include rutile-type titanium oxide (TiO 2 ), zirconate oxide (ZrO), niobium pentoxide (Nb 2 O 3 ), and titanate. barium (BaTiO 3), strontium titanate (SrTiO 3), lead titanate (PbTiO3) or barium zirconate titanate (BaTi0.5Zr 0.5 O 3), lead zirconate titanate (PbTi 0.5 Zr 0.5 O 3) etc.
  • Insulating metal oxide represented by the composition formula MTi 1-x Zr x O 3 (M is a divalent metal element, x is 0 or more and less than 1.0), or hydrates thereof, and further, these. Examples thereof include an insulating solid solution containing at least one of them in the composition.
  • the insulating layer is formed by the following method.
  • a base material As a base material, a 0.5 mm glass base material (EagleXG manufactured by Corning Inc.) was alkaline-cleaned, and then a photosensitive polyimide (manufactured by Merck & Co., Ltd.) containing 30% by mass of titanium oxide was applied by a spin coating method. Prebake the ring for 120 seconds at 60 ° C. Next, the pattern is exposed in the photo step, developed with tetramethylammonium hydroxide (abbreviation: TMAH), and rinsed with pure water to form a bank having an opening.
  • TMAH tetramethylammonium hydroxide
  • the polar fluoride solvent means a solvent containing a fluorine atom in the solvent molecule, having a relative permittivity of 3 or more and a solubility in water at 25 ° C. of 5 g / L or more.
  • the boiling point of the polar fluoride solvent is preferably in the range of 50 to 200 ° C.
  • the temperature By setting the temperature to 50 ° C. or higher, the occurrence of unevenness due to the heat of vaporization during drying of the coating film can be more reliably suppressed.
  • the temperature By setting the temperature to 200 ° C. or lower, the solvent can be dried quickly, and the solvent content in the formed layer is reduced, so that the crystal growth in the layer can be suppressed more reliably, and the solvent escape route is rough. Therefore, the density can be improved and the current efficiency can be increased. More preferably, it is in the range of 70 to 150 ° C.
  • the water content of the polar fluorinated solvent is better as it is smaller because it becomes a quencher of light emission even if it is a very small amount, and it is preferably 100 ppm or less, and more preferably 20 ppm or less.
  • the content of impurities other than water in the polar fluorinated solvent is also good as it is less than 100 ppm because it causes a quencher of light emission, bubbles and a factor of deterioration of film quality after drying even if it is a very small amount. It is preferably 20 ppm or less, and more preferably 20 ppm or less.
  • Impurities other than water include oxygen, inert gases such as nitrogen, argon and carbon dioxide, and inorganic compounds or metals brought in from catalysts, adsorbents and appliances used during preparation and purification.
  • polar fluorinated solvent for example, fluorinated alcohol, fluorinated acrylate, fluorinated methacrylate, fluorinated ester, fluorinated ether or fluorinated hydroxyalkylbenzene, fluorinated amine are preferable, and fluorinated alcohol, fluorinated ester or fluoride is preferable.
  • Ether is more preferable, and fluoroalcohol is further preferable from the viewpoint of solubility and drying property.
  • the number of carbon atoms of the fluoroalcohol is preferably 3 to 5 from the viewpoint of boiling point and solubility of the material.
  • Examples of the fluorine substitution position include the position of hydrogen in the case of alcohol, and the fluorination rate may be such that the solubility of the layer material is not impaired and is fluorinated to the extent that the lower layer material is not eluted. Is desirable.
  • fluoroalcohol examples include 1H, 1H-pentafluoropropanol, 6- (perfluoroethyl) hexanol, 1H, 1H-heptafluorobutanol, 2- (perfluorobutyl) ethanol (FBEO), 3- (perfluoro).
  • fluoroether examples include hexafluorodimethyl ether, perfluorodimethoxymethane, perfluorooxetane, perfluoro-1,3-dioxolane, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,3,3-tetra. Fluoropropyl ether and the like can be mentioned.
  • fluoride ester examples include methyl perfluorobutyrate, ethyl perfluorobutyrate, methyl perfluoropropionate, methyl difluoroacetate, ethyl difluoroacetate, and methyl-2-trifluoromethyl-3,3,3-. Examples thereof include trifluoropropionate.
  • the content of the insulating compound in the coating liquid for forming the insulating layer is preferably in the range of 0.05 to 10% by mass, and the content of the polar fluoride solvent is preferably in the range of 90 to 99.95% by mass.
  • the polar fluorinated solvent may be a mixed solvent of two or more kinds of polar fluorinated solvents as long as it does not dissolve the light emitting layer material, or a mixture of the polar fluorinated solvent and a solvent other than the polar fluorinated solvent. It may be a solvent.
  • a mixed solvent of fluorinated alcohol and alcohol can be used.
  • the content of the polar fluorinated solvent is preferably 50% by mass or more.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an organic EL element constituting the light emitting image display unit according to the present invention.
  • the organic EL element (emission image unit) 10 includes a base material 11, an anode 12, a hole injection layer 13, a hole transport layer 14, a light emitting layer 15, an electron transport layer 16, an electron injection layer 17, and a cathode 18 in this order. ing.
  • the light emitting layer 15 contains a common host compound and emits light to the blue (B) light emitting pixels 21 and the green (G) that emit blue (B) between the insulating layers (banks) 2.
  • the organic EL element 10 has a green (G) light emitting pixel 22 and a red (R) light emitting pixel 23 that emits light in red (R).
  • the area from the hole injection layer to the electron injection layer is also referred to as an "organic functional layer".
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing that the light emitting image display unit is arranged in a dot shape.
  • the light emitting layer 15 (light emitting region) is arranged in a dot shape, and lines composed of a plurality of dots and various types are used. From the viewpoint of image display, it is preferable that they are arranged so that a figure can be drawn. Further, it is also preferable that the dots are formed and arranged as minute pixels that cannot be visually recognized as dots when the image in the image display device is viewed by a normal visual observation method.
  • the configuration of the organic functional layer of the organic EL device is not limited to the configuration example shown in FIG. 2, and for example, the following configuration can be mentioned as a layer configuration of a typical element configuration.
  • Base material The material of the base material used for the organic EL element is not particularly limited, and examples thereof include glass, quartz, and a resin film. Particularly preferred is a resin film that imparts flexibility to the organic EL element and can be incorporated in printed matter or the like.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate (cellulose acetate propionate).
  • CAP cellulose acetate phthalate
  • cellulose esters such as 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, polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyallylates, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Examples thereof include films such as cycloolefin resins such as Apel (trade name, manufactured by Mitsui Kagaku Co., Ltd.).
  • a gas barrier film may be formed on the surface of the resin film by a film of an inorganic substance or an organic substance or a hybrid film of both of them.
  • Gas barrier films measured water vapor permeability by the method based on JIS K 7129-1992 (25 ⁇ 0.5 °C , humidity (90 ⁇ 2)% RH) is 0.01g / (m 2 ⁇ 24h) or less It is preferably a gas barrier film.
  • the oxygen permeability measured in compliance with the method provided in JIS K 7126-1987 is, 1 ⁇ 10 -3 mL / ( m 2 ⁇ 24h ⁇ atm) or less
  • the water vapor permeability is, 1 ⁇ 10 -5 g / (m 2 ⁇ 24h) is preferably a high gas barrier film of the following.
  • the material that forms the gas barrier film may be any material that has a function of suppressing the infiltration of water, oxygen, and the like.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride and the like can be used.
  • the stacking order of the inorganic layer and the organic layer is not particularly limited, but it is preferable to stack the inorganic layer and the organic layer alternately a plurality of times.
  • the method for forming the gas barrier film is not particularly limited, and for example, vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma weight. Legal, plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, coating method and the like can be used. For example, the method by the atmospheric pressure plasma polymerization method as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-68143 is preferable.
  • the light emitting layer is at least adjacent to the hole transport layer, contains a host compound and a light emitting dopant, and is composed of a single layer or a plurality of layers.
  • the present invention is characterized in that the light emitting dopant is contained in the anode side interface of the light emitting layer.
  • hole transport layer is provided adjacent to the light emitting layer, but other hole blocking layer (hole barrier layer), electron injection layer (cathode buffer layer), electron blocking layer (electron barrier layer) or holes.
  • hole blocking layer hole barrier layer
  • electron injection layer cathode buffer layer
  • electron blocking layer electron blocking layer
  • an injection layer anode buffer layer or the like may be appropriately provided as a layer constituting the organic EL element.
  • Each of these layers can be formed by known materials and methods as long as the provisions of the present invention are satisfied.
  • the light emitting layer is a layer that provides a place where electrons and holes injected from an electrode or an adjacent layer are recombined and emit light via excitons.
  • the light emitting layer contains a light emitting dopant (a light emitting dopant compound, a dopant compound, also simply referred to as a dopant) and a host compound (a matrix material, a light emitting host compound, also simply referred to as a host).
  • the light emitting layer material constituting the light emitting layer may be a polymer or a small molecule. It is preferable to form the small molecule material by the coating mold because the variation in color mixing is reduced.
  • the molecular weight may be a compound of 3000 or less. By using a compound having a molecular weight of 3000 or less, the solubility in a solvent is improved.
  • the molecular weight is preferably 500 or more.
  • the molecular weight of the light emitting dopant and the host compound used as the light emitting layer material is not particularly limited, but the light emitting layer according to the present invention has a dibenzofuran ring, a dibenzothiophene ring or a carbazole ring, and has an alkyl group. , Preferably contains a compound having no alkenyl group, alkynyl group or arylalkyl group.
  • the film thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but is preferably 50 nm or more, and more preferably 70 nm or more, from the viewpoint of the distance between the recombination region and the electron transport layer. Further, from the viewpoint of the drive voltage, it is preferably 150 nm or less.
  • the method for forming the light emitting layer is not particularly limited, and can be formed by, for example, a conventionally known vacuum vapor deposition method, a wet method, or the like. Above all, from the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the organic EL element, it is preferable to form the organic EL element by a wet method.
  • wet method examples include spin coating method, casting method, inkjet printing method, printing method, die coating method, blade coating method, roll coating method, dispenser method, spray coating method, curtain coating method, and LB method (Langmuir-Blojet). , Langmuir Bloodgett method)) and the like can be used.
  • a method applicable to a roll-to-roll method such as a die coating method, a roll coating method, a dispenser method, and an inkjet printing method is preferable from the viewpoint of easy to obtain a homogeneous thin film and high productivity.
  • the inkjet printing method will be described later.
  • examples of the liquid medium for dissolving or dispersing the light emitting layer material include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene and mesitylene. , Aromatic hydrocarbons such as cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin and dodecane, and organic solvents such as dimethylformamide (DMF) and dimethylsulfoxide (DMSO) can be used.
  • ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone
  • fatty acid esters such as ethyl acetate
  • halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene and mesitylene.
  • Aromatic hydrocarbons such as cyclohe
  • the light emitting layer material when the light emitting layer material is dispersed in the liquid medium, it can be dispersed by a dispersion method such as ultrasonic waves, high shear force dispersion or media dispersion.
  • the light emitting layer As a method for forming the light emitting layer, it is possible to apply either in the atmosphere or under an inert gas. In the case of the atmosphere, there is an advantage that the variation in chromaticity is reduced because the degree of atmospheric deterioration of the host compound is uniform.
  • the depositing conditions thereof are varied according to kinds of materials used, generally boat temperature 50 ⁇ 450 ° C. range, vacuum 10 -6 ⁇ 10 -2 Pa range, deposition rate 0 It is desirable to appropriately select a range of 0.01 to 50 nm / sec, a substrate temperature of -50 to 300 ° C., a layer thickness of 0.1 nm to 5 ⁇ m, and preferably a range of 5 to 200 nm.
  • Emission Dopant There are two types of light emission methods for organic EL elements: "phosphorescence emission” that emits light when returning from the triplet excited state to the ground state, and “fluorescent emission” that emits light when returning from the singlet excited state to the ground state. There is.
  • triplet exciters When excited by an electric field such as an organic EL element, triplet exciters are generated with a 75% probability and singlet excitors are generated with a 25% probability, so phosphorescence emission is more luminescent than fluorescence emission. It is possible to increase the efficiency and it is an excellent method to realize low power consumption.
  • the light emitting dopant used for the "phosphorescence emission” and “fluorescence emission” includes a fluorescence emission dopant (also referred to as a fluorescence dopant or a fluorescent compound) or a phosphorescence emission dopant (a phosphorescence dopant or a phosphorescence compound). ) Is preferably used.
  • the concentration of the light emitting dopant in the light emitting layer can be arbitrarily determined based on the specific dopant used and the requirements of the device.
  • the concentration of the light emitting dopant may be contained at a uniform concentration with respect to the layer thickness direction of the light emitting layer, or may have an arbitrary concentration distribution.
  • the light emitting layer may contain a plurality of types of light emitting dopants.
  • a combination of dopants having different structures or a combination of a fluorescent light emitting dopant and a phosphorescent light emitting dopant may be used. This makes it possible to obtain an arbitrary emission color.
  • the light emitting layer of the present invention is characterized in that a light emitting dopant is contained in the anode side interface of the light emitting layer.
  • the ink may be mixed with the host in advance to form a film, or a host layer may be formed and then a dopant liquid may be applied to allow the ink to penetrate to the anode side interface of the light emitting layer.
  • the method may be used. With such a distribution, holes are directly injected into the light emitting dopant, and the recombination probability, that is, the luminous efficiency can be increased.
  • the layer in contact with the anode side of the light emitting layer may or may not be present, and is not particularly limited, and the anode, hole injection layer, and hole transport layer described later can be used.
  • the distribution state of the light emitting dopant in the light emitting layer is in the direction perpendicular to the substrate (depth) by dynamic secondary ion mass spectrometry, static secondary ion mass spectrometry, argon cluster ion beam X-ray photoelectron spectroscopy, or the like. It can be known by analyzing the composition of the light emitting layer. Specifically, the distribution of compounds in the light emitting layer can be observed on the nanometer order by analyzing the presence or absence of metal elements specific to phosphorescent light emitting materials and specific mass fragments or hetero elements in organic compounds. Can be done.
  • the "lowest unoccupied molecular orbital” may be referred to as LUMO (lowest unoccupied molecular orbital)
  • the "highest occupied molecular orbital” may be referred to as HOMO (highest occupied molecular orbital).
  • LUMO lowest unoccupied molecular orbital
  • HOMO highest occupied molecular orbital
  • a molecular orbital calculation software using B3LYP as a general function and 6-31G (d) as a basis function is used as a calculation method. It can be calculated by using it, and the software is not particularly limited, and it can be calculated in the same manner by using any of them.
  • Gaussian 09 (Revision C.01, MJ Frisch, et al, Gaussian, Inc., 2010.) manufactured by Gaussian, USA was used as the software for calculating the molecular orbital.
  • the ionization potential can also be determined by a method of direct measurement by photoelectron spectroscopy. For example, using the low-energy electron spectroscope "Model AC-2" manufactured by RIKEN Keiki Co., Ltd., Alternatively, a method known as ultraviolet photoelectron spectroscopy can be preferably used.
  • a method of adding a band gap derived from the energy of the absorption edge measured by the spectroscopic absorption method to the ionization potential directly measured by the above photoelectron spectroscopy, or a method of directly measuring the electron affinity by back-photoelectron spectroscopy can be preferably used. can.
  • the phosphorescent dopant is a compound in which light emission from the excited triplet is observed, specifically, a compound that emits phosphorescent light at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescent quantum yield is 0 at 25 ° C. It is a compound of 0.01 or more.
  • the preferable phosphorescent quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorus photon yield can be measured by the method described on page 398 (1992 edition, Maruzen) of Spectroscopy II of the 4th edition Experimental Chemistry Course 7. Phosphorus photon yield in solution can be measured using various solvents.
  • the phosphorescent dopant used in the light emitting layer may be any solvent as long as the phosphorescent quantum yield (0.01 or more) can be achieved.
  • the phosphorescent dopant can be appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • Specific examples of known phosphorescent dopants that can be used in the present invention include compounds described in the following documents.
  • a preferable phosphorescent dopant includes an organometallic complex having Ir as a central metal. More preferably, a complex containing at least one coordination mode of a metal-carbon bond, a metal-nitrogen bond, a metal-oxygen bond, and a metal-sulfur bond is preferable.
  • the fluorescent dopant is a compound capable of emitting light from the excited singlet, and is not particularly limited as long as light emission from the excited singlet is observed.
  • Fluorescent dopants include, for example, anthracene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, fluorentene derivatives, perylene derivatives, fluorene derivatives, arylacetylene derivatives, styrylarylene derivatives, styrylamine derivatives, arylamine derivatives, boron complexes, coumarin derivatives, etc.
  • Examples thereof include pyran derivatives, cyanine derivatives, croconium derivatives, squalium derivatives, oxobenzanthracene derivatives, fluorescein derivatives, rhodamine derivatives, pyrylium derivatives, perylene derivatives, polythiophene derivatives, and rare earth complex compounds.
  • TTA Excited Triplet-Triplet-triplet Disappearance
  • the TADF method which is another high-efficiency fluorescent emission, is a method that can solve the problems of TTA.
  • Fluorescent compounds have the advantage of being able to design an infinite number of molecules as described above. That is, among the molecularly designed compounds, there are compounds in which the energy level difference between the triplet excited state and the singlet excited state (hereinafter, appropriately abbreviated as “ ⁇ E ST ”) are extremely close to each other. do.
  • Examples of compounds that emit delayed fluorescence as fluorescent dopants are International Publication No. 2011/156793, JP-A-2011-213643, JP-A-2010. -93181A, Patent No. 5366106, International Publication No. 2013/161437, International Publication No. 2016/158540, etc. can be mentioned, but the present invention is not limited thereto.
  • the fact that the light emitting dopant contains both the fluorescent light emitting dopant and the phosphorescent light emitting dopant not only suppresses carrier trapping and reduces the equal current voltage difference of each light emitting color. It is preferable from the viewpoint that the fluctuation value of the chromaticity when a plurality of colors of ink are mixed is linear and the emission color can be easily designed.
  • QD-OLED quantum dot-containing organic light emitting element
  • the inorganic light emitting device (QLED) containing quantum dots for example, the contents described in JP-A-2015-156637 and JP-A-2018-0782279 can be referred to.
  • the light emitting layer according to the present invention may be a layer containing a perovskite compound.
  • the "perovskite compound” means a compound having a perovskite structure.
  • the perovskite compound is preferably a perovskite compound (a perovskite compound having an organic-inorganic hybrid structure) in which an organic substance and an inorganic substance are constituent elements of the perovskite structure.
  • the perovskite compound has a structure represented by the following general formula (a) from the viewpoint of photoelectric conversion efficiency.
  • R represents an organic molecule.
  • M represents a metal atom.
  • X represents a halogen atom or a chalcogen atom.
  • R is an organic molecule, and it is preferable that it is a molecule represented by C l N m X n (all l, m and n represent positive integers).
  • R is methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine, dimethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dipentylamine, dihexylamine, trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, Tributylamine, tripentylamine, trihexylamine, ethylmethylamine, methylpropylamine, butylmethylamine, methylpentylamine, hexylmethylamine, ethylpropylamine, ethylbutylamine, imidazole, azole, pyrrole, aziridine, azirin, azetidine, Examples thereof include azeto, imidazoline, carbazole and ions thereof (for example, methylammonium (CH 3 NH 3 ) and the like), phenethylammonium and the like.
  • Examples thereof include aze
  • methylamine, ethylamine, propylamine, butylamine, pentylamine, hexylamine and their ions and phenethylammon are preferable, and methylamine, ethylamine, propylamine and these ions are more preferable.
  • M is a metal atom, and leads, tin, zinc, titanium, antimony, bismuth, nickel, iron, cobalt, silver, copper, gallium, germanium, magnesium, calcium, indium, aluminum, manganese, chromium, molybdenum, uropyum, etc. Can be mentioned. These elements may be used alone or in combination of two or more.
  • X is a halogen atom or a chalcogen atom, and examples thereof include chlorine, bromine, iodine, sulfur, and selenium. These elements may be used alone or in combination of two or more.
  • the halogen atom is preferable because the inclusion of the halogen atom in the structure makes the perovskite compound soluble in an organic solvent and can be applied to an inexpensive printing method or the like. Further, iodine is more preferable because the energy band gap of the organic-inorganic perovskite compound is narrowed.
  • the host compound is a compound mainly responsible for charge injection and transport in the light emitting layer, and its own light emission is not substantially observed in the organic EL device.
  • the organic EL element of the present invention is characterized in that a plurality of light emitting pixels have a common electrode and a common host compound, but the host compound is composed of a plurality of types of host compounds, and the plurality of light emitting compounds are emitted. It is preferable that the composition ratios of the plurality of host compounds are equal in the pixels. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the transfer of electric charges, and it is possible to improve the efficiency of the organic EL device.
  • a compound conventionally used in an organic EL device can be used.
  • it may be a low molecular weight compound, a high molecular weight compound having a repeating unit, or a compound having a reactive group such as a vinyl group or an epoxy group.
  • Tg glass transition temperature
  • the glass transition point (Tg) is a value obtained by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Colorimetry).
  • the host compound can exist stably in all active species in the cationic radical state, the anionic radical state, and the excited state, and does not cause chemical changes such as decomposition and addition reaction, and further. It is preferred that the host molecules do not move at the ongstrom level in the layer over time of energization.
  • the host compound that can be used in the present invention is not particularly limited, and a compound conventionally used in an organic EL device can be used.
  • the diazacarbazole derivative means that at least one carbon atom of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is replaced with a nitrogen atom.) And the like.
  • a compound having hole transporting ability and electron transporting ability, preventing the wavelength of light emission from being lengthened, and having a high Tg as described above is preferable.
  • a conventionally known host compound may be used alone or in combination of two or more.
  • a plurality of types of host compounds it is possible to adjust the transfer of electric charges, and it is possible to improve the efficiency of the organic EL device.
  • a plurality of conventionally known compounds it is possible to mix different emission colors, and thus an arbitrary emission color can be obtained.
  • the host compound used in the present invention may be a low molecular weight compound, a high molecular weight compound having a repeating unit, or a low molecular weight compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (polymerizable host compound). Often, one or more such compounds may be used.
  • the host compound of the present invention a host compound that dissolves in a non-halogen solvent is preferable, and an ester solvent is more preferable. This is because a halogen solvent has a problem of dissolving the lower layer thereof. Further, the molecular weight of the host compound is preferably 1000 or less because it is easily dissolved.
  • the light emitting layer according to the present invention contains two or more kinds of light emitting dopants in which the energy level difference between the LUMO of the host compound and the LUMO of the light emitting dopant is within ⁇ 0.4 eV. Not only does it prevent the formation of energy levels and lead to a lower voltage of the entire light emitting element, but when multiple light emitting parts with different light emitting colors are provided, the entire image part is made more uniform without the current concentrating on a specific image part. It is preferable from the viewpoint that it can emit light, and it is more preferable to contain 3 or more kinds.
  • Gaussian09 software manufactured by Gaussian which is the above-mentioned commercially available software, can be used, and optimization is performed using the density functional theory (B3LYP) as the calculation method and 6-31G * as the basis function.
  • B3LYP density functional theory
  • ⁇ HOMO of host compound It is preferable that the energy level of the host compound HOMO) is ⁇ 5.3 eV or more from the viewpoint of reducing the hole injection barrier and the hole trap and reducing the equal current voltage difference of each emission color. Further, it is more preferable that the energy level of HOMO of the host compound is ⁇ 5.1 eV or higher.
  • the software Gaussian09 software manufactured by Gaussian can be used for the calculation.
  • ⁇ N / C ratio of host compound In the HOMO of the host compound, when the atomic content ratio (N / C) of nitrogen to carbon is 0.06 or less, the interaction between the host and the host can be appropriately adjusted, and carrier trap due to oligomer formation can be suppressed. Therefore, it is preferable from the viewpoint that the effect of reducing the equal current-voltage difference of each target emission color can be easily obtained. More preferably, it is 0.03 or less.
  • the host compound used in the present invention is preferably a compound having a structure represented by the following general formula.
  • the light emitting layer is preferably formed by using a coating liquid containing a compound having a structure represented by the following general formula (1).
  • X represents O, S or NR 9 .
  • R 9 is a hydrogen atom, a heavy hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an arylalkyl group, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, and a non-aromatic heterocycle. Represents a group or a substituent represented by the following general formula (2).
  • R 1 to R 8 are hydrogen atom, deuterium atom, halogen atom, cyano group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, acyl group, amino group, silyl group, phosphine oxide group and aromatic charcoal, respectively. It represents a hydrogen ring group, an aromatic heterocyclic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, a non-aromatic heterocyclic group or a substituent represented by the following general formula (2). At least one of R 1 to R 9 represents a substituent represented by the following general formula (2). R 1 to R 9 may be the same or different from each other, and may further have a substituent. ]
  • L represents an alkylene group, an alkenylene group, an o-phenylene group, an m-phenylene group, a p-phenylene group, an amide group or a divalent aromatic heterocyclic group, respectively, and is further substituted. It may have a group.
  • n represents an integer of 1 to 8. When n represents an integer of 2 or more, L of 2 or more may be the same as or different from each other.
  • R is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl fluoride group having 1 to 20 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group or a non-aromatic group.
  • L and R represents an alkylene group or an alkyl group.
  • L and R may be the same or different from each other, but they may be linked to each other to form a ring. No. ]
  • examples of the alkyl group represented by R 1 to R 9 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a (t) butyl group, a pentyl group, a hexyl group and an octyl group.
  • Examples of the alkenyl group represented by R 1 to R 9 include those having one or more double bonds in the above alkyl group, and more specifically, a vinyl group, an allyl group and 1-. Examples thereof include a propenyl group, an isopropenyl group, a 2-butenyl group, a 1,3-butadienyl group, a 2-pentenyl group, a 2-hexenyl group and the like.
  • Examples of the alkynyl group represented by R 1 to R 9 include an ethynyl group, an acetylenyl group, a 1-propynyl group, a 2-propynyl group (propargyl group), a 1-butynyl group, a 2-butynyl group, and a 3-.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring group (also referred to as an aryl group) represented by R 1 to R 9 include a phenyl group, a p-chlorophenyl group, a mesityl group, a trill group, and a xylyl group.
  • examples thereof include a group, a naphthyl group, an anthryl group, an azrenyl group, an acenaphthenyl group, a fluorenyl group, a phenanthryl group, an indenyl group, a pyrenyl group, a biphenylyl group and the like.
  • Examples of the aromatic heterocyclic group represented by R 1 to R 9 include a pyridyl group, a pyrimidinyl group, a frill group, a pyrrolyl group, an imidazolyl group, a benzoimidazolyl group, a pyrazolyl group, a pyrazinyl group and a triazolyl group (for example).
  • examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group represented by R 1 to R 9 include a cycloalkyl group (for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc.) and a cycloalkoxy group (for example, cyclopentyl).
  • a cycloalkyl group for example, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc.
  • a cycloalkoxy group for example, cyclopentyl.
  • cycloalkylthio group eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.
  • tetrahydronaphthalene ring 9,10-dihydroanthracene ring, biphenylene ring, etc.
  • Examples of the non-aromatic hydrocarbon ring group represented by R 1 to R 9 include an epoxy ring, an aziridine ring, a thiirane ring, an oxetane ring, an azetidine ring, a thietan ring, a tetrahydrofuran ring, a dioxolan ring and a pyrrolidine ring.
  • Pyrazolidine ring imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiaziridine ring, ⁇ -caprolactone ring, ⁇ -caprolactum ring, piperidine ring, hexahydropyridazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine ring, morpholine ring, tetrahydro Pyran ring, 1,3-dioxane ring, 1,4-dioxane ring, trioxane ring, tetrahydrothiopyran ring, thiomorpholine ring, thiomorpholin-1,1-dioxide ring, pyranose ring, diazabicyclo [2,2,2] -A monovalent group derived from an octane ring, a phenoxazine ring, a pheno
  • examples of the alkoxy group represented by R 1 to R 8 include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an isopropoxy group, a butoxy group, a pentyloxy group, a hexyloxy group, and 2-.
  • Examples of the acyl group represented by R 1 to R 8 include an acetyl group, an ethylcarbonyl group, a propylcarbonyl group, a pentylcarbonyl group, a cyclohexylcarbonyl group, an octylcarbonyl group, a 2-ethylhexylcarbonyl group, and a dodecylcarbonyl group.
  • Examples of the amino group represented by R 1 to R 8 include an amino group, an ethyl amino group, a dimethyl amino group, a butyl amino group, a cyclopentyl amino group, a 2-ethylhexyl amino group, a dodecyl amino group and an anilino group. Examples thereof include a naphthylamino group and a 2-pyridylamino group.
  • Examples of the silyl group represented by R 1 to R 8 include a trimethylsilyl group, a triisopropylsilyl group, a triphenylsilyl group, a phenyldiethylsilyl group and the like.
  • Examples of the phosphine oxide group represented by R 1 to R 8 include a diphenylphosphine oxide group, a ditrilphosphine oxide group, a dimethylphosphine oxide group, a dinaphthylphosphine oxide group, and 9,10-dihydro-9-oxa.
  • -10-Phosphine oxide-10-oxide group and the like can be mentioned.
  • examples of the arylalkyl group represented by R 9 include a benzyl group, a phenethyl group, a diphenylmethyl group, a 1,1-diphenylethyl group, a 1,2-diphenylethyl group and a tolyl group. , Ethylphenyl group and the like.
  • each independently has an alkyl group for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group.
  • alkyl group for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group.
  • Isopropyl group (t) butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, benzyl group, etc.
  • cycloalkyl group eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.
  • Alkenyl group eg, vinyl group, allyl group, etc.
  • alkynyl group eg, propargyl group, etc.
  • aromatic hydrocarbon group also referred to as aryl group, for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group
  • Ginyl group, etc. halogen atom (eg, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, fluorine atom, etc.), alkoxy group (eg, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group) , Dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (eg, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio).
  • alkoxy group eg, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group
  • Ureid group eg, methyl ureido group, ethyl ureido group, pentyl ureido group, cyclohexyl ureido group, octyl ureido group, dodecyl ureido group, phenyl ureido group, naphthyl ureido group, 2-pyridyl amino ureido Group, etc.), acyl group (eg, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, etc.), Ureid group (eg, methyl ureido group, ethyl
  • acyloxy group eg, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.
  • amide group eg, methylcarbonylamino
  • ethylcarbonylamino group dimethylcarbonylami No group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.
  • carbamoyl group For example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylamin
  • alkylphosphino group or arylphosphino group (dimethylphosphino group, diethylphosphino group, dicyclohexylphosphino group, methylphenylphosphino group, diphenylphosphino group, dinaphthylphosphino group, di (2-pyridyl) ) Phosphino group), alkylphosphoryl group or Arylphosphoryl group (dimethylphosphoyl group, diethylphosphoryl group, dicyclohexylphosphoryl group, methylphenylphosphoryl group, diphenylphosphoryl group, dinaphthylphosphoryl group, di (2-pyridyl) phosphoryl group), alkylthiophosphoryl group or arylthiophosphoryl group (dimethyl) Represents any group selected from thiophosphoryl group, diethylthiophosphoryl group, dicyclohexylthiophosphoryl group, methylphenylthiophosphoryl
  • examples of the alkylene group represented by L include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a propylene group, a butylene group, a butane-1,2-diyl group, a hexylene group and the like. ..
  • Examples of the alkenylene group represented by L include a vinylene group, a propenylene group, a butenylene group, a pentenylene group, a 1-methylbinylene group, a 1-methylpropenylene group, a 2-methylpropenylene group and a 1-methylpen.
  • Examples thereof include a tenylene group, a 3-methylpentenylene group, a 1-ethylbinylene group, a 1-ethylpropenylene group, a 1-ethylbutenylene group, a 3-ethylbutenylene group and the like.
  • Examples of the amide group represented by L include a methylcarbonylamino group, an ethylcarbonylamino group, a dimethylcarbonylamino group, a propylcarbonylamino group, a pentylcarbonylamino group, a cyclohexylcarbonylamino group and a 2-ethylhexylcarbonylamino group. , Octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group and the like.
  • divalent aromatic heterocyclic group represented by L is derived from, for example, those listed as the aromatic heterocyclic groups represented by R 1 to R 9 in the above general formula (1).
  • a divalent group can be mentioned.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R is, for example, the alkyl group represented by R 1 to R 9 in the above general formula (1). Among them, groups having 1 to 20 carbon atoms can be mentioned.
  • Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 20 carbon atoms represented by R include a group in which the hydrogen atom of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is replaced with a fluorine atom.
  • the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms represented by R for example, among those listed as the alkoxy groups represented by R 1 to R 8 in the above general formula (1), the number of carbon atoms is 1 to 1 to 20. There are 20 groups.
  • Examples of the aromatic hydrocarbon ring group, aromatic heterocyclic group or non-aromatic hydrocarbon ring group represented by R include aromatic hydrocarbons represented by R 1 to R 9 in the above general formula (1). Examples include ring groups, aromatic heterocyclic groups or non-aromatic hydrocarbon ring groups.
  • the substituents that L and R may further have are, for example, the same as the substituents that R 1 to R 9 may have in the above general formula (1). Things can be mentioned.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer is also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer may be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the electron transport layer is preferably formed by using a coating liquid containing the electron transport material described below. Further, it is preferable that the coating liquid contains the polar fluorinated solvent. It is preferable that the solubility in the polar fluorinated solvent decreases in the order of the material of the electron transport layer, the material of the insulating layer, and the material of the light emitting layer.
  • the electron transport material used for the electron transport layer may have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
  • any conventionally known compound can be selected and used.
  • metal complexes such as a fluorene derivative, a carbazole derivative, an azacarbazole derivative, an oxadiazole derivative, a triazole derivative, a silol derivative, a pyridine derivative, a pyrimidine derivative, and an 8-quinolinol derivative can be mentioned.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those whose terminals are substituted with an alkyl group, a sulfonic acid group, or the like can also be preferably used as an electron transport material.
  • carbazole derivatives Among these, carbazole derivatives, azacarbazole derivatives, pyridine derivatives and the like are preferable in the present invention, and azacarbazole derivatives are more preferable.
  • the electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a spin coating method, a casting method, a printing method including an inkjet printing method, or an LB method, and is preferable. It can be formed by a wet process using a coating liquid containing the above-mentioned electron transport material and a fluoroalcohol solvent.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually in the range of about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably in the range of 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a one-layer structure composed of one or more of the above materials.
  • an electron transport layer having a high n property doped with impurities as a guest material can also be used.
  • Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175, J. Am. Apple. Phys. , 95, 5773 (2004) and the like.
  • the electron transport layer in the present invention preferably contains an alkali metal salt of an organic substance.
  • the type of organic substance is not particularly limited, but grate, acetate, propionic acid, butyrate, valerate, capronate, enanthate, caprilate, oxalate, malonate, succinate. , Hydrate, phthalate, isophthalate, terephthalate, salicylate, pyruvate, lactate, malate, adipate, mesylate, tosilate, benzenesulfonate.
  • grate Preferably grate, acetate, propionate, butyrate, valerate, capronate, enanthate, caprylate, oxalate, malonate, succinate, benzoate, more preferably.
  • the type of alkali metal of the alkali metal salt of the organic substance is not particularly limited, but examples thereof include Na, K, Cs and Li, preferably K and Cs, and more preferably Cs.
  • Examples of the alkali metal salt of the organic substance include a combination of the organic substance and the alkali metal, preferably Li formate, K formic acid, Na formate, Cs formate, Li acetate, K acetate, Na acetate, Cs acetate, Li propionate, and the like.
  • the content of these dope materials is preferably in the range of 1.5 to 35% by mass, more preferably in the range of 3 to 25% by mass, and most preferably in the range of 5 to 15% by mass with respect to the electron transport layer to be added. It is in the range of%.
  • the hole transport layer is composed of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. Further, the hole transport layer may be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has any of hole injection or transport and electron barrier property, and may be either an organic substance or an inorganic substance.
  • triazole derivative, oxadiazole derivative, imidazole derivative, polyarylalkane derivative, pyrazoline derivative, pyrazolone derivative, phenylenediamine derivative, arylamine derivative, amino-substituted chalcone derivative, oxazole derivative, styrylanthracene derivative, fluorenone derivative, hydrazone derivative examples thereof include a stillben derivative, a silazane derivative, an aniline-based copolymer, a conductive polymer oligomer and a thiophene oligomer.
  • the hole transport material As the hole transport material, the above-mentioned ones can be used, but porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds can be used, and in particular, aromatic tertiary amine compounds can be used. preferable.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds are N, N, N', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminophenyl, N, N'-diphenyl-N, N'-.
  • Inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as hole injection materials and hole transport materials.
  • the hole transport layer is formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an inkjet printing method, and an LB method. be able to.
  • the thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually in the range of about 5 nm to 5 ⁇ m, preferably in the range of 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a one-layer structure composed of one kind or two or more kinds of the above materials.
  • the p property can be enhanced by doping the material of the hole transport layer with impurities.
  • impurities include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, JP-A-2001-102175 and J. Mol. Apple. Phys. , 95, 5773 (2004) and the like.
  • the injection layer (hole injection layer and electron injection layer) is a layer provided between the electrode and the light emitting layer in order to reduce the driving voltage and improve the emission brightness.
  • the details are described in Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) of Volume 2, “Published by NTS Co., Ltd., November 30, 1998), and the hole injection layer and the electron injection layer. There is.
  • the injection layer can be provided as needed. If it is a hole injection layer, it may be present between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and if it is an electron injection layer, it may be present between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer.
  • a phthalocyanine layer typified by copper phthalocyanine
  • examples thereof include an oxide layer typified by vanadium oxide, an amorphous carbon layer, and a polymer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
  • the electron injection layer is preferably a very thin film, and the layer thickness is preferably in the range of 1 nm to 10 ⁇ m, although it depends on the constituent materials.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense.
  • the electron blocking layer is made of a material that has a function of transporting holes and has a significantly small ability to transport electrons. By blocking electrons while transporting holes, the probability of recombination between electrons and holes is improved. Can be made to. Further, the structure of the hole transport layer can be used as an electron blocking layer as needed.
  • the layer thickness of the hole blocking layer applied to the present invention is preferably in the range of 3 to 100 nm, and more preferably in the range of 5 to 30 nm.
  • anode As the anode in the organic EL element, a metal having a large work function (4 eV or more), an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof as an electrode material is preferably used. Specific examples of such an electrode material include metals such as Au and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2, ZnO, and IZO. Further, a material such as IDIXO (In 2 O 3- ZnO) that is amorphous and can produce a transparent conductive film may be used.
  • a thin film may be formed by forming a thin film of these electrode materials by a method such as thin film deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method. If pattern accuracy is not required so much (about 100 ⁇ m or more).
  • a pattern may be formed through a mask having a desired shape during vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • a coatable substance such as an organic conductive compound
  • a wet film forming method such as a printing method or a coating method can also be used.
  • the film thickness depends on the material, but is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably in the range of 10 to 200 nm.
  • cathode a metal having a small work function (4 eV or less) (referred to as an electron-injectable metal), an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof as an electrode material is used.
  • electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O). 3 ) Examples include mixtures, silver, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injectable metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this for example, a magnesium / silver mixture.
  • a magnesium / aluminum mixture, a magnesium / indium mixture, an aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixture, a lithium / aluminum mixture, silver, aluminum and the like are suitable.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as a cathode is several hundred ⁇ / sq.
  • the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably in the range of 50 to 200 nm.
  • the emission brightness is improved if either the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent.
  • a transparent or translucent cathode can be produced by producing the above metal on the cathode having a thickness of 1 to 20 nm and then producing the conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the cathode. By applying this, it is possible to manufacture an element in which both the anode and the cathode have transparency.
  • Examples of the sealing means used for sealing the organic EL element of the present invention include a method of adhering a sealing member, an electrode, and a supporting base material with an adhesive.
  • the sealing member may be arranged so as to cover the display area of the organic EL element, and may be intaglio-shaped or flat-plate-shaped. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • glass plates examples include glass plates, polymer plates / films, metal plates / films, and the like.
  • the glass plate include soda lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer plate examples include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, polysulfone and the like.
  • metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium and tantalum.
  • a polymer film or a metal film can be preferably used because the organic EL element can be made into a thin film.
  • Sandblasting, chemical etching, etc. are used to process the sealing member into a concave shape.
  • the adhesive include acrylic acid-based oligomers, photocurable and thermosetting adhesives having a reactive vinyl group of methacrylic acid-based oligomers, and moisture-curable adhesives such as 2-cyanoacrylic acid ester. be able to.
  • heat and chemical curing type such as epoxy type can be mentioned.
  • hot melt type polyamide, polyester and polyolefin can be mentioned.
  • a cation-curable type ultraviolet-curable epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • the desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • the adhesive may be applied to the sealed portion by using a commercially available dispenser or by printing as in screen printing.
  • the electrode and the organic functional layer are coated on the outside of the electrode on the side facing the supporting base material with the organic functional layer sandwiched therein, and an inorganic or organic material layer is formed in contact with the supporting base material to form a sealing film.
  • the material for forming the film may be any material having a function of suppressing infiltration of a material that causes deterioration of the element such as moisture and oxygen, and for example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride or the like may be used. can.
  • the method for forming these films is not particularly limited, and is, for example, vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster-ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma.
  • a polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method and the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is injected into the gap between the sealing member and the display region of the organic EL element.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is injected into the gap between the sealing member and the display region of the organic EL element.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is injected into the gap between the sealing member and the display region of the organic EL element.
  • an inert gas such as nitrogen or argon or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil is injected into the gap between the sealing member and the display region of the organic EL element.
  • a vacuum such as a hygroscopic compound can be enclosed inside.
  • hygroscopic compound examples include metal oxides (eg, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, etc.) and sulfates (eg, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate, etc.).
  • metal oxides eg, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, etc.
  • sulfates eg, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate, etc.
  • metal halides eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide, etc.
  • perchlorates eg barium perchlorate
  • Magnesium perchlorate, etc. anhydrous salts are preferably used for sulfates, metal halides and perchlorates.
  • a protective film or a protective plate may be provided on the outside of the sealing film or the sealing film on the side facing the supporting base material with the organic functional layer sandwiched in order to increase the mechanical strength of the device.
  • the mechanical strength thereof is not necessarily high, so it is preferable to provide such a protective film and a protective plate.
  • a glass plate, a polymer plate / film, a metal plate / film, etc. similar to those used for the above-mentioned sealing can be used, but the polymer film is lightweight and thin. It is preferable to use.
  • the organic EL element emits light inside a layer having a higher refractive index than air (within a refractive index of about 1.6 to 2.1), and only about 15 to 20% of the light generated in the light emitting layer is emitted. It is generally said that it cannot be taken out.
  • a method for improving the efficiency of light extraction for example, a method of forming irregularities on the surface of a transparent substrate to prevent total reflection at the interface between the transparent substrate and the air (for example, US Pat. No. 4,774,435), the substrate.
  • a method of improving efficiency by providing light-collecting property for example, JP-A-63-314795
  • a method of forming a reflective surface on a side surface of an element for example, JP-A 1-220394
  • a method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the light emitter and the light emitter for example, Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • a method of introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the substrate and the light emitter, which has a lower refractive index than the substrate a method of introducing a flat layer having a refractive index (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-202827), a method of forming a diffraction lattice between layers (including, between the substrate and the outside world) of a substrate, a transparent electrode layer, or a light emitting layer (inclusive). Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-283751) and the like.
  • these methods can be used in combination with the organic EL element, but a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or a substrate and a transparent electrode layer.
  • a method of forming a diffraction grating between any layer (including between the substrate and the outside world) of the light emitting layer can be preferably used.
  • the light emitted from the transparent electrode has a higher efficiency of being taken out to the outside as the refractive index of the medium is lower.
  • the low refractive index layer examples include airgel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally in the range of about 1.5 to 1.7, it is preferable that the low refractive index layer has a refractive index of about 1.5 or less. Further, it is preferably 1.35 or less.
  • the thickness of the low refractive index medium is at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer diminishes when the thickness of the low refractive index medium becomes about the wavelength of light and the film thickness of the electromagnetic wave exuded by evanescent enters the substrate.
  • the method of introducing a diffraction grating in the interface where total reflection occurs or in any medium is characterized by a high effect of improving the light extraction efficiency.
  • This method is generated from the light emitting layer by utilizing the property that the diffraction lattice can change the direction of light to a specific direction different from the diffraction by so-called Bragg diffraction such as first-order diffraction and second-order diffraction.
  • Bragg diffraction such as first-order diffraction and second-order diffraction.
  • the light that cannot go out due to total reflection between the layers is diffracted by introducing a diffraction lattice into either layer or in the medium (inside the transparent substrate or transparent electrode). , Trying to get the light out.
  • the diffraction grating to be introduced has a two-dimensional periodic refractive index. This is because the light emitted by the light emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating that has a periodic refractive index distribution only in one direction, only the light traveling in a specific direction is diffracted. The light extraction efficiency does not increase so much.
  • the refractive index distribution a two-dimensional distribution
  • the light traveling in all directions is diffracted, and the light extraction efficiency is improved.
  • the position where the diffraction grating is introduced may be one of the layers or in the medium (inside the transparent substrate or the transparent electrode), but it is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated.
  • the period of the diffraction grating is preferably in the range of about 1/2 to 3 times the wavelength of the light in the medium.
  • the arrangement of the diffraction grating it is preferable that the arrangement is repeated two-dimensionally, such as a square lattice shape, a triangular lattice shape, and a honeycomb lattice shape.
  • the organic EL element of the present invention is processed so as to provide a structure on a microlens array, for example, on the light extraction side of a support substrate (base material), or by combining with a so-called condensing sheet, for example, in a specific direction.
  • a so-called condensing sheet for example, in a specific direction.
  • a quadrangular pyramid having a side of 30 ⁇ m and an apex angle of 90 degrees is arranged two-dimensionally on the light extraction side of the support substrate.
  • One side is preferably in the range of 10 to 100 ⁇ m. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated and it is colored, and if it is too large, the thickness becomes thick, which is not preferable.
  • the condensing sheet for example, a light-collecting sheet that has been put into practical use as an LED backlight of a liquid crystal display device can be used.
  • a luminance increasing film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Ltd. can be used.
  • the shape of the prism sheet may be, for example, a base material having a ⁇ -shaped stripe having an apex angle of 90 degrees and a pitch of 50 ⁇ m, or a shape having a rounded apex angle and a random change in pitch. It may have a different shape or other shape.
  • a light diffusing plate / film may be used in combination with a condensing sheet in order to control the light emission angle from the organic EL element.
  • a diffusion film (lighted up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
  • the anode 12 is formed on the base material 11.
  • the insulating layer 2 is formed on the anode 12, and the hole injection layer 13 and the hole transport layer 14 are formed in the recesses of the insulating layer 2 in this order.
  • the light emitting layer 15 is formed by using the coating liquid for forming the light emitting layer.
  • the electron transport layer 16 is formed on the light emitting layer 15.
  • the electron injection layer 17 and the cathode 18 are formed on the electron transport layer 16.
  • the anode 12 and the cathode 18 form a common electrode for the light emitting layer.
  • the blue (B) light emitting pixel 21, the green (G) light emitting pixel 22 and the red (R) light emitting pixel 23 are formed.
  • the light emitting pixels include four colors (B, G, R and W (white)), five colors (B, G, R, W (white), LB). It is also preferable to have a configuration of (mixing of B and G) and O (mixing of G and R).
  • the method for forming each layer other than the light emitting layer and the electron transport layer constituting the organic EL element 10 may be any method such as a wet method, thin film deposition, or sputtering. Further, the formation of the light emitting layer and the electron transport layer is not limited to the wet method, and a method such as thin film deposition or sputtering may be used. However, from the viewpoint of cost, it is preferable to use a wet method for any of the layers constituting the organic EL element 10.
  • the element after forming the cathode 18 is sealed (not shown).
  • the sealing means used for sealing the element known members and methods can be used.
  • the organic EL element 10 can be manufactured as described above.
  • the method for manufacturing the organic EL element of the present invention is not particularly limited, but in the formation of the light emitting image display unit and the non-light emitting image display unit according to the present invention, the non-light emitting image display unit is subjected to an inkjet printing method or an inkjet printing method. It is preferable to have a step of forming by a wet process other than the above, and a step of forming the luminescent image display unit by an inkjet printing method.
  • the organic EL element of the present invention it is preferable to form the organic EL element by a wet method, and the organic functional layer according to the present invention is formed by coating using a dispenser or an inkjet printing method using an inkjet head. Is more preferable.
  • a particularly preferable method is an inkjet printing method.
  • Liquid media used in the inkjet printing method include, for example, ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, isopropyl acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate and 3-methoxybutyl acetate, and halogenation of dichlorobenzene and the like.
  • Aromatic hydrocarbons such as hydrocarbons, toluene, xylene, mesitylene, cyclohexylbenzene, non-fluorinated alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, trifluoroethanol (TFEO), tetrafluoropropanol (TFPO), hexa.
  • Fluoroalcohols such as fluoropropanol (HFPO), aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin and dodecane, and organic solvents such as DMF and DMSO can be used, but the point of suppressing the amount of solvent contained in the device is suppressed.
  • a solvent having a boiling point in the range of 50 ° C. to 180 ° C. is preferably used.
  • the dispersion method it can be dispersed by a dispersion method such as ultrasonic wave, high shear force dispersion or media dispersion.
  • the solvent content contained in the organic EL device is in the range of 0.01 to 1 ⁇ g / cm 2.
  • the organic film becomes sparse, which causes a high voltage when driving the device , and when it is 1 ⁇ g / cm 2 or more, it causes substance diffusion and aggregation of luminescent material when driving the device, which is low. Efficiency and short drive life will be achieved.
  • the content of these solvents can be determined by heated desorption gas spectroscopy.
  • the organic functional layer and the transparent electrode according to the present invention are particularly preferably formed by an inkjet printing method.
  • the inkjet head used in the inkjet printing method may be an on-demand method or a continuous method.
  • the discharge method includes an electric-mechanical conversion method (for example, single cavity type, double cavity type, bender type, piston type, shared mode type, shared wall type, etc.) and an electric-heat conversion method (for example, thermal).
  • Specific examples include an inkjet type, a bubble jet (registered trademark) type, etc.), an electrostatic suction method (for example, an electric field control type, a slit jet type, etc.), and a discharge method (for example, a spark jet type, etc.).
  • 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. It is more preferably in the range of 2 to 50 pL from the viewpoint of less coating unevenness and high printing speed.
  • the volume of the ink droplet can be appropriately adjusted by adjusting the applied voltage or the like.
  • the print 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 thickness, the volume of ink droplets, and the like.
  • the wet 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.
  • the effect of the present invention is more pronounced in the range of about 5 ⁇ m.
  • the wet thickness can be calculated from the coating area, the printing resolution and the volume of the ink droplet.
  • Inkjet printing methods include one-pass printing and multi-pass printing.
  • the one-pass printing method is a method of printing a predetermined print area with 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 in which nozzles are arranged side by side over a width equal to or larger than the desired coating pattern width.
  • a wide head having at least the width of each coating pattern may be used.
  • FIG. 3 shows a conceptual diagram showing that the light emitting pixels 21 to 23 are arranged in a dot shape when viewed from a direction perpendicular to the surface of the organic EL element 10.
  • the position of each dot may be in a regular permutation or in a staggered arrangement. Above all, a staggered arrangement is more preferable.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of a single-pass method (line head method) inkjet recording device applicable to the method for manufacturing an organic EL element of the present invention.
  • 100 is a line head type head unit, and ejects inks having different hues (for example, inks containing compounds that emit red (R), green (G), and blue (B) colors). It is preferably composed of heads 102 to 104, and the nozzle pitch of each head is preferably about 360 dpi.
  • the dpi in the present invention represents the number of dots per 2.54 cm.
  • the base material 1 is fed out from the transport mechanism 101 in the direction of the arrow in a state of being laminated in a roll shape.
  • FIG. 4B is a bottom view showing the arrangement of nozzles at the bottom of each head.
  • the head 102, the head 103, and the nozzles N of the head 104 have a staggered arrangement shifted by half a pitch, respectively. With such a head configuration, a more precise image can be formed.
  • FIG. 4C is a schematic diagram showing an example of the head unit configuration.
  • a head unit HU in which a plurality of head Hs are arranged in a staggered arrangement so as to cover the entire width of the base material 1.
  • a coating liquid (ink) containing an organic functional material or the like forming an organic functional layer and a solvent is sequentially ejected as ink droplets onto the base material 1 to form a light emitting layer or an organic functional layer.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-140017 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-01227, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-058171, JP-A-2014-097644, JP-A-2015. -142979, JP2015-142980, JP2016-002675, JP2016-002682, JP2016-107401, JP2017-109476, JP2017-177626
  • An inkjet head having the configuration described in the publication can be appropriately selected and applied.
  • tandem type organic EL element examples include, for example, US Pat. No. 6,337,492, US Pat. No. 7,420,203, US Pat. No. 7,473,923, US Pat. No. 6,872,472, US Patent. Japanese Patent No. 6107734, US Pat. No. 6,337,492, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-228712, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-24791, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-49393, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-49394, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006- 49396, 2011-96679, 2005-340187, 4711424, 3496681 Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • the organic EL element of the above-described embodiment is a surface emitter, it can be used as various light sources.
  • lighting devices such as household lighting and interior lighting, backlights for clocks and liquid crystals, lighting for signage advertisements, light sources for traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, etc.
  • Examples include a light source of an optical sensor. It is also useful as a color display that takes advantage of its flexibility.
  • the organic EL element of the present invention is a simple display device, it can be finely divided according to on-demand, and it is possible to provide a printed matter having an organic EL element built-in.
  • the structure of the light emitting dopant used in the examples is shown below.
  • an atmospheric pressure plasma discharge treatment apparatus having the configuration described in JP-A-2004-68143 was used on the entire surface of the polyethylene naphthalate film (manufactured by Teijin DuPont, hereinafter abbreviated as PEN) on the side where the anode is formed.
  • PEN polyethylene naphthalate film
  • an inorganic gas barrier layer made of SiO x was formed so as to have a layer thickness of 500 nm. Accordingly, the oxygen permeability of 0.001mL / (m 2 ⁇ 24h) or less, to produce a water vapor permeability of 0.001g / (m 2 ⁇ 24h) flexible substrate having the gas barrier properties.
  • ITO indium tin oxide
  • a coating liquid was applied using an inkjet head manufactured by Konica Minolta (MEMS head 1pL) so as to form four coating patterns of squares having a side of 100 ⁇ m at intervals of 10 ⁇ m.
  • MEMS head 1pL Konica Minolta
  • the coating liquid triethylene glycol monobutyl ether was used.
  • the base material coated with the coating liquid was liquefied.
  • Argon gas was used as the discharge gas and oxygen gas was used as the reactive gas, and the gas was supplied at 25 ° C. and 1 L / (min ⁇ cm).
  • the power source used for plasma generation was PHF2-K manufactured by Haiden Research Institute, and plasma was generated by applying a voltage of about 2 kV.
  • the coating liquid was removed by cleaning the surface of the base material that had been liquefied using a dry ice blasting machine manufactured by Air Water Inc. As a result, a substrate having a pattern of a parent liquid region and a liquid repellent region was obtained.
  • a pattern of a parent liquid region and a liquid repellent region was formed on the base material after the above-mentioned step.
  • % And 20% propylene glycol were added, the ink was prepared, and the ink was applied to the parent liquid region. After drying at 120 ° C. for 30 minutes, it was irradiated with ultraviolet rays for 5 minutes and cured to form a bank. These bank walls were formed in a grid pattern with a width of 10 ⁇ m.
  • the substrate on which the hole injection layer was formed was transferred to a nitrogen atmosphere using nitrogen gas (grade G1), and coated by an inkjet printing method using a coating liquid for forming a hole transport layer having the following composition. After air-drying, the mixture was held at 130 ° C. for 30 minutes to form a hole transport layer having a layer thickness of 30 nm.
  • an inkjet head MEMS head 1pL manufactured by Konica Minolta Co., Ltd. was used.
  • the base material on which the light emitting layer was formed was applied by an inkjet printing method using a coating liquid for forming an electron transport layer having the following composition and an inkjet head (MEMS head 1pL) manufactured by Konica Minolta, and naturally dried. Later, it was held at 80 ° C. for 30 minutes to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.
  • MEMS head 1pL inkjet head
  • the substrate was attached to the vacuum deposition apparatus without exposure to the atmosphere.
  • a molybdenum resistance heating boat containing sodium fluoride and potassium fluoride was attached to a vacuum vapor deposition apparatus, and the vacuum chamber was depressurized to 4 ⁇ 10 -5 Pa. Then, the boat was energized and heated, and sodium fluoride was deposited on the electron transport layer at 0.02 nm / sec to form a thin film having a film thickness of 1 nm. Similarly, potassium fluoride was deposited on a sodium fluoride thin film at 0.02 nm / sec to form an electron-injected layer having a layer thickness of 1.5 nm.
  • a flexible aluminum foil with a thickness of 30 ⁇ m (manufactured by Toyo Aluminum K.K. Co., Ltd.) is bonded to a layer thickness of 1.5 ⁇ m using a two-component reaction type urethane adhesive for dry lamination.
  • An agent layer was provided, and a 12 ⁇ m-thick polyethylene terephthalate (PET) film was laminated.
  • thermosetting adhesive As a sealing adhesive, a thermosetting adhesive was uniformly applied to a thickness of 20 ⁇ m along the adhesive surface (glossy surface) of the aluminum foil of the sealing base material using a dispenser. This was dried under a vacuum of 100 Pa or less for 12 hours. Further, the sealing substrate is moved to a nitrogen atmosphere having a dew point temperature of -80 ° C or less and an oxygen concentration of 0.8 ppm and dried for 12 hours or more so that the water content of the sealing adhesive becomes 100 ppm or less. It was adjusted.
  • thermosetting adhesive an epoxy-based adhesive in which the following (A) to (C) were mixed was used.
  • A Bisphenol A Diglycidyl Ether (DGEBA)
  • B Dicyanodiamide (DICY)
  • C Epoxy adduct-based curing accelerator
  • the organic EL element 101 having the same shape as the organic EL element having the configuration shown in FIG. 2 described above was manufactured.
  • organic EL element 108 In the production of the organic EL element 101, regarding the formation of the light emitting layer of G pixels, the following coating liquid for forming a receiving layer is formed / naturally dried by the above-mentioned inkjet method, and then the following coating liquid for forming a G pixel light emitting layer is layered.
  • the organic EL element 108 was manufactured by the same method except that the organic EL element 108 was applied.
  • organic EL element 109 In the production of the organic EL element 101, regarding the formation of the light emitting layer of the B pixel and the G pixel, the following coating liquid for forming the receiving layer is formed / naturally dried by the above-mentioned inkjet method, and then the following B pixel and the G pixel light emitting layer are formed.
  • the organic EL element 109 was produced in the same manner except that the forming coating liquids were applied in layers.
  • the organic EL element 108 is manufactured so that the light emitting dopant is not distributed on the hole transport layer side in the G pixel light emitting layer, and the organic EL element 109 is formed on the hole transport layer side in the B pixel light emitting layer and the G pixel light emitting layer. It was manufactured so that there was no distribution of light emitting dopants.
  • the distribution state of the light-emitting dopant in the light-emitting layer was determined by detecting a metal element in the dopant molecule in the direction perpendicular to the film surface by the above-mentioned dynamic secondary ion mass spectrometry.
  • the organic EL elements 101 to 104 of the present invention are less likely to cause current concentration because the voltage difference is smaller than that of the organic EL element 105 of the comparative example. Further, it can be seen that the luminance ratio is in the range of 5.00 to 0.25, and uniform light emission characteristics can be obtained even when a current is passed through the same power source. Furthermore, it can be seen that these properties are excellent when the composition ratios of the host compounds are equal.
  • the organic EL element of the comparative example did not emit light at the current luminance but concentrated the current on the G pixel, and the contrast ratio of blue was low, because all the host compounds were changed in each light emitting image display unit. .. Further, by comparison with the organic EL elements 108 and 109, it was found that the absence of the light emitting dopant distribution at the interface of the light emitting layer on the hole transport layer side lowers these performances as compared with the case where there is a distribution.
  • the organic EL elements 201 to 207 were produced by the same method except that the formation of the light emitting layer was changed to the following light emitting layer coating liquid and the conditions shown in Table II were changed. ..
  • ⁇ Coating liquid for forming R pixel light emitting layer 23 parts by mass of the host compound shown in Table II 1 0.73 parts by mass of the light emitting dopant shown in Table II 2 0.88 parts by mass of the light emitting dopant shown in Table II
  • the light emitting dopant 3 0.73 parts by mass propylene shown in Table II Glycol monomethyl ether acetate 2000 parts by mass
  • the organic EL elements 201 to 207 of the present invention have small fluctuations in voltage and brightness and are uniform with respect to the organic EL elements 105 to 107 of the comparative examples shown in Table I even when the emission color is changed. It can be seen that various light emission characteristics can be obtained. In particular, it can be seen that the LUMO difference between the host and the dopant improves as the number of corresponding dopants increases within ⁇ 0.4 eV.
  • the following light emitting layer coating liquid is changed, only the main coating liquid is ejected to the pixel A using an inkjet device, and the main coating liquid and the sub coating liquid are injected into the pixel B at a ratio of 2: 1.
  • the pixels were ejected, and the main coating liquid and the sub-coating liquid were ejected into the pixel C at a ratio of 1: 1 to form each pixel.
  • Example 1 Presence or absence of current concentration As in Example 1, energization was performed under a constant current density condition of 2.5 mA / cm 2 and the voltage of each pixel was measured. Then, the maximum value of the voltage difference obtained by subtracting the minimum voltage from the maximum voltage of the ABC3 pixels was obtained.
  • the organic EL elements 301 to 303 of the present invention have a small difference in current and voltage, no current concentration, and uniform light emission characteristics as compared with the organic EL elements 105 to 107 of the comparative examples shown in Table I. It turns out that is obtained. Further, it can be seen that the elements 302 and 303 using both phosphorescent and fluorescent dopants have linear chromaticity fluctuation values and are easy to design the emission color, as opposed to the element 301 using only the phosphorescent dopant.
  • the organic EL elements 401 to 414 of the present invention have smaller current and voltage differences, no current concentration, and uniform light emission characteristics with respect to the organic EL elements 105 to 107 of the comparative examples shown in Table I. It turns out that is obtained.
  • the organic EL elements 501 to 509 of the present invention have smaller current and voltage differences, no current concentration, and uniform light emission characteristics with respect to the organic EL elements 105 to 107 of the comparative examples shown in Table I. It turns out that is obtained.
  • the elements 601 and 602 were manufactured in the same manner except that a square coating pattern having a side of 1 mm was formed at five locations with an interval of 1 mm.
  • the elements 603 and 604 were manufactured in the same manner except that a square coating pattern having a side of 1 mm was formed at four locations with an interval of 1 mm.
  • the elements 605 and 606 were manufactured in the same manner except that a square coating pattern having a side of 1 mm was formed at three locations with an interval of 1 mm.
  • Example 1 Presence or absence of current concentration As in Example 1, energization was performed under a constant current density condition of 2.5 mA / cm 2 and the voltage of each pixel was measured. Then, the maximum value of the voltage difference obtained by subtracting the minimum voltage from the maximum voltage of each color pixel was obtained. These results are shown in Table VI.
  • the organic electroluminescence element of the present invention emits light uniformly over the entire surface without current concentration even in a dot emission image having a simple configuration using a common power supply and electrodes, it is not only an organic electroluminescence display device but also a simple display device. It can also be suitably used for electroluminescence and printed matter.

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Abstract

本発明の課題は、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物を提供することである。 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、基材上に、対向する陽極と陰極である1対の電極と当該電極に挟持された画像表示部とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記画像表示部が、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成され、前記発光画像表示部が、少なくとも正孔輸送層及び当該正孔輸送層に隣接する、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有する発光層を有し、前記発光画像表示部が、前記発光層を有する複数の発光画素を有し、前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有し、かつ、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物に関し、より詳しくは、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子等に関する。
 有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、適宜、「有機EL素子」という。)の面発光及び高効率な光源としての魅力が高まるにつれ、より高効率、長寿命、及び低コストの全てを満足させる有機EL素子が必要とされている。
 また、光源としての、薄い、軽い、又は曲がるといった魅力を最大限に発揮するため、フレキシブルパネル上に有機EL素子を形成したフレキシブルディスプレイやフレキシブル照明の開発が進められている。
 これらの性能及び形態への要求に対しては、蒸着法によりフレキシブルバリア基材上に各機能材料を多積層形成する方法により、高性能化が進んでいる。しかしながら、蒸着法は、高い真空度を実現するための製造設備や材料利用効率の低さから、製造コストが高くなる問題がある。また、蒸着法は、材料混合数に制限があり、層毎に材料を変えて機能分離しながら積層する必要があることから、プロセス工数及び蒸着時間の増加による更なるコストアップを招いていた。
 その一方で、製造コストの低減及び製造プロセスをシンプルにする方法として、湿式法(「塗布法」ともいう。)により各機能材料を積層する方法がある。
 さらに、世の中のサービスのオンデマンド化の潮流に伴い、大量生産可能な有機EL素子だけでなく少量多品種への対応が可能な有機EL素子が求められつつある。
 有機EL素子の低コストで少量多品種への対応が求められる1つの商材として、有機EL素子を具備する印刷物等が挙げられる。
 このような印刷物に使用される有機EL素子の光源としては、白色光源用に、共通の電極間に形成した複数の発光色の画素を同時に光らせ白色光源を作製する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この技術は、単一電極を使用して発光可能であるが、決まった色の複数の画素を全面均一に形成するため、中間色又は部分表示などのオンデマンド化に対応した細かい作り分けには向かなかった。
 一方、その他の光源としてはディスプレイやサイネージに用いてもよく、複数の画素に亘って共通の発光層を設け、マスク蒸着頻度減や材料の共通化により低コスト化を図る技術が、特許文献2や特許文献3に開示されている。しかし、これらの技術はTFT回路による画素毎の電流制御があって初めて機能するため、共通の電極を用いた各画素に共通の電圧がかかる構成では特定の画素に電流集中が生じ、正確に画像が表示されない問題があった。また、積層発光層に共通の材料を用いる発明が開示されているが、マスク蒸着を用いるためオンデマンド化に対応した細かい作り分けには向かない問題があった。
 材料の混合が可能でシンプルな構造を作製可能である湿式法を活かした光源としては、特許文献4に、ホスト層を湿式法により全面にベタ状に形成した後、液滴吐出法でゲスト材料を積層することで表示ムラを生じることのない有機EL素子が得られる方法が開示されている。
 しかしながら、この方法では、陽極及び陰極構造に複雑なパターニングが必要であり、電極外に絵柄が配置できないため画像が粗く、ベタや中間調の表現に問題があった。また、ゲスト材料を後から積層するため、ホスト内に当該ゲスト材料の濃度勾配が生じるため、相対的にゲスト材料の濃度が濃い部分は電流が流れづらくなり、濃度が薄い部分に電流が集中して発光色度がずれるという問題があった。
特開2001-313172号公報 特開2019-003735号公報 特開2014-072121号公報 特開2010-192137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、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物を提供することである。
 本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、発光画像表示部が、複数の発光画素を有し、かつ、前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有する有機エレクトロルミネッセンス素子によって、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子が得られることを見出した。
 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.少なくとも基材上に、対向する陽極と陰極である1対の電極と当該電極に挟持された画像表示部とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
 前記画像表示部が、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成され、
 前記発光画像表示部が、少なくとも正孔輸送層及び当該正孔輸送層に隣接する、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有する発光層を有し、
 前記発光画像表示部が、前記発光層を有する複数の発光画素を有し、
 前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有し、かつ、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
 2.前記ホスト化合物が複数種のホスト化合物からなり、前記複数の発光画素において前記複数種のホスト化合物の組成比が等しいことを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 3.前記発光画素の相互間に、前記非発光画像表示部を構成する絶縁性層を有することを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。

 4.前記ホスト化合物の最低空軌道と前記発光ドーパントの最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを、2種以上含有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 5.前記ホスト化合物の最低空軌道と前記発光ドーパントの最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを、3種以上含有することを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 6.前記発光ドーパントが、蛍光発光性発光ドーパント及びリン光発光性発光ドーパントの両方を含有することを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 7.前記ホスト化合物が、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第1項から第6項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
〔一般式(1)中、Xは、O、S又はNR9を表す。R9は、水素原子、重水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基又は下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R8は、それぞれ、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アシル基、アミノ基、シリル基、ホスフィンオキシド基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基又は下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R9の少なくとも一つは、下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R9は、互いに同じであっても異なっていても良く、更に置換基を有していても良い。〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
〔一般式(2)中、Lは、それぞれ、アルキレン基、アルケニレン基、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、アミド基又は二価の芳香族複素環基を表し、更に置換基を有していても良い。nは、1~8の整数を表す。nが2以上の整数を表す場合、2以上のLは、互いに同じであっても異なっていても良い。Rは、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルコキシ基、炭素原子数1~20のフッ化アルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基又は非芳香族炭化水素環基を表し、更に置換基を有していても良い。mは、1~3の整数を表す。L及びRのうち少なくとも一つはアルキレン基又はアルキル基を表す。一般式(1)において、一般式(2)で表される置換基が複数ある場合、L及びRは、互いに同じであっても異なっていても良いが、互いに連結し環を形成することはない。〕
 8.前記ホスト化合物において、炭素に対する窒素の原子含有比率(N/C)が、0.06以下であることを特徴とする第7項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 9.前記ホスト化合物の最高被占軌道のエネルギー準位が、-5.3eV以上であることを特徴とする第7項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 10.前記ホスト化合物の最高被占軌道のエネルギー準位が、-5.1eV以上であることを特徴とする第7項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 11.前記複数の発光画素が、4色以上の発光画素で構成されることを特徴とする第1項から第10項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 12.前記複数の発光画素が、5色以上の発光画素で構成されることを特徴とする第1項から第10項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 13.第1項から第12項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備したことを特徴とする簡易表示装置。
 14.第1項から第12項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を内蔵したことを特徴とする印刷物。
 15.第1項から第12項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
 前記発光画像表示部と前記非発光画像表示部の形成において、
 前記非発光画像表示部をインクジェット印刷法又はインクジェット印刷法以外のウェット・プロセスで形成する工程と、
 前記発光画像表示部をインクジェット印刷法によって形成する工程と、を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
 本発明の上記手段により、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、その製造方法、それを具備した簡易表示装置及び印刷物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。
 通常、個別に最適化されたホスト化合物と、赤緑青色(RGB)に発光する発光ドーパントを含有するそれぞれ異なる材料により発光画素を形成する場合、定電流密度当たりの電圧は、最低空軌道と最高被占軌道とのエネルギー準位のギャップ(差)の狭い赤色(R)発光が最も低電圧で、青色(B)発光が最も高電圧となる。言い換えると電流密度と電圧(J-V)曲線は通常重ならない。ディスプレイの場合、各素子の(J-V)曲線が揃わなくてもトランジスタ回路で電流値を個別に制御できるため、(J-V)曲線を揃える必要はない。しかし、トランジスタ回路を用いない簡単な電極構成で、かつ安価な単一電源で駆動させる簡易印刷表示物の場合、最も低電圧で駆動する赤色(R)発光素子に電流が集中し、青色(B)発光素子及び緑色(G)発光素子の輝度が低下するか、又は発光しない問題があった。
 本発明では、共通の電源及び電極を用いたシンプルな電極構造においても、赤緑青色(RGB)の各発光画素用材料のすべての材料について、共通のホストを用いて形成した素子とすることで、(J-V)曲線が近似となり、共通電極及び単一電源を用いて混色絵柄を形成した場合にも、一部の素子に電流集中を生じることなく均一に発光させることができるという効果を発現する。
 本発明の効果は、発光層がインクジェットなどの液滴吐出法により成膜される場合に発揮されやすい。液滴吐出法により成膜される場合のほうが、蒸着やスピンコートなどで成膜する場合よりも下地と吐出した液滴の混合が顕著であり、電流集中の影響をより受けやすいが、このような場合でも、一部に電流集中を生じることなく均一に発光することができる。また、異なる発光色のインクを重ねて混色画像を形成することができ、インクヘッド数を節減することができ、製造コストを下げることができるものと推察される。
隔壁(バンク)の一例を示す断面図 本発明の有機EL素子の概略断面図 ドット状に発光画像表示部が配置されていることを表す概念図 本発明の有機EL素子の製造方法に適用可能なシングルパス方式(ラインヘッド方式)のインクジェット記録装置の一例を示す模式図 各ヘッド底部におけるノズルの配置を示す底面図 ヘッドユニット構成の一例を示す模式図
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも基材上に、対向する1対の電極と当該電極に挟持された画像表示部とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記画像表示部が、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成され、前記発光画像表示部が、少なくとも正孔輸送層及び当該正孔輸送層に隣接する、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有する発光層を有し、前記発光画像表示部が、前記発光層を有する複数の発光画素を有し、前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有し、かつ、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする。この特徴は、下記実施態様に共通する又は対応する技術的特徴である。
 本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記ホスト化合物が複数種のホスト化合物からなり、前記複数の発光画素において前記複数種のホスト化合物の組成比が等しいことが、均一輝度や各発光色の等電流電圧差を小さくする観点から、好ましい。
 前記発光画素の相互間に、非発光画像表示部を構成する絶縁性層を設けることが、整流比向上及び短絡防止の観点から、好ましい。
 前記ホスト化合物の最低空軌道と前記発光ドーパントの最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを、2種以上含有することが、膜形成時の結晶化による高電圧化を抑制し各発光色の等電流電圧差を小さくする観点から、好ましい。より好ましくは0.3eV以下である。
 前記ホスト化合物の最低空軌道と前記発光ドーパントの最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを3種以上含有することが、上述の結晶化抑制効果が向上するだけでなく、キャリア伝導が向上して更に各発光色の等電流電圧差を小さくする観点から、好ましい。
 前記発光ドーパントが、蛍光発光性発光ドーパント及びリン光発光性発光ドーパントの両方を含有することが、キャリアのトラップを抑制して各発光色の等電流電圧差を小さくするだけでなく、複数色のインクを混合した際の色度の変動値が直線的で発光色の設計がしやすい観点から、好ましい。
 前記ホスト化合物が、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることが、結晶化抑制及び狙いの各発光色の等電流電圧差を小さくする効果との両立の観点から、好ましい。
 前記ホスト化合物において、炭素に対する窒素の原子含有比率(N/C)が、0.06以下であることが、ホスト-ホスト間の相互作用を適度に調整し、オリゴマー形成によるキャリアトラップを抑制できることから、狙いの各発光色の等電流電圧差を小さくする効果が得やすい観点で好ましい。
 前記ホスト化合物の最高被占軌道のエネルギー準位が、-5.3eV以上であることが、ホール注入障壁やホールトラップを軽減し、各発光色の等電流電圧差を小さくする観点から、好ましい。さらに、-5.1eV以上であることがより好ましい。
 前記複数の発光画素が、4色以上の発光画素で構成されることが、特定の画素への電流集中の抑制効果が得やすい観点から、好ましい。より好ましくは、当該発光画素が、5色以上の発光画素で構成されることである。
 本発明の簡易表示装置は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備したことを特徴とする。
 本発明の印刷物は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を内蔵したことを特徴とする。
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法は、前記発光画像表示部と前記非発光画像表示部の形成において、前記非発光画像表示部をインクジェット印刷法又はインクジェット印刷法以外のウェット・プロセスで形成する工程と、前記発光画像表示部をインクジェット印刷法によって形成する工程と、を有することを特徴とする。
 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。
 ≪本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の概要≫
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも基材上に、対向する1対の電極と当該電極に挟持された画像表示部とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記画像表示部が、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成され、前記発光画像表示部が、少なくとも正孔輸送層及び当該正孔輸送層に隣接する、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有する発光層を有し、前記発光画像表示部が、前記発光層を有する複数の発光画素を有し、前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有し、かつ、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする。
 なお、本発明の有機EL素子において、「画像表示部」は、「発光画像表示部」と「非発光画像表示部」を有する。「発光画像表示部」は、「発光層」である「発光画素」を有し、当該「発光画素」は発光することによって、色情報 (色調や階調) を発現する最小要素をいい、その集合体が前記「発光画像表示部」である。「発光画素」は「発光ドット」、「ドット発光画像」又は簡単に「ドット」ともいう。「非発光画像表示部」は、有機EL素子を構成する「発光画像表示部」以外の部位であり、本発明では隔壁(以下、「バンク」ともいう。)などを構成することが好ましい態様である。
 また、本発明でいう上記「発光層の陽極側界面」とは、発光層に対して陽極側にある、陽極を含めたすべての機能層に接する発光層の界面をいう。例えば、発光層に隣接して「正孔輸送層」がある場合は、「発光層の正孔輸送層側の界面」を指す。
 〔1〕有機エレクトロルミネッセンス素子の構成
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子という。)は、少なくとも基材上に、対向する1対の電極と当該電極に挟持された画像表示部とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記画像表示部が、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成され、前記発光画像表示部が、少なくとも正孔輸送層及び当該正孔輸送層に隣接する、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有する発光層を有し、前記発光画像表示部が、前記発光層を有する複数の発光画素を有し、前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有し、かつ、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする。
 具体的には、本発明の有機EL素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも正孔輸送層と正孔輸送層に隣接する発光層からなる発光画像表示部を有する。
 そして、前記有機EL素子は、発光層が1種以上のホスト化合物及び1種以上の発光ドーパントを含有し、発光画像表示部は複数の発光画素からなり、当該複数の発光画素は共通の電極及び共通のホスト化合物を有することを特徴とする。
 また、本発明の発光画像表示部は、ドット発光画像で形成されることが好ましい態様であり、当該ドット発光画像は、非発光画像表示部である隔壁構造で仕切られており、さらに、当該隔壁は絶縁性層であることが好ましい。
 本発明に係る発光層をドット状に形成する際には、パターニング可能であることが望ましい。パターニング開口部のあるマスクを用いた印刷法であっても良いが、非発光層への損傷(ダメージ)が少ないという観点から非接触で形成する方法が望ましい。また、高解像度可能という点から、ディスペンサー法又はインクジェット印刷法がより好ましい。発光性ドーパントを含む吐出溶液の体積は10μL以下、好ましくは100pL以下である。
 なお、ドットの大きさは、発光層の主たる発光面側から撮影した光学顕微鏡写真(平面図)に基づいて計測した場合、円換算粒径として、30~300μmの範囲内であることが好ましい。
 〔1.1〕非発光画像表示部
 本発明の有機EL素子の画像表示部は、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成される。非発光画像表示部は電気的な絶縁性層として機能する隔壁(バンク)などによって区分されていることが好ましい。
 本発明でいう「絶縁性」とは、電気を通しにくい性質をいい、本発明では、材料単独で用いた際に導電性を有しないことを示し、より具体的には、絶縁性誘電材料を用いて前記バンクを作製し、インピーダンス分光による易動度測定を行うことで求めることができる(文献Phys.Rev.B60,R8489参照。)。
 この測定手法で常温(25℃)かつ電界の平方根(E1/2)が800(V/cm)1/2のときに易動度(μ)が1.0×10-9以下となることを本発明では「絶縁性」と定義する。
 本発明の有機EL素子は、基材表面に非発光画像表示部としてバンクを有することが好ましい。「バンク」とは、基材表面に設けられた「隔壁」のことである。一般的に、バンクは、基材表面における有機EL素子を構成する材料を含む液等の被塗布領域の周縁に形成されており、塗布された有機EL素子を構成する材料を含む液等の被塗布領域外への流出を防止する役割及び電気的な絶縁性を有する役割がある。
 図1は、バンクを有する基材の一例を示す断面図である。バンク2によって区切られた基材1表面の領域はバンクの凹部2aであり、バンクの表面にはバンクの凸部2bがある。前記凹部2aに本発明に係る発光画像表示部を形成する。
 バンクの高さは、塗布されたインク等の流出を防ぐことが可能であれば特に限定されないが、1.1~2.5μmの範囲内であることが好ましい。さらに好ましい範囲は、1.5~2.5μmである。
 また、バンクの形状は、図1で例示した台形の他、目的効果に応じて様々な形状のバンクを適用することができる。
 〈絶縁性材料〉
 本発明に係る絶縁性層(バンク)は、公知のものを用いることができるが、ポリシロキサン骨格に少なくとも1種のアルキル基以外の有機基を有する有機無機ハイブリッドポリマーを含有することが、好ましい。ポリシロキサン構造に少なくとも1種のアルキル基以外の有機基を有することにより、耐溶媒性と耐剥離性に優れた発光画像表示部とすることが可能となる。
 (有機無機ハイブリッドポリマー構造)
 本発明に用いられる有機無機ハイブリッドポリマーのアルキル基以外の有機基としては、公知の置換基を特に制限なく使用可能であり、例えば、アリール基、アラアルキル基、シクロアルキル基、アミノ基、イミノ基、シアノ基、ニトロ基、ニトロソ基、アゾ基、ジアゾ基、アジ基、カルボニル基、フェニル基、ヒドロキシ基、ペルオキシ基、アシル基、アセチル基、アルデヒド基、カルボキシ基、アミド基、イミド基、エステル基、オキシム基、チオール基、スルホ基、ウレア基、イソニトリル基、アレン基、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、オキセタン基、イソシアネート基等を用いることができる。アクリロイル基、エポキシ基又はイソシアネート基が好ましい。中でもアクリロイル基が特に好ましい。
 (ポリシロキサン構造)
 ポリシロキサン構造としては、例えば、Si-O-Si結合を有するポリシロキサン(ポリシルセスキオキサンを含む)を挙げることができる。ポリシロキサンとしては、具体的には、一般構造単位としての〔R3SiO1/2〕、〔R2SiO〕、〔RSiO3/2〕及び〔SiO2〕を含むことができる。ここで、Rは、水素原子、炭素数1~20のアルキル基(例えば、メチル基(Me)、エチル基、プロピル基等)、アリール基(例えば、フェニル基(Ph)等)、不飽和アルキル基(例えば、ビニル基等)からなる群より独立して選択される。特定のポリシロキサン構造の例としては、〔PhSiO3/2〕、〔MeSiO3/2〕、〔HSiO3/2〕、〔MePhSiO〕、〔Ph2SiO〕、〔PhViSiO〕、〔ViSiO3/2〕(Viはビニル基を表す。)、〔MeHSiO〕、〔MeViSiO〕、〔Me2SiO〕、〔Me3SiO1/2〕等が挙げられる。また、ポリシロキサンの混合物やコポリマーも使用可能である。
 (バインダー樹脂)
 絶縁性層には、本発明に用いられる有機無機ハイブリッドポリマーの他に、本発明の効果を損なわない範囲内でバインダー樹脂を用いることができる。バインダー樹脂としては、例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロース誘導体、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、コポリブチレン/テレ/イソフタレート等のポリエステル、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリビニルベンザール等のポリビニルアルコール誘導体、ノルボルネン化合物を含有するノルボルネン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリプロピルチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリメチルアクリレート等のアクリル樹脂又はアクリル樹脂とその他樹脂との共重合体を用いることができるが、特にこれら例示する樹脂材料に限定されるものではない。この中では、セルロース誘導体、アクリル樹脂が好ましく、アクリル樹脂が最も好ましく用いられる。
 (絶縁性金属酸化物)
 絶縁性層を構成する材料として、バインダー樹脂に絶縁性金属酸化物を含有する構成であることも好ましい。
 絶縁性金属酸化物としては、特に制限されないが、化学的安定性、物理的安定性という観点から、アルミナ、ジルコニア、チタニア、シリカ、マグネシア又はニオブが好ましい。具体的には、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウムと酸化シリコンとの固溶体、酸化シリコン、酸化二アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ニオブ、酸化ビスマス、酸化銅、酸化スズ、酸化ハフニウム、又はこれら金属酸化物の水和物、さらには、チタン酸バリウム、ジルコニウム酸バリウム、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸ナトリウム、チタン酸カルシウム、タンタル酸ストロンチウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ビスマスナトリウム、又はこれらのうち少なくとも一種を組成に含む絶縁性固溶体を例示することができる。
 中でも好ましくは、比誘電率100以上の金属酸化物が挙げられ、この例としては、ルチル型の酸化チタン(TiO2)、酸化ジルコニウム(ZrO)、五酸化ニオブ(Nb23)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸鉛(PbTiO3)や、チタン酸ジルコン酸バリウム(BaTi0.5Zr0.53)、チタン酸ジルコン酸鉛(PbTi0.5Zr0.53)などの組成式MTi1-xZrx3(Mは2価の金属元素、xは0以上1.0未満)で表される絶縁性金属酸化物、またはこれらの水和物、さらにはこれらのうち少なくとも一種類を組成に含む絶縁性固溶体が挙げられる。
 例えば、絶縁性層は以下のような手法によって形成される。
 基材として、0.5mmのガラス基材(コーニング社製 EagleXG)をアルカリ洗浄し、次に、酸化チタンを30質量%含有する感光性ポリイミド(メルク社製)を、スピンコート法で塗布し、60℃で120秒環のプリベークを行う。次に、フォト工程でパターン露光し、水酸化テトラメチルアンモニウム(略称:TMAH)で現像、純水リンスすることで、開口部を有するバンクを形成する。
 [極性フッ化溶媒]
 本発明の有機EL素子の製造方法において、絶縁性層の形成には極性フッ化溶媒が用いられることが好ましい。また、後述する電子輸送層の形成にも極性フッ化溶媒が用いられることが好ましい。
 ここで、極性フッ化溶媒とは、溶媒分子中にフッ素原子を含み、比誘電率が3以上かつ25℃における水への溶解度が5g/L以上である溶媒をいう。
 極性フッ化溶媒の沸点としては、50~200℃の範囲内が好ましい。50℃以上とすることで、塗布膜乾燥時の蒸発熱によるムラの発生をより確実に抑制できる。200℃以下とすることで、速やかに溶媒を乾燥させることができ、形成される層内の溶媒含有量が低減するため層内の結晶成長をより確実に抑制できるとともに、溶媒の抜け道が粗とならないため密度が向上し電流効率を上昇させることができる。より好ましくは、70~150℃の範囲内である。
 極性フッ化溶媒の水分含有量は、極微量であっても発光のクエンチャーとなるため少ない程良く、100ppm以下が好ましく、20ppm以下であることが更に好ましい。
 また、極性フッ化溶媒中の水分以外の不純物含有量も同様に、極微量であっても発光のクエンチャーとなったり、気泡や乾燥後の膜質低下要因となるため少ない程良く、100ppm以下が好ましく、20ppm以下であることが更に好ましい。水分以外の不純物としては、酸素や、窒素、アルゴン及び二酸化炭素等の不活性ガス、調製及び精製時に使用される触媒、吸着材及び器具等から持ち込まれる無機化合物又は金属等が挙げられる。
 極性フッ化溶媒としては、例えば、フッ化アルコール、フッ化アクリレート、フッ化メタクリレート、フッ化エステル、フッ化エーテル又はフッ化ヒドロキシアルキルベンゼン、フッ化アミンが好ましく、フッ化アルコール、フッ化エステル又はフッ化エーテルがより好ましく、溶解性と乾燥性の観点からフッ化アルコールが更に好ましい。
 また、フッ化アルコールの炭素原子数は、沸点及び材料の可溶性の観点から、炭素原子数3~5であることが好ましい。
 フッ素置換位置としては、例えばアルコールであれば水素の位置が挙げられ、フッ素化率としては、層材料の溶解性を損なわない程度であれば良く、下層材料を溶出させない程度にフッ素化されていることが望ましい。
 フッ化アルコールとしては、例えば、1H,1H-ペンタフルオロプロパノール、6-(パーフルオロエチル)ヘキサノール、1H,1H-ヘプタフルオロブタノール、2-(パーフルオロブチル)エタノール(FBEO)、3-(パーフルオロブチル)プロパノール、6-(パーフルオロブチル)ヘキサノール、2-パーフルオロプロポキシ-2,3,3,3-テトラフルオロプロパノール、2-(パーフルオロヘキシル)エタノール、3-(パーフルオロヘキシル)プロパノール、6-(パーフルオロヘキシル)ヘキサノール、1H,1H-(パーフルオロヘキシル)ヘキサノール、6-(パーフルオロ-1-メチルエチル)ヘキサノール、1H,1H,3H-テトラフルオロプロパノール(TFPO)、1H,1H,5H-オクタフルオロペンタノール(OFAO)、1H,1H,7H-ドデカフルオロヘプタノール(DFHO)、2H-ヘキサフルオロ-2-プロパノール、1H,1H,3H-ヘキサフルオロブタノール(HFBO)、2,2,3,3,4,4,5,5-オクタフルオロ-1,6-ヘキサンジオール、2,2-ビス(トリフルオロメチル)プロパノール、1H,1H-トリフルオロエタノール(TFEO)等が挙げられるが、前述の沸点及び層材料の溶解性の観点からTFPO、OFAO及びHFBOが好ましい。
 また、フッ化エーテルとしては、例えば、ヘキサフルオロジメチルエーテル、ペルフルオロジメトキシメタン、ペルフルオロオキセタン、ペルフルオロ-1,3-ジオキソラン、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-2,2,3,3-テトラフルオロプロピルエーテル等が挙げられる。
 また、フッ化エステルとしては、例えば、メチルパーフルオロブチレート、エチルパーフルオロブチレート、メチルパーフルオロプロピオネート、メチルジフルオロアセテート、エチルジフルオロアセテート、メチル-2-トリフルオロメチルー3,3,3-トリフルオロプロピオネート等が挙げられる。
 絶縁層形成用塗布液中、絶縁性化合物の含有量は0.05~10質量%の範囲、極性フッ化溶媒の含有量は90~99.95質量%の範囲であることが好ましい。
 また、極性フッ化溶媒としては、発光層材料を溶解させないものであれば、2種以上の極性フッ化溶媒の混合溶媒でも良いし、極性フッ化溶媒と極性フッ化溶媒以外の溶媒との混合溶媒でも良い。例えば、フッ化アルコールとアルコールとの混合溶媒等を用いることができる。混合溶媒を用いる場合、極性フッ化溶媒の含有量は50質量%以上であることが好ましい。
 〔1.2〕発光画像表示部
 ≪有機EL素子の構成≫
 本発明の有機EL素子の構成について、図2を参照して説明する。図2は、本発明に係る発光画像表示部を構成する、有機EL素子の一例を示す概略断面図である。
 有機EL素子(発光画像部)10は、基材11、陽極12、正孔注入層13、正孔輸送層14、発光層15、電子輸送層16、電子注入層17及び陰極18をこの順に備えている。
 以上のようにして、発光層15は共通のホスト化合物を含有し、前記絶縁性層(バンク)2間に青色(B)に発光する青色(B)発光画素21、緑色(G)に発光する緑色(G)発光画素22及び赤色(R)に発光する赤色(R)発光画素23を有する有機EL素子10となる。なお、上記正孔注入層から電子注入層までを「有機機能層」ともいう。
 図3は、ドット状に発光画像表示部が配置されていることを表す概念図である。本発明の有機EL素子の表面に対して垂直方向から見たとき、(b)に示すように、ドット状に前記発光層15(発光領域)が配置され、複数のドットからなる線や種々の図形を描くことができるように配置されていることが画像表示の観点から好ましい。また、当該ドットは、画像表示装置における画像を通常の目視による観察法で見た場合において、ドットとして視認できないような微小な画素として形成・配置されていることも好ましい。
 有機EL素子の有機機能層の構成としては、図2に示す構成例に限られるものではなく、例えば、代表的な素子構成の層構成として以下の構成を挙げることができる。
 (1)正孔輸送層/発光層/電子輸送層
 (2)正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層
 (3)正孔注入層/正孔輸送層/発光層//電子輸送層
 (4)正孔注入層/正孔輸送層/発光層//電子輸送層/電子注入層
 上記の中で(3)及び(4)の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
 《基材》
 有機EL素子に用いられる基材の材料には特に限定はなく、好ましくは、例えば、ガラス、石英又は樹脂フィルム等を挙げることができる。特に好ましくは、有機EL素子にフレキシブル性を与え、印刷物等に内蔵することが可能な樹脂フィルムである。
 樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(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、アートン(商品名、JSR社製)又はアペル(商品名、三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等のフィルムが挙げられる。
 樹脂フィルムの表面には、無機物若しくは有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜等によるガスバリアー膜が形成されていても良い。ガスバリアー膜は、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℃、湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m2・24h)以下のガスバリアー性フィルムであることが好ましい。更には、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/(m2・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、1×10-5g/(m2・24h)以下の高ガスバリアー性フィルムであることが好ましい。
 ガスバリアー膜を形成する材料としては、水分や酸素等の浸入を抑制する機能を有する材料であれば良い。例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。更に、ガスバリアー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と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。
 ガスバリアー膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。例えば、特開2004-68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが好ましい。
 《発光層》
 発光層は、少なくとも正孔輸送層に隣接し、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有し、単層又は複数層で構成される。中でも本発明では、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする。
 また、発光層に隣接して前記正孔輸送層を設けるが、その他の正孔阻止層(正孔障壁層)、電子注入層(陰極バッファー層)、電子阻止層(電子障壁層)又は正孔注入層(陽極バッファー層)等が適宜有機EL素子を構成する層として設けられてもよい。これらの各層は、本発明の規定を満たす限り、公知の材料及び方法で形成することができる。
 発光層は、電極又は隣接層から注入される電子と正孔とが再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層である。発光層は、発光ドーパント(発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう。)と、ホスト化合物(マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう。)とを含有する。
 また、発光層を構成する発光層材料は、高分子でも低分子でもよい。低分子材料を塗布型によって形成すると、混色のばらつきが少なくなり好ましい。
 分子量は3000以下の化合物であるものとしてもよい。分子量3000以下の化合物とすることで、溶媒に対する溶解性が向上する。なお、好ましくは、分子量500以上である。
 また、発光層材料として使用される発光ドーパント及びホスト化合物の分子量は特に限定されるものではないが、本発明に係る発光層は、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環又はカルバゾール環を有し、かつアルキル基、アルケニル基、アルキニル基又はアリールアルキル基を有しない化合物を含有することが好ましい。
 発光層の膜厚は特に限定されるものではないが、再結合領域と電子輸送層との距離の観点から、50nm以上であることが好ましく、70nm以上であることがより好ましい。また、駆動電圧の観点から、150nm以下であることが好ましい。
 発光層の形成方法は特に制限はなく、例えば、従来公知の真空蒸着法や湿式法等により形成することができる。中でも、有機EL素子の製造コストを低減する観点から、湿式法で形成することが好ましい。
 湿式法としては、例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット印刷法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、ディスペンサー法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア・ブロジェット、Langmuir Blodgett法))等を用いることができる。中でも、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、ディスペンサー法、及びインクジェット印刷法等のロールtoロール方式に適用可能な方法が好ましい。インクジェット印刷法については後述する。
 湿式法において、発光層材料を溶解又は分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒を用いることができる。
 また、発光層材料を液媒体中に分散させる場合には、例えば、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散させることができる。
 また、発光層の形成方法としては、大気、不活性ガス下どちらの塗布でも可能である。大気下の場合は、ホスト化合物の大気劣化度が一様にそろうため色度のばらつきが少なくなる利点もある。
 一方、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℃の範囲、真空度10-6~10-2Paの範囲、蒸着速度0.01~50nm/秒の範囲、基材温度-50~300℃の範囲、層厚0.1nm~5μmの範囲、好ましくは5~200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
 [1.発光ドーパント]
 有機EL素子の発光方式としては三重項励起状態から基底状態に戻る際に光を発する「リン光発光」と、一重項励起状態から基底状態に戻る際に光を発する「蛍光発光」の二通りがある。
 有機EL素子のような電界で励起する場合には、三重項励起子が75%の確率で、一重項励起子が25%の確率で生成するため、リン光発光の方が蛍光発光に比べ発光効率を高くすることが可能で、低消費電力化を実現するには優れた方式である。
 さらに、近年では、一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギーギャップを小さくすることで、発光中のジュール熱及び/又は発光素子が置かれる環境温度によりエネルギー準位の低い三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差が起こり、結果としてほぼ100%に近い蛍光発光を可能とする現象(熱活性型遅延蛍光又は熱励起型遅延蛍光ともいう:「TADF」:thermally activated delayed fluorescence)とそれを可能にする蛍光発光性化合物が見いだされている(例えば、非特許文献H.Uoyama,et al.,Nature,2012,492,234-238、H.Nakanоtani,et al.,Nature Communicaion,2014,5,4016-4022等参照。)。
 前記「リン光発光」及び「蛍光発光」に用いられる発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう。)又はリン光発光性ドーパント(リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう。)が好ましく用いられる。発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定のドーパント及びデバイスの必要条件に基づいて、任意に決定することができる。発光ドーパントの濃度は、発光層の層厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよいし、任意の濃度分布を有していてもよい。
 また、発光層には、複数種の発光ドーパントが含まれていてもよい。例えば、構造の異なるドーパント同士の組み合わせや、蛍光発光性ドーパントとリン光発光性ドーパントとを組み合わせて用いてもよい。これにより、任意の発光色を得ることができる。
 本発明の発光層は、発光層の陽極側界面に発光ドーパントが含まれることを特徴とする。ドープの方法については、インクとして事前にホストと混合して塗布成膜しても良いし、ホスト層を形成しておき、後からドーパント液を塗布させることで発光層の陽極側界面まで浸透させる方法を用いても良い。このような分布とすることで、発光ドーパントに直接ホールが注入され、再結合確率、即ち発光効率を高めることができる。尚、発光層の陽極側に接する層は有無を問わず、また、特に限定されず、後述の陽極、正孔注入層、正孔輸送層を用いることができる。
 発光層内の発光ドーパントの分布状態は、ダイナミック二次イオン質量分析法、スタティック二次イオン質量分析法、又はアルゴンクラスターイオンビームX線光電子分光法などにより基板に対して垂直(深さ)方向の発光層の組成を分析することで知ることができる。具体的には、リン光発光材に特異的な金属元素や、有機化合物内の特定の質量フラグメント又はヘテロ元素の有無を解析することによりナノメートルオーダーで発光層内の化合物の分布を観測することができる。
 (電子密度分布)
 以下の説明で「最低空軌道」はLUMO(lowest unoccupied molecular orbital)、及び「最高被占軌道」はHOMO(highest occupied molecular orbital)と表記する場合がある。
 本発明に係る発光性ドーパントの最低空軌道(LUMO)のエネルギー準位とホスト化合物の最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.2eV以内である発光ドーパントを、2種以上含有することが、膜形成時の結晶化による高電圧化を抑制し各発光色の等電流電圧差を小さくする観点から好ましく、さらに3種以上含有するより好ましい。
 本発明に係る発光性化合物の分子軌道計算による構造最適化及び電子密度分布の算出は、計算手法として、汎関数としてB3LYP、基底関数として6-31G(d)を用いた分子軌道計算用ソフトウェアを用いて算出することができ、ソフトウェアに特に限定はなく、いずれを用いても同様に求めることができる。
 本発明においては、分子軌道計算用ソフトウェアとして、米国Gaussian社製のGaussian09(Revision C.01,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,2010.)を用いた。
 イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Model AC-2」を用いて、
あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
 電子親和力は上記光電子分光法で直接測定したイオン化ポテンシャルに、分光吸収法で測定した吸収端のエネルギーから導出したバンドギャップを足す方法、あるいは逆光電子分光法により直接測定する方法を好適に用いることができる。
 [1-1.リン光発光性ドーパント]
 リン光発光性ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、25℃においてリン光量子収率が0.01以上の化合物である。発光層に用いられるリン光発光性ドーパントにおいて、好ましいリン光量子収率は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。発光層に用いられるリン光発光性ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
 リン光発光性ドーパントは、有機EL素子の発光層に使用される公知の材料から適宜選択して用いることができる。本発明に使用できる公知のリン光発光性ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
 Nature 395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.78,1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許出願公開第2006/835469号明細書、米国特許出願公開第2006/0202194号明細書、米国特許出願公開第2007/0087321号明細書、米国特許出願公開第2005/0244673号明細書、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許出願公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号、米国特許出願公開第2009/0108737号明細書、米国特許出願公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6921915号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2006/0008670号明細書、米国特許出願公開第2009/0165846号明細書、米国特許出願公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許出願公開第2006/0263635号明細書、米国特許出願公開第2003/0138657号明細書、米国特許出願公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号、Angew.Chem.lnt.Ed.47,1(2008)、Chem.Mater.18,5119(2006)、Inorg.Chem.46,4308(2007)、Organometallics 23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.74,1361(1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許出願公開第2006/0251923号明細書、米国特許出願公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許出願公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許出願公開第2006/098120号明細書、米国特許出願公開第2006/103874号明細書、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第2008140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、米国特許出願公開第2012/228583号明細書、米国特許出願公開第2012/212126号明細書、特開2012-069737号公報、特開2012-195554号公報、特開2009-114086号公報、特開2003-81988号公報、特開2002-302671号公報、特開2002-363552号公報等である。
 中でも、好ましいリン光発光性ドーパントとしては、Irを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。更に好ましくは、金属-炭素結合、金属-窒素結合、金属-酸素結合、金属-硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。
 [1-2.蛍光発光性ドーパント]
 蛍光発光性ドーパントは、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。
 蛍光発光性ドーパントしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、シアニン誘導体、クロコニウム誘導体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ピリリウム誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又は希土類錯体系化合物等が挙げられる。
 (遅延蛍光化合物)
 《励起三重項-三重項消滅(TTA)遅延蛍光化合物》
 蛍光発光性化合物の問題点を解決すべく登場したのが遅延蛍光を利用した発光方式である。三重項励起子同士の衝突を起源とするTTA方式は、下記のような一般式で記述できる。すなわち、従来、励起子のエネルギーが、無輻射失活により、熱にしか変換されなかった三重項励起子の一部が、発光に寄与しうる一重項励起子に逆項間交差できるメリットがあり、実際の有機EL素子においても従来の蛍光発光素子の約2倍の外部取り出し量子効率を得ることができている。
 一般式:T*+T*→S*+S(式中、T*は三重項励起子、S*は一重項励起子、Sは基底状態分子を表す。)
 しかしながら、上式からもわかるように、二つの三重項励起子から発光に利用できる一重項励起子は一つしか生成しないため、この方式で100%の内部量子効率を得ることは原理上できない。
 《熱活性型遅延蛍光(TADF)化合物》
 もう一つの高効率蛍光発光であるTADF方式は、TTAの問題点を解決できる方式である。
 蛍光発光性化合物は、前記のごとく無限に分子設計できる利点を持っている。すなわち、分子設計された化合物の中で、特異的に三重項励起状態と一重項励起状態のエネルギー準位差(以下において、適宜、「ΔEST」と略記する。)が極めて近接する化合物が存在する。
 このような化合物は、分子内に重原子を持っていないにもかかわらず、ΔESTが小さいために通常では起こりえない三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が起こる。さらに、一重項励起状態から基底状態への失活(=蛍光発光)の速度定数が極めて大きいことから、三重項励起子はそれ自体が基底状態に熱的に失活(無輻射失活)するよりも、一重項励起状態経由で蛍光を発しながら基底状態に戻る方が速度論的に有利である。そのため、TADFでは理論的には100%の蛍光発光が可能となる。
 蛍光発光性ドーパントして、遅延蛍光を発する化合物(遅延蛍光発光性化合物及び熱活性型遅延蛍光化合物)の例としては、国際公開第2011/156793号、特開2011-213643号公報、特開2010-93181号公報、特許5366106号公報、国際公開第2013/161437号、国際公開第2016/158540号等に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 さらに、前記発光ドーパントが、前記蛍光発光性発光ドーパント及び前記リン光発光性発光ドーパントの両方を含有することもキャリアのトラップを抑制して各発光色の等電流電圧差を小さくするだけでなく、複数色のインクを混合した際の色度の変動値が直線的で発光色の設計がしやすい観点から、好ましい。
 また本発明では、発光層に含有される発光素子として、量子ドット含有有機発光素子(QD-OLED)を用いることも可能であり、例えば、特開2014-077046号公報、特開2014-078380号公報、特開2014-078381号公報、特開2017-101128号公報等に記載されている構成を参照することができる。
 また、量子ドットを含有する無機発光素子(QLED)としては、例えば、特開2015-156367号公報、特開2018-078279号公報に記載されている内容を参照することができる。
 さらに、本発明に係る発光層は、ペロブスカイト化合物を含有する層としてもよい。
 本発明において、「ペロブスカイト化合物」とは、ペロブスカイト構造を有する化合物をいう。ペロブスカイト化合物は、有機物及び無機物がペロブスカイト構造の構成要素となっているペロブスカイト化合物(有機無機ハイブリッド構造のペロブスカイト化合物)であることが好ましい。
 本発明においては、ペロブスカイト化合物が、下記一般式(a)で表される構造を有することが、光電変換効率の観点から好ましい。
 一般式(a):R-M-X
 上記一般式(a)において、Rは有機分子を表す。Mは金属原子を表す。Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子を表す。
 上記一般式(a)において、Rは有機分子であり、Clmn(l、m及びnはいずれも正の整数を表す。)で示される分子であることが好ましい。
 Rは、具体的には、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジペンチルアミン、ジヘキシルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、エチルメチルアミン、メチルプロピルアミン、ブチルメチルアミン、メチルペンチルアミン、ヘキシルメチルアミン、エチルプロピルアミン、エチルブチルアミン、イミダゾール、アゾール、ピロール、アジリジン、アジリン、アゼチジン、アゼト、イミダゾリン、カルバゾール及びこれらのイオン(例えば、メチルアンモニウム(CH3NH3)等)やフェネチルアンモニウム等が挙げられる。なかでも、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン及びこれらのイオンやフェネチルアンモニウムが好ましく、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン及びこれらのイオンがより好ましい。
 Mは金属原子であり、鉛、スズ、亜鉛、チタン、アンチモン、ビスマス、ニッケル、鉄、コバルト、銀、銅、ガリウム、ゲルマニウム、マグネシウム、カルシウム、インジウム、アルミニウム、マンガン、クロム、モリブデン、ユウロピウム等が挙げられる。これらの元素は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
 Xはハロゲン原子又はカルコゲン原子であり、例えば、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄、セレン等が挙げられる。これらの元素は単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。なかでも、構造中にハロゲン原子を含有することで、上記ペロブスカイト化合物が有機溶媒に可溶になり、安価な印刷法等への適用が可能になることから、ハロゲン原子が好ましい。更に、上記有機無機ペロブスカイト化合物のエネルギーバンドギャップが狭くなることから、ヨウ素がより好ましい。
 [2.ホスト化合物]
 ホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機EL素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
 本発明の有機EL素子は、複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有することを特徴とするものであるが、前記ホスト化合物が複数種のホスト化合物からなり、前記複数の発光画素において前記複数種のホスト化合物の組成比が等しいことが、好ましい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子の高効率化が可能となる。
 発光層に用いられるホスト化合物としては、従来有機EL素子で用いられる化合物を用いることができる。例えば、低分子化合物や、繰り返し単位を有する高分子化合物でもよいし、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物でもよい。
 公知のホスト化合物としては、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、発光の長波長化を防ぎ、更に、有機EL素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対する安定性の観点から、高いガラス転移温度(Tg)を有することが好ましい。ホスト化合物としては、Tgが80℃以上であることが好ましく、より好ましくは100℃以上である。
 ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS-K-7121に準拠した方法により求められる値である。
 ホスト化合物は、駆動安定性の観点から、カチオンラジカル状態、アニオンラジカル状態、及び励起状態の全ての活性種の状態において安定に存在でき、分解や付加反応などの化学変化を起こさないこと、さらに、層中において通電経時でホスト分子がオングストロームレベルで移動しないことが好ましい。
 本発明に用いることができるホスト化合物としては、特に制限はなく、従来有機EL素子で用いられる化合物を用いることができる。代表的にはカルバゾール誘導体、トリアリールアミン誘導体、芳香族誘導体、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、又は、カルボリン誘導体やジアザカルバゾール誘導体(ここで、ジアザカルバゾール誘導体とは、カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭化水素環の少なくとも一つの炭素原子が窒素原子で置換されているものを表す。)等が挙げられる。
 本発明に用いることができる公知のホスト化合物としては正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ前記したように高Tgである化合物が好ましい。
 また、本発明においては、従来公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、又は複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、従来公知の化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
 また、本発明に用いられるホスト化合物としては、低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(重合性ホスト化合物)でもよく、このような化合物を1種又は複数種用いても良い。
 本発明の有機EL素子に公知のホスト化合物を用いる場合、その具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 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、、同2016-178274号公報、米国特許出願公開第2003/0175553号明細書、米国特許出願公開第2006/0280965号明細書、米国特許出願公開第2005/0112407号明細書、米国特許出願公開第2009/0017330号明細書、米国特許出願公開第2009/0030202号明細書、米国特許出願公開第2005/0238919号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2004/093207号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008-074939号公報、特開2007-254297号公報、欧州特許第2034538号明細書、国際公開第2011/055933号、国際公開第2012/035853号、特開2015-38941号公報、米国特許出願公開第2017/056814号明細書である。
 その中でも本発明のホスト化合物としては、非ハロゲン溶媒にも溶解するホスト化合物が好ましく、エステル系溶媒であることがさらに好ましい。ハロゲン溶媒であるとその下層を溶解してしまう問題があるからである。また、ホスト化合物の分子量としては、1000以下であると溶解しやすいために好ましい。
 <ホスト化合物のLUMO>
 本発明に係る発光層は、前記ホスト化合物のLUMOと前記発光ドーパントのLUMOとのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを、2種以上含有することが電子のトラップ準位の形成を防いで発光素子全体の低電圧化につながるだけでなく、複数かつ異なる発光色の発光部を設けた際に、特定の画像部へ電流が集中することなく全画像部をより均一に発光させることができる観点から好ましく、3種以上含有することがより好ましい。
 当該算出には、前述の市販のソフトウェアであるGaussian社のGaussian09ソフトウェアを用いることができ、計算手法として密度汎関数法(B3LYP)、基底関数として6-31G*を用いて最適化を行った。
 <ホスト化合物のHOMO>
 前記ホスト化合物HOMO)のエネルギー準位が、-5.3eV以上であることがホール注入障壁やホールトラップを軽減し、各発光色の等電流電圧差を小さくする観点から、好ましい。また、前記ホスト化合物のHOMOのエネルギー準位が、-5.1eV以上であることがより好ましい。
 当該算出には、同様に前記ソフトウェアであるGaussian社のGaussian09ソフトウェアを用いることができる。
 <ホスト化合物のN/C比>
 前記ホスト化合物のHOMOにおいて、炭素に対する窒素の原子含有比率(N/C)が、0.06以下であることがホスト-ホスト間の相互作用を適度に調整し、オリゴマー形成によるキャリアトラップを抑制できることから、狙いの各発光色の等電流電圧差を小さくする効果が得やすい観点から好ましい。より好ましくは、0.03以下である。
 本発明に用いられるホスト化合物としては、以下の一般式で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
 [一般式(1)で表される構造を有する化合物]
 発光層は、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有する塗布液を用いて形成することが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
〔一般式(1)中、Xは、O、S又はNR9を表す。R9は、水素原子、重水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基又は下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R8は、それぞれ、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アシル基、アミノ基、シリル基、ホスフィンオキシド基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基又は下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R9の少なくとも一つは、下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R9は、互いに同じであっても異なっていても良く、更に置換基を有していても良い。〕
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
〔一般式(2)中、Lは、それぞれ、アルキレン基、アルケニレン基、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、アミド基又は二価の芳香族複素環基を表し、更に置換基を有していても良い。nは、1~8の整数を表す。nが2以上の整数を表す場合、2以上のLは、互いに同じであっても異なっていても良い。Rは、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルコキシ基、炭素原子数1~20のフッ化アルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基又は非芳香族炭化水素環基を表し、更に置換基を有していても良い。mは、1~3の整数を表す。L及びRのうち少なくとも一つはアルキレン基又はアルキル基を表す。一般式(1)において、一般式(2)で表される置換基が複数ある場合、L及びRは、互いに同じであっても異なっていても良いが、互いに連結し環を形成することはない。〕
 上記一般式(1)において、R1~R9で表されるアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、(t)ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ベンジル基等を挙げることができる。
 また、R1~R9で表されるアルケニル基としては、例えば、上記アルキル基に1個以上の二重結合を有するものが挙げられ、より具体的には、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、イソプロペニル基、2-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、2-ペンテニル基、2-ヘキセニル基等が挙げられる。
 また、R1~R9で表されるアルキニル基としては、例えば、エチニル基、アセチレニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基(プロパルギル基)、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-ペンチニル基、2-ペンチニル基、3-ペンチニル基、1-ヘキシニル基、2-ヘキシニル基、3-ヘキシニル基、1-ヘプチニル基、2-ヘプチニル基、5-ヘプチニル基、1-オクチニル基、3-オクチニル基、5-オクチニル基等が挙げられる。
 上記一般式(1)において、R1~R9で表される芳香族炭化水素環基(アリール基ともいう。)としては、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。
 また、R1~R9で表される芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す。)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
 上記一般式(1)において、R1~R9で表される非芳香族炭化水素環基としては、例えば、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、テトラヒドロナフタレン環、9,10-ジヒドロアントラセン環、ビフェニレン環等から導出される1価の基等が挙げられる。
 また、R1~R9で表される非芳香族炭化水素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε-カプロラクトン環、ε-カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3-ジオキサン環、1,4-ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン-1,1-ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]-オクタン環、フェノキサジン環、フェノチアジン環、オキサントレン環、チオキサンテン環、フェノキサチイン環等から導出される一価の基等が挙げられる。
 上記一般式(1)において、R1~R8で表されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、ウンデシルオキシ基、ドデシルオキシ基、トリデシルオキシ基、テトラデシルオキシ基、ペンタデシルオキシ基、ヘキサデシルオキシ基、ヘプタデシルオキシ基、オクタデシルオキシ基等が挙げられる。
 また、R1~R8で表されるアシル基としては、例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等が挙げられる。
 また、R1~R8で表されるアミノ基としては、例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等が挙げられる。
 また、R1~R8で表されるシリル基としては、例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等が挙げられる。
 また、R1~R8で表されるホスフィンオキシド基としては、例えば、ジフェニルホスフィンオキシド基、ジトリルホスフィンオキシド基、ジメチルホスフィンオキシド基、ジナフチルホスフィンオキシド基、9,10-ジヒドロ-9-オキサ-10-ホスファフェナントレン-10-オキサイド基等を挙げることができる。
 上記一般式(1)において、R9で表されるアリールアルキル基としては、例えば、ベンジル基、フェネチル基、ジフェニルメチル基、1,1-ジフェニルエチル基、1,2-ジフェニルエチル基、トリル基、エチルフェニル基等が挙げられる。
 上記一般式(1)において、R1~R9で表される基が更に有していても良い置換基としては、例えば、各々独立に、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、(t)ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ベンジル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(アリール基ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、複素環基(例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε-カプロラクトン環、ε-カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3-ジオキサン環、1,4-ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン1,1-ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]-オクタン環等)、芳香族複素環基(ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す。)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、フッ素原子等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基又はアリールスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ジアリールアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等)、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ニトロ基、シアノ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、アルキルシリル基又はアリールシリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、(t)ブチルジメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、(t)ブチルジフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリナフチルシリル基、2-ピリジルシリル基等)、アルキルホスフィノ基又はアリールホスフィノ基(ジメチルホスフィノ基、ジエチルホスフィノ基、ジシクロヘキシルホスフィノ基、メチルフェニルホスフィノ基、ジフェニルホスフィノ基、ジナフチルホスフィノ基、ジ(2-ピリジル)ホスフィノ基)、アルキルホスホリル基又はアリールホスホリル基(ジメチルホスホリル基、ジエチルホスホリル基、ジシクロヘキシルホスホリル基、メチルフェニルホスホリル基、ジフェニルホスホリル基、ジナフチルホスホリル基、ジ(2-ピリジル)ホスホリル基)、アルキルチオホスホリル基又はアリールチオホスホリル基(ジメチルチオホスホリル基、ジエチルチオホスホリル基、ジシクロヘキシルチオホスホリル基、メチルフェニルチオホスホリル基、ジフェニルチオホスホリル基、ジナフチルチオホスホリル基、ジ(2-ピリジル)チオホスホリル基)から選ばれるいずれかの基を表す。なお、これらの置換基は更に上記の置換基によって置換されていても良いし、また、それらが互いに縮合して更に環を形成していても良い。
 上記一般式(2)において、Lで表されるアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ブタン-1,2-ジイル基、ヘキシレン基等が挙げられる。
 また、Lで表されるアルケニレン基としては、例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、1-メチルビニレン基、1-メチルプロペニレン基、2-メチルプロペニレン基、1-メチルペンテニレン基、3-メチルペンテニレン基、1-エチルビニレン基、1-エチルプロペニレン基、1-エチルブテニレン基、3-エチルブテニレン基等が挙げられる。
 また、Lで表されるアミド基としては、例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等が挙げられる。
 また、Lで表される二価の芳香族複素環基としては、例えば、上記一般式(1)においてR1~R9で表される芳香族複素環基として挙げられたものから導出される二価の基が挙げられる。
 上記一般式(2)において、Rで表される炭素原子数1~20のアルキル基としては、例えば、上記一般式(1)においてR1~R9で表されるアルキル基として挙げられたもののうち、炭素原子数が1~20の基が挙げられる。
 Rで表される炭素原子数1~20のフッ化アルキル基としては、例えば、上記炭素原子数1~20のアルキル基の水素原子がフッ素原子に置換した基が挙げられる。
 Rで表される炭素原子数1~20のアルコキシ基としては、例えば、上記一般式(1)においてR1~R8で表されるアルコキシ基として挙げられたもののうち、炭素原子数が1~20の基が挙げられる。
 Rで表される芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基又は非芳香族炭化水素環基としては、例えば、上記一般式(1)においてR1~R9で表される芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基又は非芳香族炭化水素環基と同様のものが挙げられる。
 上記一般式(2)において、L及びRが更に有していても良い置換基としては、例えば、上記一般式(1)においてR1~R9が有していても良い置換基と同様のものが挙げられる。
 上記一般式(1)で表される構造を有する化合物としては、一般式(2)で表される置換基のうち、少なくとも一つのLが炭素原子数1~6のアルキレン基であるものが好ましく、また、一般式(2)で表される置換基のうち、少なくとも一つのRが炭素原子数1~6のアルキル基であるものが好ましい。
 以下、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物の具体例を示すが、これらに限られるものではない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 《電子輸送層》
 電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層又は複数層設けることができる。
 また、電子輸送層は、以下に説明する電子輸送材料を含有する塗布液を用いて形成することが好ましい。また、当該塗布液は前記極性フッ化溶媒を含有することが好ましい。極性フッ化溶媒に対する溶解度は、電子輸送層の材料、絶縁層の材料、発光層の材料の順に低くなることが好ましい。
 従来、電子輸送層(複数層とする場合は陰極側に隣接する電子輸送層)に用いられる電子輸送材料としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していれば良く、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。例えば、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、シロール誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、8-キノリノール誘導体等の金属錯体等が挙げられる。
 その他、メタルフリー若しくは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、電子輸送材料として好ましく用いることができる。
 これらの中でもカルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ピリジン誘導体等が本発明では好ましく、アザカルバゾール誘導体であることがより好ましい。
 電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット印刷法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができ、好ましくは上記電子輸送材料、フッ化アルコール溶剤とを含有する塗布液を用いたウェット・プロセスにより形成することができる。
 電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmの範囲である。電子輸送層は上記材料の1種又は2種以上からなる一層構造であっても良い。
 また、上記電子輸送材料の他に、不純物をゲスト材料としてドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、同10-270172号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 本発明における電子輸送層には、有機物のアルカリ金属塩を含有することが好ましい。有機物の種類としては特に制限はないが、ギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、フタル酸塩、イソフタル酸塩、テレフタル酸塩、サリチル酸塩、ピルビン酸塩、乳酸塩、リンゴ酸塩、アジピン酸塩、メシル酸塩、トシル酸塩、ベンゼンスルホン酸塩が挙げられ、好ましくはギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩、吉草酸塩、カプロン酸塩、エナント酸塩、カプリル酸塩、シュウ酸塩、マロン酸塩、コハク酸塩、安息香酸塩、より好ましくはギ酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩、酪酸塩等の脂肪族カルボン酸のアルカリ金属塩が好ましく、脂肪族カルボン酸の炭素原子数が4以下であることが好ましい。最も好ましくは酢酸塩である。
 有機物のアルカリ金属塩のアルカリ金属の種類としては特に制限はないが、Na、K、Cs、Liが挙げられ、好ましくはK、Cs、更に好ましくはCsである。有機物のアルカリ金属塩としては、前記有機物とアルカリ金属の組み合わせが挙げられ、好ましくは、ギ酸Li、ギ酸K、ギ酸Na、ギ酸Cs、酢酸Li、酢酸K、酢酸Na、酢酸Cs、プロピオン酸Li、プロピオン酸Na、プロピオン酸K、プロピオン酸Cs、シュウ酸Li、シュウ酸Na、シュウ酸K、シュウ酸Cs、マロン酸Li、マロン酸Na、マロン酸K、マロン酸Cs、コハク酸Li、コハク酸Na、コハク酸K、コハク酸Cs、安息香酸Li、安息香酸Na、安息香酸K、安息香酸Cs、より好ましくは酢酸Li、酢酸K、酢酸Na、酢酸Cs、最も好ましくは酢酸Csである。
 これらドープ材の含有量は、添加する電子輸送層に対し、好ましくは1.5~35質量%の範囲であり、より好ましくは3~25質量%の範囲であり、最も好ましくは5~15質量%の範囲である。
 本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 米国特許第6528187号明細書、米国特許第7230107号明細書、米国特許出願公開第2005/0025993号明細書、米国特許出願公開第2004/0036077号明細書、米国特許出願公開第2009/0115316号明細書、米国特許出願公開第2009/0101870号明細書、米国特許出願公開第2009/0179554号明細書、国際公開第2003/060956号、国際公開第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.79,449(2001)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.79,156(2001)、米国特許第7964293号明細書、米国特許出願公開第2009/030202号明細書、国際公開第2004/080975号、国際公開第2004/063159号、国際公開第2005/085387号、国際公開第2006/067931号、国際公開第2007/086552号、国際公開第2008/114690号、国際公開第2009/069442号、国際公開第2009/066779号、国際公開第2009/054253号、国際公開第2011/086935号、国際公開第2010/150593号、国際公開第2010/047707号、欧州特許第2311826号明細書、特開2010-251675号公報、特開2009-209133号公報、特開2009-124114号公報、特開2008-277810号公報、特開2006-156445号公報、特開2005-340122号公報、特開2003-45662号公報、特開2003-31367号公報、特開2003-282270号公報、国際公開第2012/115034号等に記載の化合物を挙げることができる。
 《正孔輸送層》
 正孔輸送層は、正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料から構成されており、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。また、正孔輸送層は、単層又は複数層設けることができる。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入又は輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであっても良い。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、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、導電性高分子オリゴマー及びチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
 正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物を用いることができ、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
 芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノフェニル、N,N′-ジフェニル-N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1′-ビフェニル〕-4,4′-ジアミン(略称:TPD)、2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N′,N′-テトラ-p-トリル-4,4′-ジアミノビフェニル、1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン、ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4′-ジアミノビフェニル、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノジフェニルエーテル、4,4′-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N-トリ(p-トリル)アミン、4-(ジ-p-トリルアミノ)-4′-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン、3-メトキシ-4′-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン及びN-フェニルカルバゾール等が挙げられる。更には米国特許第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(略称:NPD)、特開平4-308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが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(略称:MTDATA)等が挙げられる。
 更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。また、p型-Si、p型-SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
 また、特開平11-251067号公報、J.Huang et.al.,Applied Physics Letters,80(2002),p.139に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られる観点から、これらの材料を用いることが好ましい。
 正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット印刷法を含む印刷法及びLB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μm程度、好ましくは5~200nmの範囲内である。この正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であっても良い。
 また、正孔輸送層の材料に不純物をドープすることにより、p性を高くすることもできる。その例としては、特開平4-297076号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報及びJ.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 このように、正孔輸送層のp性を高くすると、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
 《注入層》
 注入層(正孔注入層及び電子注入層)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために、電極と発光層の間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123~166頁)にその詳細が記載されており、正孔注入層と電子注入層とがある。
 注入層は、必要に応じて設けることができる。正孔注入層であれば、アノードと発光層又は正孔輸送層との間、電子注入層であればカソードと発光層又は電子輸送層との間に存在させても良い。
 正孔注入層は、特開平9-45479号公報、同9-260062号公報、同8-288069号公報等にその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン層、酸化バナジウムに代表される酸化物層、アモルファスカーボン層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子層等が挙げられる。
 電子注入層は、特開平6-325871号公報、同9-17574号公報、同10-74586号公報等にその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属層、フッ化カリウムに代表されるアルカリ金属ハライド層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物層、酸化モリブデンに代表される酸化物層等が挙げられる。本発明においては、電子注入層はごく薄い膜であることが望ましく、構成材料にもよるが、その層厚は1nm~10μmの範囲が好ましい。
 《電子阻止層》
 電子阻止層とは、広い意味では、正孔輸送層の機能を有する。電子阻止層は、正孔を輸送する機能を有しつつ、電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。また、正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に適用する正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3~100nmの範囲であり、更に好ましくは5~30nmの範囲である。
 《陽極》
 有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO、IZO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In23-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いても良い。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成しても良く、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良い。また、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式など湿式製膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましい。更に、膜厚は材料にもよるが、通常10~1000nmの範囲内、好ましくは10~200nmの範囲内で選ばれる。
 《陰極》
 一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する。)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、銀、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al23)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、銀、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/sq.以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μmの範囲内、好ましくは50~200nmの範囲内で選ばれる。なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方が、透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
 また、陰極に上記金属を1~20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明又は半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。
 《封止》
 本発明の有機EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基材とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
 封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていれば良く、凹板状でも、平板状でも良い。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
 具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
 本発明においては、有機EL素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、酸素透過度10-3g/(m2・24h)以下、水蒸気透過度10-3g/(m2・24h)以下のものであることが好ましい。また、前記の水蒸気透過度、酸素透過度がいずれも10-5g/(m2・24h)以下であることが、更に好ましい。
 封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2-シアノアクリル酸エステルなど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。
 前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいても良い。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使っても良いし、スクリーン印刷のように印刷しても良い。
 また、有機機能層を挟み支持基材と対向する側の電極の外側に、該電極と有機機能層を被覆し、支持基材と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であれば良く、例えば、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。更に、該膜の脆弱性を改良するためにこれら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスタ-イオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法などを用いることができる。
 封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体や、フッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
 吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
 《保護膜、保護板》
 有機機能層を挟み支持基材と対向する側の封止膜又は封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜又は保護板を設けても良い。特に、封止が封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、上記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
 《光取り出し向上技術》
 有機EL素子は、空気よりも屈折率の高い(屈折率1.6~2.1程度の範囲内)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15~20%程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。
 これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極又は発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極又は発光層を導波し、結果として、光が素子側面方向に逃げるためである。
 この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(例えば、米国特許第4774435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(例えば、特開昭63-314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(例えば、特開平1-220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(例えば、特開昭62-172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(例えば、特開2001-202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11-283751号公報)などが挙げられる。
 本発明においては、これらの方法を前記有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、又は基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
 透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚さで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど、外部への取り出し効率が高くなる。
 本発明は、これらの手段を組み合わせることにより、さらに高輝度又は耐久性に優れた素子を得ることができる。
 低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5~1.7程度の範囲内であるので、低屈折率層は、屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましい。またさらに1.35以下であることが好ましい。
 また、低屈折率媒質の厚さは、媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは、低屈折率媒質の厚さが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
 全反射を起こす界面又はいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は、回折格子が1次の回折や、2次の回折といった、いわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間又は、媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
 導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは、発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な一次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
 しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
 回折格子を導入する位置としては、いずれかの層間、又は媒質中(透明基板内や透明電極内)でも良いが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が好ましい。このとき、回折格子の周期は、媒質中の光の波長の約1/2~3倍程度の範囲内が好ましい。回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状など、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
 《集光シート》
 本発明の有機EL素子は、支持基板(基材)の光取出し側に、例えばマイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工すること、又は、いわゆる集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
 マイクロレンズアレイの例としては、支持基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を二次元に配列する。一辺は10~100μmの範囲内が好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。
 集光シートとしては、例えば液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)などを用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であっても良い。
 また、有機EL素子からの光放射角を制御するために光拡散板・フィルムを、集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)などを用いることができる。
 《有機EL素子の製造方法》
 図2に示す有機EL素子10を製造する場合を例にとって、本発明の有機EL素子の製造方法の一例を具体的に説明する。
 まず、基材11上に、陽極12を形成する。次に、陽極12上に、絶縁層2を形成し、絶縁層2の凹部に、正孔注入層13及び正孔輸送層14をこの順に形成する。次に、発光層形成用塗布液を用いて発光層15を形成する。次に、発光層15上に、電子輸送層16を形成する。次に、電子輸送層16上に、電子注入層17及び陰極18を形成する。陽極12及び陰極18は発光層に対して共通の電極を形成している。
 同様にして、青色(B)発光画素21、緑色(G)発光画素22及び赤色(R)発光画素23を形成する。
 但し、発光画素は、前記B、G、Rの発光画素に加えて、4色(B,G、R及びW(白色))や、5色(B,G、R、W(白色)、LB(BとGの混色)及びO(GとRの混色)である構成にすることも好ましい。
 なお、有機EL素子10を構成する発光層及び電子輸送層以外の各層の形成方法としては、上記したとおり、湿式法、蒸着及びスパッタ等いずれの方法であってもよい。また、発光層及び電子輸送層の形成についても、湿式法に限らず、蒸着やスパッタ等の方法を用いてもよい。ただし、有機EL素子10を構成するいずれの層も、コストの観点から、湿式法を用いることが好ましい。
 最後に、陰極18を形成した後の素子を封止する(不図示)。当該素子の封止に用いられる封止手段としては、公知の部材、方法を使用することができる。
 以上のようにして有機EL素子10を製造することができる。
 本発明の有機EL素子の製造方法においては、特に限定はされないが、本発明に係る発光画像表示部と非発光画像表示部の形成において、前記非発光画像表示部をインクジェット印刷法又はインクジェット印刷法以外のウェット・プロセスで形成する工程と、前記発光画像表示部をインクジェット印刷法によって形成する工程と、を有することが好ましい。
 すなわち、本発明の有機EL素子の製造方法においては、湿式法で形成することが好ましく、ディスペンサーを用いた塗布や、インクジェットヘッドを用いたインクジェット印刷法により、本発明に係る有機機能層を形成することがより好ましい。特に好ましくはインクジェット印刷法である。
 インクジェット印刷法に用いられる液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシブチルアセテート等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等の非フッ化アルコール類、トリフルオロエタノール(TFEO)、テトラフルオロプロパノール(TFPO)、ヘキサフルオロプロパノール(HFPO)等のフッ化アルコール類、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、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができるが、素子中の含まれる溶媒量を抑制する点から、沸点が50℃~180℃の範囲の溶媒が好適に用いられる。また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
 本発明において、有機EL素子中に含まれる溶媒含有量としては、0.01~1μg/cm2の範囲である。0.01μg以下の場合には、有機膜が疎となるため素子駆動時の高電圧化を引き起こし、1μg/cm2以上の場合には素子駆動時の物質拡散や発光材料の凝集を引き起こし、低効率、低駆動寿命となってしまう。これらの溶媒含有量は昇温脱離ガス分光法により求めることができる。
 《インクジェット印刷法》
 本発明に係る有機機能層や透明電極は、特にインクジェット印刷法により形成することが好ましい。
 インクジェット印刷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、2~50pL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、湿潤厚さ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厚さは、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、湿潤厚さは、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。
 以下、インクジェット印刷法による有機機能層の形成方法について、その一例を、図を交えて説明する。
 図3に有機EL素子10の表面に対して垂直方向から見たとき、ドット状に前記発光画素21~23が配置されていることを表す概念図を示す。それぞれのドットの位置は、規則正しい順列であっても、千鳥配列であってもよい。中でも千鳥配列であることがより好ましい。
 図4は、本発明の有機EL素子の製造方法に適用可能なシングルパス方式(ラインヘッド方式)のインクジェット記録装置の一例を示す模式図である。
 図4Aにおいて、100がラインヘッド型のヘッドユニットであり、それぞれ色相の異なるインク(例えば、レッド(R)、グリーン(G)及びブルー(B)色の発光をする化合物を含有するインク)を吐出するヘッド102~104で構成され、各ヘッドのノズルピッチは360dpi程度であることが好ましい。なお、本発明でいうdpiとは、2.54cm当たりのドット数を表す。基材1は、ロール状に積層された状態で、搬送機構101より矢印方向に繰り出される。
 図4Bは、各ヘッド底部におけるノズルの配置を示す底面図である。図4(b)に示すように、それぞれヘッド102とヘッド103、ヘッド104のノズルNは、半ピッチずつずらした千鳥配列となっている。このようなヘッド構成とすることにより、より緻密な画像を形成することができる。
 図4Cは、ヘッドユニット構成の一例を示す模式図である。幅の広い基材1を用いる場合は、基材1の全幅をカバーするように複数個のヘッドHを千鳥配列に配置したヘッドユニットHUを用いることも好ましい。
 前記インクジェット記録装置を用いて、基材1を連続的に搬送しながら、基材1上に、有機EL素子の発光層を形成する発光性ドーパントやホスト化合物等と溶媒を含有する塗布液(インク)、又は、有機機能層を形成する有機機能材料等と溶媒を含有する塗布液(インク)を、インク液滴として順次、基材1上に射出して、発光層や有機機能層を形成する。
 本発明に用いられインクジェット記録装置のほかにも、例えば、特開2012-140017号公報、特開2013-010227号公報、特開2014-058171号公報、特開2014-097644号公報、特開2015-142979号公報、特開2015-142980号公報、特開2016-002675号公報、特開2016-002682号公報、特開2016-107401号公報、特開2017-109476号公報、特開2017-177626号公報等に記載されている構成からなるインクジェットヘッドを適宜選択して適用することができる。
 《有機EL素子のその他の構成》
 本発明に適用可能な有機EL素子の構成のその他の概要については、例えば、特開2013-157634号公報、特開2013-168552号公報、特開2013-177361号公報、特開2013-187211号公報、特開2013-191644号公報、特開2013-191804号公報、特開2013-225678号公報、特開2013-235994号公報、特開2013-243234号公報、特開2013-243236号公報、特開2013-242366号公報、特開2013-243371号公報、特開2013-245179号公報、特開2014-003249号公報、特開2014-003299号公報、特開2014-013910号公報、特開2014-017493号公報、特開2014-017494号公報等に記載されている構成を挙げることができる。
 また、タンデム型の有機EL素子の具体例としては、例えば、米国特許第6337492号明細書、米国特許第7420203号明細書、米国特許第7473923号明細書、米国特許第6872472号明細書、米国特許第6107734号明細書、米国特許第6337492号明細書、特開2006-228712号公報、特開2006-24791号公報、特開2006-49393号公報、特開2006-49394号公報、特開2006-49396号公報、特開2011-96679号公報、特開2005-340187号公報、特許第4711424号公報、特許第3496681号公報、特許第3884564号公報、特許第4213169号公報、特開2010-192719号公報、特開2009-076929号公報、特開2008-078414号公報、特開2007-059848号公報、特開2003-272860号公報、特開2003-045676号公報、国際公開第2005/009087号、国際公開第2005/094130号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 《用途》
 上述した実施形態の有機EL素子は、面発光体であるため各種の発光光源として用いることができる。例えば、家庭用照明や車内照明等の照明装置、時計や液晶用のバックライト、看板広告用照明、信号機の光源、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。また、フレキシブル性を活かした、カラーディスプレイとしても有用である。特に本発明の有機EL素子は、簡易な表示装置であるため、オンデマンド化に対応した細かい作り分けに対応しており,有機EL素子を内
蔵した印刷物などを提供することができる。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。
 実施例に用いた発光ドーパントの構造を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 [実施例1]
 《有機EL素子101の作製》
 以下のように、基材上に、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/陰極を積層して封止し、ボトムエミッション型の有機EL素子101を作製した。
 (基材の準備)
 まず、ポリエチレンナフタレートフィルム(帝人デュポン社製、以下、PENと略記する。)の陽極を形成する側の全面に、特開2004-68143号公報に記載の構成の大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、SiOxからなる無機物のガスバリアー層を層厚500nmとなるように形成した。これにより、酸素透過度0.001mL/(m2・24h)以下、水蒸気透過度0.001g/(m2・24h)以下のガスバリアー性を有する可撓性の基材を作製した。
 (陽極の形成)
 上記基材上に面積30mm、厚さ120nmのITO(インジウム・スズ酸化物)をスパッタ法により製膜し、フォトリソグラフィー法によりパターニングを行い、陽極を形成した。
 (絶縁性層(バンク)の形成)
 上記作製した陽極上に、コニカミノルタ社製インクジェットヘッド(MEMSヘッド1pL)を用いて、一辺100μmの正方形の塗布パターンを10μmの間隔を空けて4ケ所形成するよう、塗布液を塗布した。塗布液としては、トリエチレングリコールモノブチルエーテルを使用した。
 次いで大気圧プラズマ放電処理装置を用いて、塗布液を塗布した基材を親液化処理した。放電ガスとしてアルゴンガス、反応性ガスとして酸素ガスを用い、25℃、1L/(min・cm)で供給した。また、プラズマ生成に用いた電源は、ハイデン研究所製PHF2-Kであり、約2kVの電圧をかけてプラズマを生成した。
 次にエアーウォーター社製ドライアイス洗浄機を用いて、親液化処理した基材表面を洗浄処理することで、塗布液を除去した。これにより、親液領域と撥液領域のパターンが形成された基材を得た。
 次にコニカミノルタ社製インクジェットヘッド(MEMSヘッド1pL)を用いて、親液領域と撥液領域のパターンが形成された前述工程後の基材にベルノックス社製ベルトロン樹脂30%にメチルイソブチルケトン50%とプロピレングリコール20%を加え、インクを調液し、前記親液領域に塗設した。120℃で30min乾燥後、紫外線を5min照射し硬化させてバンクを形成した。これらバンク壁は、幅10μmで格子状に形成されていた。
 (正孔注入層の形成)
 陽極及びバンクを形成した基材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。そして、陽極を形成した基材上に、特許第4509787号公報の実施例16と同様に調製したポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ナフィオン(登録商標))の分散液をイソプロピルアルコールで希釈した2質量%溶液をダイコート法にて塗布、自然乾燥し、層厚40nmの正孔注入層を形成した。
 (正孔輸送層の形成)
 次に、正孔注入層を形成した基材を、窒素ガス(グレードG1)を用いた窒素雰囲気下に移し、下記組成の正孔輸送層形成用塗布液を用いて、インクジェット印刷法にて塗布、自然乾燥した後に、130℃で30分間保持し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。インクジェット印刷法は、コニカミノルタ社製インクジェットヘッド(MEMSヘッド1pL)を用いた。
 〈正孔輸送層形成用塗布液〉
 正孔輸送材料(下記化合物(60))(重量平均分子量Mw=80000)                           10質量部
 クロロベンゼン                  3000質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 (発光層の形成)
 次いで、下記組成の発光層形成用のインク組成物を用い、前述の図4に記載の構造からなるピエゾ方式インクジェットプリンターヘッドであるコニカミノルタ社製のピエゾ方式インクジェットプリンターヘッド「KM1024i」を用いて、図4に示したインクジェット印刷法による有機EL素子の製造フローに従って、40℃で、乾燥後の層厚が50nmとなる条件で正孔輸送層上に射出したのち、120℃で30分間乾燥して、発光層を形成した。
 〈B画素発光層形成用塗布液〉
 表Iに記載のホスト化合物1及び2           23質量部
 発光ドーパントBD-2                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈G画素発光層形成用塗布液〉
 表Iに記載のホスト化合物1及び2           23質量部
 発光ドーパントGD-1                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 (電子輸送層の形成)
 次に、発光層を形成した基材を、下記組成の電子輸送層形成用塗布液を用い、コニカミノルタ社製インクジェットヘッド(MEMSヘッド1pL)を用い、インクジェット印刷法にて塗布し、自然乾燥した後に、80℃で30分間保持し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。
 〈電子輸送層形成用塗布液〉
 下記化合物A                      6質量部
 1H,1H,3H-テトラフルオロプロパノール(TFPO)
                          2000質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 (電子注入層、陰極の形成)
 続いて、基材を大気に曝露することなく真空蒸着装置へ取り付けた。また、モリブデン製抵抗加熱ボートにフッ化ナトリウム及びフッ化カリウムを入れたものを真空蒸着装置に取り付け、真空槽を4×10-5Paまで減圧した。その後、ボートに通電して加熱し、フッ化ナトリウムを0.02nm/秒で前記電子輸送層上に蒸着し、膜厚1nmの薄膜を形成した。同様に、フッ化カリウムを0.02nm/秒でフッ化ナトリウム薄膜上に蒸着し、層厚1.5nmの電子注入層を形成した。
 引き続き、アルミニウムを蒸着して厚さ100nmの陰極を形成した。
 (封止)
 以上の工程により形成した積層体に対し、市販のロールラミネート装置を用いて封止基材を接着した。
 封止基材として、可撓性を有する厚さ30μmのアルミニウム箔(東洋アルミニウム(株)製)に、ドライラミネーション用の2液反応型のウレタン系接着剤を用いて層厚1.5μmの接着剤層を設け、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムをラミネートしたものを作製した。
 封止用接着剤として熱硬化性接着剤を、ディスペンサーを使用して封止基材のアルミニウム箔の接着面(つや面)に沿って厚さ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。更に、その封止基材を露点温度-80℃以下、酸素濃度0.8ppmの窒素雰囲気下へ移動して、12時間以上乾燥させ、封止用接着剤の含水率が100ppm以下となるように調整した。
 熱硬化性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
 上記封止基材を上記積層体に対して密着・配置して、圧着ロールを用いて、圧着ロール温度100℃、圧力0.5MPa、装置速度0.3m/minの圧着条件で密着封止した。
 以上のようにして、上述の図2に示す構成の有機EL素子と同様の形態の有機EL素子101を作製した。
 《有機EL素子102~107の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、発光層の形成についてホスト化合物を表Iに記載の条件に変更した以外は、同様な方法で有機EL素子102~107を作製した。
 《有機EL素子108の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、G画素の発光層の形成について、下記受容層形成用塗布液を前述のインクジェット法で成膜/自然乾燥した後、下記G画素発光層形成用塗布液を重ねて塗布した以外は、同様な方法で有機EL素子108を作製した。
 〈受容層形成用塗布液〉
 表Iに記載のホスト化合物(TH-1:KH-1=1:1)
                          11.5質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈G画素発光層形成用塗布液〉
 表Iに記載のホスト化合物             11.5質量部
 発光ドーパントGD-1                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 《有機EL素子109の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、B画素及びG画素の発光層の形成について、下記受容層形成用塗布液を前述のインクジェット法で成膜/自然乾燥した後、下記B画素及びG画素発光層形成用塗布液をそれぞれ重ねて塗布した以外は、同様な方法で有機EL素子109を作製した。
 〈受容層形成用塗布液〉
 表Iに記載のホスト化合物(TH-1:KH-1=1:1)
                          11.5質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈B画素発光層形成用塗布液〉
 表1に記載のホスト化合物             11.5質量部
 発光ドーパントBD-2                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈G画素発光層形成用塗布液〉
 表1に記載のホスト化合物             11.5質量部
 発光ドーパントGD-1                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 有機EL素子108は、G画素発光層において正孔輸送層側に発光ドーパントの分布が無いように作製し、有機EL素子109は、B画素発光層及びG画素発光層において正孔輸送層側に発光ドーパントの分布が無いように作製したものである。
 ≪評価方法≫
 作製した有機EL素子101~109について下記の評価を実施した。
 (1)発光ドーパント分布評価
 発光層内の発光ドーパントの分布状態は、前述のダイナミック二次イオン質量分析法にて膜面に対し垂直方向のドーパント分子内の金属元素を検知することで行った。
 (2)電流集中の有無
 電流集中の有無判断には、青画素及び緑画素間の定電流駆動時の電圧差を指標とした。青画素及び緑画素のそれぞれにおいて、室温(25℃)で、直流電圧・電流源/モニタ6243(ADCMT社製)を用いて、2.5mA/cm2の定電流密度条件下による通電を行い各画素の電圧を測定した。そして、青画素電圧から緑画素電圧を引いた電圧差を求めた。
 (3)均一な発光特性
 均一な発光特性の評価には、青画素及び緑画素のそれぞれに同電流を流した際の輝度比を指標とした。青画素及び緑画素において、室温(25℃)で、2.5mA/cm2の定電流密度条件下による点灯を行い、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)を用いて、各素子の発光輝度を測定した。そして、青画素の発光輝度/緑画素の発光輝度の比率を求めた。
 これらの結果を表Iに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
 表Iから、本発明の有機EL素子101~104は、比較例の有機EL素子105に対して、電圧の差が小さいため電流集中が発生しにくいことが分かる。また、輝度比が5.00~0.25の範囲内にあり、同一電源で電流を流した場合にも均一な発光特性が得られることがわかる。更に、ホスト化合物の組成比が等しい場合にこれらの特性に優れることが分かる。
 それに対して、比較例の有機EL素子は、各発光画像表示部ですべてホスト化合物を変更したことにより、電流輝度で発光せずG画素に電流集中し、青のコントラスト比が低いことが分かった。更に、有機EL素子108及び109との比較により、正孔輸送層側の発光層界面に発光ドーパント分布が無いことにより、分布がある場合に比べてこれらの性能が低下することが分かった。
 [実施例2]
 《有機EL素子201~207の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、発光層及び電子輸送層の形成について表IIに記載の条件に変更した以外は、同様な方法で有機EL素子201~207を作製した。
 すなわち、上記有機EL素子101の作製において、発光層の形成について下記発光層塗布液への変更及び表IIに記載の条件に変更した以外は、同様な方法で有機EL素子201~207を作製した。
 〈LB画素発光層形成用塗布液〉
 表IIに記載のホスト化合物               23質量部
 表IIに記載の発光ドーパント1              4質量部
 表IIに記載の発光ドーパント2           0.15質量部
 表IIに記載の発光ドーパント3            1.5質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈R画素発光層形成用塗布液〉
 表IIに記載のホスト化合物               23質量部
 表IIに記載の発光ドーパント1           0.73質量部
 表IIに記載の発光ドーパント2           0.88質量部
 表IIに記載の発光ドーパント3           0.73質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 そして、実施例1の(2)及び(3)と同様の評価を行った。これらの結果を表IIに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
 表IIから、本発明の有機EL素子201~207は、表Iに記載の比較例の有機EL素子105~107に対して、発光色を変化させた場合でも電圧及び輝度の変動が小さく、均一な発光特性が得られることが分かる。特に、ホストとドーパントとのLUMO差が±0.4eV以内に該当するドーパント数が増えるに従って良化することが分かる。
 [実施例3]
 《有機EL素子301~303の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、発光層及び電子輸送層の形成について表IIIに記載の条件に変更した以外は、同様な方法で有機EL素子301~303を作製した。
 (絶縁性層(バンク)の形成)
 一辺1mmの正方形の塗布パターンを1mmの間隔を空けて3ケ所形成するようにした以外は、同様に作製した。
 (発光層の形成)
 発光層の形成について、下記発光層塗布液へ変更し、インクジェット装置を用いて画素Aには主塗布液のみを射出し、画素Bには主塗布液と副塗布液を2:1の割合で射出し、画素Cには主塗布液と副塗布液を1:1の割合で射出して各画素を形成した。
 〈発光層形成用主塗布液〉
 ホスト化合物 KH-1              11.5質量部
 ホスト化合物 TH-1              11.5質量部
 表IIIに記載の発光ドーパント         実施例2に記載の質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈発光層形成用副塗布液〉
 ホスト化合物 KH-1              11.5質量部
 ホスト化合物 TH-1              11.5質量部
 リン光発光ドーパントGD-1           0.20質量部
 リン光発光ドーパントRD-2           0.10質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 ≪評価方法≫
 作製した有機EL素子301~303について下記の評価を実施した。
 (1)電流集中の有無
 実施例1と同様に、2.5mA/cm2の定電流密度条件下による通電を行い各画素の電圧を測定した。そして、ABC3画素の最大電圧から最小電圧を引いた電圧差の最大値を求めた。
 (2)色度変動値
 B画素及び緑画素において、室温(25℃)で、2.5mA/cm2の定電流密度条件下による点灯を行い、分光放射輝度計CS-2000(コニカミノルタ社製)を用いて、各画素の発光色を測定し、CIE1931表色系のx及びy値を求めた。そして、画素(B-A)及び画素(C-A)のx及びy値の差を色度変動値として求めた。
 これらの結果を表IIIに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
 表IIIから、本発明の有機EL素子301~303は、表Iに記載の比較例の有機EL素子105~107に対して、電流、電圧の差が小さく、電流集中が無く、均一な発光特性が得られることがわかる。更に、リン光ドーパントのみを使用した素子301に対し、リン光と蛍光両ドーパントを使用した素子302及び303は、色度の変動値が直線的で発光色の設計がしやすいことが分かる。
 [実施例4]
 《有機EL素子401~414の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、発光層の形成について塗布液を下記に変更し、表IVに記載の条件に変更した以外は、同様な方法で有機EL素子401~414を作製した。
 〈B画素発光層形成用塗布液〉
 表IVに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントBD-3                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート  2000質部
 〈R画素発光層形成用塗布液〉
 表IVに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントRD-2              0.88質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 そして、実施例1の(2)及び(3)と同様の評価を行った。これらの結果を表IVに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 表IVから、本発明の有機EL素子401~414は、表Iに記載の比較例の有機EL素子105~107に対して、電流、電圧の差が小さく、電流集中が無く、均一な発光特性が得られることがわかる。
 [実施例5]
 《有機EL素子501~509の作製》
 上記有機EL素子101の作製において、発光層の形成について塗布液を下記に変更し、表Vに記載の条件に変更した以外は、同様な方法で有機EL素子501~509を作製した。
 〈B画素発光層形成用塗布液〉
 表Vに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントBD-4                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈G画素発光層形成用塗布液〉
 表Vに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントGD-3                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 そして、実施例1の(2)及び(3)と同様の評価を行った。これらの結果を表Vに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
 表Vから、本発明の有機EL素子501~509は、表Iに記載の比較例の有機EL素子105~107に対して、電流、電圧の差が小さく、電流集中が無く、均一な発光特性が得られることがわかる。
 [実施例6]
 《有機EL素子601~606の作製》
 上記有機EL素子101の作製において下記を変更した以外は、同様な方法で有機EL素子601~606を作製した。
 (絶縁性層(バンク)の形成)
 素子601及び602については、一辺1mmの正方形の塗布パターンを1mmの間隔を空けて5ヶ所形成するようにした以外は、同様に作製した。
 素子603及び604については、一辺1mmの正方形の塗布パターンを1mmの間隔を空けて4ヶ所形成するようにした以外は、同様に作製した。
 素子605及び606については、一辺1mmの正方形の塗布パターンを1mmの間隔を空けて3ヶ所形成するようにした以外は、同様に作製した。
 (発光層の形成)
 発光層の形成について、下記発光層塗布液へ変更し、素子601及び602についてはB、G、R、O、及びWの5画素、素子603及び604についてはB、G、R、及びOの4画素、素子605及び606についてはB、G、及びRの3画素を作製した。
 〈B画素発光層形成用塗布液〉
 表VIに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントBD-5                 7質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈G画素発光層形成用塗布液〉
 表VIに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントGD-4                 6質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈R画素発光層形成用塗布液〉
 表VIに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントRD-1                 1質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈O画素発光層形成用塗布液〉
 表VIに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントGD-4                 6質量部
 発光ドーパントRD-1                 1質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 〈W画素発光層形成用塗布液〉
 表VIに記載のホスト化合物               23質量部
 発光ドーパントBD-5                 7質量部
 発光ドーパントGD-4               0.1質量部
 発光ドーパントRD-1               0.1質量部
 プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 2000質量部
 ≪評価方法≫
 作製した有機EL素子601~606について下記の評価を実施した。
 (1)電流集中の有無
 実施例1と同様に、2.5mA/cm2の定電流密度条件下による通電を行い各画素の電圧を測定した。そして、各色画素の最大電圧から最小電圧を引いた電圧差の最大値を求めた。
 これらの結果を表VIに示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
 表VIから、本発明によれば、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子が得られることが分かった。
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、共通の電源及び電極を用いた簡易な構成のドット発光画像においても、電流集中なく全面均一に発光することから、有機エレクトロルミネッセンス表示装置だけでなく、簡易表示装置や印刷物にも好適に用いることができる。
 1 基材
 2 バンク
 2a 凹部
 2b 凸部
 10 有機エレクトロルミネッセンス素子
 11 基材
 12 陽極
 13 正孔注入層
 14 正孔輸送層
 15 発光層
 16 電子輸送層
 17 電子注入層
 18 陰極
 21 青色(B)発光画素
 22 緑色(G)発光画素
 23 赤色(R)発光画素
 100 ラインヘッド型のヘッドユニット
 101 搬送機構
 102、103、104 ヘッド
 N ノズル
 H ヘッド
 HU ヘッドユニット

Claims (15)

  1.  少なくとも基材上に、対向する陽極と陰極である1対の電極と当該電極に挟持された画像表示部とを有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
     前記画像表示部が、発光画像表示部と非発光画像表示部で構成され、
     前記発光画像表示部が、少なくとも正孔輸送層及び当該正孔輸送層に隣接する、ホスト化合物及び発光ドーパントを含有する発光層を有し、
     前記発光画像表示部が、前記発光層を有する複数の発光画素を有し、
     前記複数の発光画素が、共通の電極及び共通のホスト化合物を有し、かつ、前記発光層の陽極側界面に前記発光ドーパントが含有されることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2.  前記ホスト化合物が複数種のホスト化合物からなり、前記複数の発光画素において前記複数種のホスト化合物の組成比が等しいことを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  前記発光画素の相互間に、前記非発光画像表示部を構成する絶縁性層を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  前記ホスト化合物の最低空軌道と前記発光ドーパントの最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを、2種以上含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記ホスト化合物の最低空軌道と前記発光ドーパントの最低空軌道とのエネルギー準位の差が、±0.4eV以内である発光ドーパントを、3種以上含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  前記発光ドーパントが、蛍光発光性発光ドーパント及びリン光発光性発光ドーパントの両方を含有することを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  前記ホスト化合物が、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    〔一般式(1)中、Xは、O、S又はNR9を表す。R9は、水素原子、重水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリールアルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基又は下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R8は、それぞれ、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アルコキシ基、アシル基、アミノ基、シリル基、ホスフィンオキシド基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基、非芳香族複素環基又は下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R9の少なくとも一つは、下記一般式(2)で表される置換基を表す。R1~R9は、互いに同じであっても異なっていても良く、更に置換基を有していても良い。〕
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    〔一般式(2)中、Lは、それぞれ、アルキレン基、アルケニレン基、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、アミド基又は二価の芳香族複素環基を表し、更に置換基を有していても良い。nは、1~8の整数を表す。nが2以上の整数を表す場合、2以上のLは、互いに同じであっても異なっていても良い。Rは、炭素原子数1~20のアルキル基、炭素原子数1~20のアルコキシ基、炭素原子数1~20のフッ化アルキル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基又は非芳香族炭化水素環基を表し、更に置換基を有していても良い。mは、1~3の整数を表す。L及びRのうち少なくとも一つはアルキレン基又はアルキル基を表す。一般式(1)において、一般式(2)で表される置換基が複数ある場合、L及びRは、互いに同じであっても異なっていても良いが、互いに連結し環を形成することはない。〕
  8.  前記ホスト化合物において、炭素に対する窒素の原子含有比率(N/C)が、0.06以下であることを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9.  前記ホスト化合物の最高被占軌道のエネルギー準位が、-5.3eV以上であることを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10.  前記ホスト化合物の最高被占軌道のエネルギー準位が、-5.1eV以上であることを特徴とする請求項7に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  11.  前記複数の発光画素が、4色以上の発光画素で構成されることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12.  前記複数の発光画素が、5色以上の発光画素で構成されることを特徴とする請求項1から請求項10までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  13.  請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備したことを特徴とする簡易表示装置。
  14.  請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を内蔵したことを特徴とする印刷物。
  15.  請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法であって、
     前記発光画像表示部と前記非発光画像表示部の形成において、
     前記非発光画像表示部をインクジェット印刷法又はインクジェット印刷法以外のウェット・プロセスで形成する工程と、
     前記発光画像表示部をインクジェット印刷法によって形成する工程と、を有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法。
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