WO2013031662A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 - Google Patents

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WO2013031662A1
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organic
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秀雄 ▲高▼
片倉 利恵
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コニカミノルタホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element, an illumination device using the same, and a display device.
  • An organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) has a structure in which a light emitting layer containing a light emitting compound is sandwiched between a cathode and an anode, and by applying an electric field, holes injected from the anode and Excitons are generated by recombination of electrons injected from the cathode in the light-emitting layer. It is a light emitting element utilizing light emission (fluorescence / phosphorescence) when this exciton is deactivated.
  • Non-Patent Document 1 As for development of organic EL elements for practical use, Princeton University has reported organic EL elements that use phosphorescence emission from excited triplets (see, for example, Non-Patent Document 1). Research on the materials shown has been active (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).
  • the organic EL device using phosphorescence emission is greatly different from the organic EL device using fluorescence emission, and the method for controlling the position of the emission center, particularly the emission layer, is particularly different. How to perform recombination inside and stabilize light emission is an important technical issue in capturing the efficiency and life of the organic EL element.
  • a multilayer stacked organic EL device having a hole transport layer (located on the anode side of the light emitting layer) and an electron transport layer (located on the cathode side of the light emitting layer) adjacent to the light emitting layer has been developed. It is well known (for example, see Patent Document 2). In addition, a mixed layer using a host compound and a phosphorescent compound as dopants is often used for the light emitting layer.
  • FIrpic is known as a typical blue phosphorescent compound, and a short wave is realized by substituting fluorine for the main ligand phenylpyridine and using picolinic acid as a secondary ligand. Yes.
  • These dopants achieve high-efficiency organic EL devices by combining carbazole derivatives and triarylsilanes as host compounds.
  • the light emission lifetime of organic EL devices is greatly deteriorated, so the trade-off can be improved. It was sought after.
  • Patent Document 3 As a blue phosphorescent compound having a high potential, a metal complex having a specific ligand has been disclosed in Patent Document 3 and improved in terms of luminous efficiency and luminous lifetime. However, it is still not sufficient in terms of light emission lifetime, which is an index for practical use. For example, when light is continuously emitted for a long time or under high temperature and high humidity, the carrier balance in the light emitting layer changes, and as a result, there is a concern about deterioration of device performance mainly due to a decrease in light emission luminance. Patent Document 3 does not describe such a viewpoint of stability over time, and it has been found that further improvement is necessary.
  • wet methods also called wet processes.
  • the wet method allows film formation at a lower temperature than film formation in a vacuum process, so that damage to the underlying organic layer can be reduced, and there are great expectations for improving luminous efficiency and device life. ing.
  • processability such as solubility in solvents, solution stability, and driving voltage, and it has been found that further improvement techniques are indispensable.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its problems are organic electroluminescence having high luminous efficiency, low driving voltage, long life, excellent stability over time, and suitability for production by a wet process.
  • An object of the present invention is to provide a luminescence element, a lighting device and a display device including the organic electroluminescence element.
  • an organic electroluminescence device in which an organic layer composed of at least a plurality of light emitting layers is sandwiched between an anode and a cathode, the light emitting layer is coordinated with a ligand represented by the following general formula (1).
  • a ligand represented by the following general formula (1).
  • An aromatic oligoamine compound containing a blue phosphorescent organometallic complex, having at least one layer between the anode and the light emitting layer, and the layer having four or more nitrogen atoms in the molecule An organic electroluminescence device comprising:
  • ring A and ring B represent a 5-membered or 6-membered aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group, or a non-aromatic hydrocarbon ring.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an amino group, a silyl group, or an arylalkyl.
  • the organic electroluminescence device according to 1 above, wherein a fluorine compound is
  • the blue phosphorescent organometallic complex coordinated with the ligand represented by the general formula (1) is a blue phosphorescent organometallic complex represented by the following general formula (2)
  • ring A and ring B represent a 5-membered or 6-membered aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group, or a non-aromatic hydrocarbon ring.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an amino group, a silyl group, or an arylalkyl.
  • R 1 and R 2 has 2 carbon atoms
  • Ra, Rb and Rc are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an amino group, a silyl group, An arylalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, a non-aromatic hydrocarbon ring group, or a non-aromatic heterocyclic group, which may further have a substituent, na and nc represent 1 or 2, and nb Represents an integer of 1 to 4.
  • L ′ is one or more of monoanionic bidentate ligands coordinated to M
  • M represents a transition metal atom having an atomic number of 40 or more and 8-10 groups in the periodic table
  • n' represents an integer of 1 to 3
  • m '+ n' is 2 or 3.
  • 4 The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 3, wherein the aromatic oligoamine compound is an aromatic oligoamine salt.
  • R 1 and R 2 in the general formula (1) or the general formula (2) are an alkyl group or a cycloalkyl group having 2 or more carbon atoms.
  • the organic electroluminescent element of description is any one of the above 1 to 4, wherein R 1 and R 2 in the general formula (1) or the general formula (2) are an alkyl group or a cycloalkyl group having 2 or more carbon atoms.
  • the blue phosphorescent organometallic complex represented by the general formula (2) is a blue phosphorescent organometallic complex represented by the following general formula (2-1): 10.
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic heterocyclic group, a non-aromatic hydrocarbon ring group or a non-aromatic heterocyclic group.
  • R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, Atom, cyano group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, amino group, silyl group, arylalkyl group, aryl group, heteroaryl group, non-aromatic hydrocarbon ring group or non-aromatic heterocyclic group Further, it may have a substituent, and at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group or a cycloalkyl group having 2 or more carbon atoms, and Ra, Rb and Rc each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, Atom, cyano group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, amino group, silyl group, ary
  • L ′ is one or more of monoanionic bidentate ligands coordinated to M
  • M represents a transition metal atom having an atomic number of 40 or more and 8-10 groups in the periodic table
  • n' is at least 1
  • m '+ n' is 2 or 3.
  • the blue phosphorescent organometallic complex represented by the general formula (2) is a blue phosphorescent organometallic complex represented by the following general formula (2-2): 10.
  • Ar represents an aromatic hydrocarbon ring or an aromatic heterocyclic ring, and may further have a substituent.
  • R 1 and R 2 are each independently a halogen atom, an alkyl group, an alkoxy group or an aryl group. And at least one of R 1 and R 2 represents an alkyl group having 2 or more carbon atoms, and Ra, Rb and Rc each independently represents a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group, a silyl group or an aryl group.
  • na and nc represent 1 or 2
  • nb represents an integer of 1 to 4.
  • L ′ is a monoanionic bidentate ligand coordinated to Ir, m ′ is 0 or 1, and n 'Is 2 or 3, and m' + n 'is 3.) 13. 13.
  • the organic electroluminescence device as described in any one of 1 to 12 above, which emits white light.
  • An illumination device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 13 above.
  • a display device comprising the organic electroluminescence element as described in any one of 1 to 13 above.
  • an organic electroluminescence element having high luminous efficiency, low driving voltage, long life, excellent stability over time, and production suitability by a wet process, and an illuminating device and a display including the organic electroluminescence element
  • An apparatus can be provided.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a display unit A.
  • FIG. It is a schematic diagram of a pixel. It is a schematic diagram of a passive matrix type full-color display device. It is the schematic of an illuminating device. It is sectional drawing of an illuminating device.
  • the present inventors have obtained a blue phosphorescent organometallic complex (metal complex dopant) coordinated with a ligand represented by the general formula (1).
  • a blue phosphorescent organometallic complex metal complex dopant
  • the light emitting layer contains high light emission luminance and low driving voltage.
  • the inventors have found that the light emission life can be extended at the same time, and have reached the present invention.
  • the organic EL device of the present invention can provide an organic EL device that is improved in terms of stability over time.
  • Blue phosphorescent organometallic complex coordinated with a ligand represented by the general formula (1) refers to a phosphorescent organometallic complex having an emission maximum wavelength in the range of 440 to 490 nm.
  • examples of the 5-membered or 6-membered aromatic hydrocarbon ring represented by the ring A and the ring B include a benzene ring.
  • examples of the 5-membered or 6-membered aromatic hydrocarbon ring represented by the ring A and the ring B include a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, Examples include a pyrimidine ring, a pyrazine ring, a triazine ring, an oxadiazole ring, a triazole ring, an imidazole ring, a pyrazole ring, and a thiazole ring. More preferably, ring B is a benzene ring, and more preferably ring A is a benzene ring.
  • examples of the aromatic hydrocarbon ring of the aromatic hydrocarbon ring group represented by Ar include a benzene ring, a biphenyl ring, a naphthalene ring, an azulene ring, an anthracene ring, a phenanthrene ring, a pyrene ring, Chrysene ring, naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m-terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, fluorene ring, fluoranthrene ring, naphthacene ring, pentacene ring, perylene ring, Examples include a pentaphen ring, a picene ring, a pyrene ring, a pyranthrene ring, and an anthraanthrene ring.
  • examples of the aromatic heterocyclic ring of the aromatic heterocyclic group represented by Ar include a silole ring, a furan ring, a thiophene ring, an oxazole ring, a pyrrole ring, a pyridine ring, a pyridazine ring, and a pyrimidine ring.
  • examples of the non-aromatic hydrocarbon ring of the non-aromatic hydrocarbon ring group represented by Ar include a cycloalkane (for example, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, etc.), a cycloalkoxy group (for example, Cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group and the like), cycloalkylthio group (for example, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group and the like), cyclohexylaminosulfonyl group, tetrahydronaphthalene ring, 9,10-dihydroanthracene ring, biphenylene ring and the like.
  • a cycloalkane for example, a cyclopentane ring, a cyclohexane ring, etc.
  • a cycloalkoxy group for example, Cyclopentyloxy group,
  • examples of the non-aromatic heterocyclic ring of the non-aromatic heterocyclic group represented by Ar include an epoxy ring, an aziridine ring, a thiirane ring, an oxetane ring, an azetidine ring, a thietane ring, a tetrahydrofuran ring, Dioxolane ring, pyrrolidine ring, pyrazolidine ring, imidazolidine ring, oxazolidine ring, tetrahydrothiophene ring, sulfolane ring, thiazolidine ring, ⁇ -caprolactone ring, ⁇ -caprolactam ring, piperidine ring, hexahydropyrimazine ring, hexahydropyrimidine ring, piperazine Ring, morpholine ring, tetrahydropyran ring, 1,3-dioxane ring
  • These groups represented by Ar in the general formula (1) may further have a substituent, and the substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • substituents include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.)
  • a cycloalkyl group eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.
  • an alkenyl group eg, vinyl group, allyl group, etc.
  • alkynyl group eg, ethynyl group, propargyl group, etc.
  • aromatic hydrocarbon group aromatic hydrocarbon
  • cyclic group aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.
  • aromatic carbocyclic group aromatic carbocyclic group, aryl group, etc.
  • aromatic compound A cyclic group for example, pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl group, 1,2 , 3-triazol-1-yl group, etc.), oxazolyl group, benzoxazolyl group, benzoxazolyl group, benzoxazolyl group, benzoxazolyl
  • Ar is an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group, more preferably an aromatic hydrocarbon ring group, and still more preferably a phenyl group.
  • R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, halogen atom, cyano group, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, alkoxy group, amino group, silyl group, arylalkyl group, aryl group , A heteroaryl group, a non-aromatic hydrocarbon ring group or a non-aromatic heterocyclic group, which may further have a substituent, and at least one of R 1 and R 2 is an alkyl having 2 or more carbon atoms Group or a cycloalkyl group.
  • the aryl group and heteroaryl group represented by R 1 and R 2 are the aromatic hydrocarbon ring group and the aromatic heterocyclic group represented by Ar in the general formula (1). And a monovalent group derived from the above.
  • the non-aromatic hydrocarbon ring group and the non-aromatic heterocyclic group represented by R 1 and R 2 are the non-aromatic carbon groups represented by Ar in the general formula (1).
  • R 1 and R 2 are an alkyl group or cycloalkyl group having 2 or more carbon atoms, and at least one of R 1 and R 2 is preferably a branched alkyl group having 3 or more carbon atoms. More preferably, R 1 and R 2 are branched alkyl groups having 3 or more carbon atoms.
  • Ra, Rb and Rc are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a cyano group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an alkoxy group, an amino group, a silyl group, an arylalkyl group, an aryl group.
  • the aryl group and heteroaryl group represented by Ra, Rb and Rc include the aromatic hydrocarbon ring group and the aromatic heterocyclic group represented by Ar in the general formula (1). And a monovalent group derived from the above.
  • the non-aromatic hydrocarbon ring group and non-aromatic heterocyclic group represented by Ra, Rb and Rc the non-aromatic carbon represented by Ar in the above-mentioned general formula (1) And monovalent groups derived from a hydrogen ring group and a non-aromatic heterocyclic group.
  • na and nc represent 1 or 2
  • nb represents an integer of 1 to 4.
  • R d ′, R d ′′ and R d ′′ ′′ represent a hydrogen atom or a substituent
  • the substituent represented by R d ′, R d ′′ and R d ′′ ′′ may be represented by the general formula (1)
  • the substituents for the group represented by Ar are exemplified.
  • M represents a transition metal atom having an atomic number of 40 or more and a periodic group of 8 to 10 in the periodic table of elements. Among them, Os, Ir, and Pt are preferable, and Ir is more preferable.
  • n ′ represents an integer of 0 to 2
  • n ′ represents an integer of 1 to 3
  • m ′ + n ′ represents 2 or 3.
  • n ′ is 3 or 2
  • m ′ is 0.
  • the organometallic complex represented by the general formula (2-1) is preferable.
  • the aromatic oligoamine compound used in the present invention is an aromatic amine compound represented by the following general formula (3) and having 4 or more nitrogen atoms in the molecule.
  • Ar 1 and Ar 2 are each independently an arylene group having 6 to 30 nuclear carbon atoms or an aromatic heterocyclic group having 5 to 30 nuclear atoms, and A is a single bond or 6 carbon atoms.
  • B 1 and B 2 represent a hydrogen atom, a fluorine atom, or a cyano group.
  • n1 represents 0 or 1
  • n2 represents an integer of 1 to 1,000, and when n2 is 2 or more, each Ar 1 , Ar 2 , A, B 1 , B 2 may be the same or different.
  • Ar 1 , Ar 2 , A, B 1 and B 2 may have one or more substituents, and may be bonded to each other to form a ring. When forming a ring, it is preferable to form a condensed aromatic ring.
  • the number of nitrogen atoms in the molecule does not include the number of nitrogen atoms contained in the substituents on Ar 1 , Ar 2 , A, B 1 , B 2 .
  • the ends of the molecular chains of OHT-2 to OHT-16 and OHT-22 to OHT-24 in the aromatic oligoamine compound are hydrogen atoms or halogen atoms. Furthermore, the following compound structures can be used as the aromatic oligoamine compound.
  • Aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds (US Pat. No. 4,127,412, JP-A-53-27033, 54-58445, 54-149634, 54- 64299, 55-79450, 55-144250, 56-119132, 61-295558, 61-98353, 63-295695), pyridine derivatives ( JP-A-2003-282270), porphyrin compounds (see JP-A-63-295695, etc.), aniline copolymers (see JP-A-2-282263, WO08 / 129947, etc.), phenylenediamine Derivatives (US Pat. No. 3,615,404, Japanese Patent Publication No. 51-10105, No. 4) -3712, JP same 47-25336, JP-Sho 54-53435, JP same 54-110536 and JP reference like JP same 54-119925).
  • the fluorine compound contained between the anode and the light emitting layer according to the present invention has a fluorine substituent in the molecule.
  • the present invention is not limited to these.
  • a fluorine-containing polymer in which some or all of the hydrogen atoms in the polymer are substituted with fluorine atoms such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, perfluoroalkoxy fluororesin, ethylene tetrafluoride, six And a fluorinated propylene copolymer (abbreviation: FEP), an ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (abbreviation: ETFE), and an ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer.
  • fluorine atoms such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, perfluoroalkoxy fluororesin, ethylene tetrafluoride, six And a fluorinated propylene copolymer (abbreviation: FEP), an ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (abb
  • (2) Represents a compound in which some or all of the replaceable hydrogen atoms in the Bronsted acid are substituted with fluorine atoms, and examples thereof include fluorinated organic acids.
  • examples of the fluorinated organic acid include fluorinated carboxylic acid and fluorinated sulfonic acid.
  • Examples include inorganic acid salts. Specific examples include fluoroborate, fluoroantimonate, and fluorophosphate doors, and more specific compounds include bis (4-methylphenyl) iodonium hexafluorophosphate (FP-2) and the like. .
  • Alcohols in which some or all of the substitutable hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms can be mentioned. Specific examples include trifluoroethanol and hexafluoroisopropanol.
  • Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (iv) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) Anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (vi) anode // hole transport layer / anode buffer layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (vii) anode / anode Buffer layer / Hole transport layer / Light emitting layer / Electron
  • an organic compound layer including a light emitting layer excluding an anode and a cathode can be used as one light emitting unit, and a plurality of light emitting units can be stacked.
  • the plurality of stacked light emitting units may have a non-light emitting intermediate layer between the light emitting units, and the intermediate layer may further include a charge generation layer.
  • the organic EL element of the present invention is preferably a white light emitting layer, and is preferably a lighting device using these.
  • the light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the total film thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the uniformity of the film, preventing unnecessary application of high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the drive current. It is preferable to adjust in the range of 2 nm to 5 ⁇ m, more preferably in the range of 2 to 200 nm, and particularly preferably in the range of 5 to 100 nm.
  • a light emitting dopant or host compound described later is used, for example, a vacuum deposition method, a wet method (also referred to as a wet process, for example, a spin coating method, a casting method, a die coating method, a blade coating method, a roll coating method,
  • the film can be formed by an inkjet method, a printing method, a spray coating method, a curtain coating method, an LB method (including Langmuir-Blodgett method)) and the like.
  • the light emitting layer of the organic EL device of the present invention contains a light emitting dopant (phosphorescent dopant (phosphorescent dopant, also referred to as phosphorescent dopant group) or fluorescent dopant) compound and a light emitting host compound, At least one light-emitting dopant is a blue phosphorescent organometallic complex represented by the aforementioned general formula (1) or (2).
  • Luminescent dopant compound A light-emitting dopant compound (also referred to as a light-emitting dopant) will be described.
  • Fluorescent dopants also referred to as fluorescent compounds
  • phosphorescent dopants also referred to as phosphorescent emitters, phosphorescent compounds, phosphorescent compounds, etc.
  • the luminescent dopant can be used as the luminescent dopant.
  • Phosphorescent dopant also called phosphorescent dopant
  • the phosphorescent dopant according to the present invention will be described.
  • the phosphorescent dopant compound according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, specifically, a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and has a phosphorescence quantum yield of 25. Although it is defined as a compound of 0.01 or more at ° C., a preferable phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
  • the phosphorescent quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence dopant according to the present invention achieves the phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. That's fine.
  • the phosphorescent dopant There are two types of light emission of the phosphorescent dopant in principle. One is the recombination of carriers on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the luminescent host compound, and this energy is used as the phosphorescent dopant.
  • the excited state energy of the phosphorescent dopant is required to be lower than the excited state energy of the host compound.
  • the light-emitting layer according to the present invention may be used in combination with compounds described in the following patent publications.
  • fluorescent dopant also called fluorescent compound
  • fluorescent dopants include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes , Polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and the like, and compounds having a high fluorescence quantum yield such as laser dyes.
  • the light-emitting dopant according to the present invention may be used in combination of a plurality of types of compounds, or may be a combination of phosphorescent dopants having different structures, or a combination of a phosphorescent dopant and a fluorescent dopant.
  • the host compound has a mass ratio of 20% or more among the compounds contained in the light emitting layer, and a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission is 0 at room temperature (25 ° C.). Defined as less than 1 compound.
  • the phosphorescence quantum yield is preferably less than 0.01.
  • the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
  • a conventionally known compound may be used in combination with the host compound according to the present invention.
  • the compound that may be used in combination typically has a basic skeleton such as a carbazole derivative, triarylamine derivative, aromatic derivative, nitrogen-containing heterocyclic compound, thiophene derivative, furan derivative, oligoarylene compound, or A carboline derivative or a diazacarbazole derivative (herein, a diazacarbazole derivative represents one in which at least one carbon atom of a hydrocarbon ring constituting the carboline ring of the carboline derivative is substituted with a nitrogen atom). Can be mentioned.
  • Tg glass transition temperature
  • the light emitting host used in the present invention may be a low molecular compound, a high molecular compound having a repeating unit, or a low molecular compound having a polymerizable group such as a vinyl group or an epoxy group (polymerizable light emitting host). Of course, one or more of such compounds may be used.
  • Injection layer hole injection layer (anode buffer layer), electron injection layer (cathode buffer layer) >> The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, it exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. May be.
  • An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance.
  • anode buffer layer hole injection layer
  • copper phthalocyanine is used.
  • Representative phthalocyanine buffer layer oxide buffer layer typified by vanadium oxide, amorphous carbon buffer layer, polymer buffer layer using conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene, tris (2-phenylpyridine) )
  • Orthometalated complex layers represented by iridium complexes and the like.
  • cathode buffer layer (electron injection layer) The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc.
  • Metal buffer layer typified by, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, sodium fluoride and potassium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, and aluminum oxide And an oxide buffer layer.
  • the buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 ⁇ m, although it depends on the material.
  • the materials used for the anode buffer layer and the cathode buffer layer can be used in combination with other materials.
  • they can be mixed in the hole transport layer or the electron transport layer.
  • the hole transport layer is made of a hole transport material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
  • the hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
  • the hole transport material has any of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic.
  • the above-mentioned aromatic oligoamine compound is contained in at least one of the plurality of organic layers, and the layer containing the aromatic oligoamine compound is preferably a hole transport layer.
  • the hole transport layer an aromatic oligoamine compound and a commonly known hole transport material can be used in combination.
  • triazole derivatives for example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives,
  • stilbene derivatives silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers. It is particularly preferable to use an aromatic tertiary amine compound.
  • aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminoph
  • a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
  • the polymer has a weight average molecular weight having 4 or more nitrogen atoms, it corresponds to the aromatic oligoamine compound of the present invention.
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • cyclometalated complexes and orthometalated complexes such as copper phthalocyanine and tris (2-phenylpyridine) iridium complex can also be used as the hole transport material.
  • JP-A-11-251067 J. Org. Huang et. al. , Applied Physics Letters, 80 (2002), p. 139
  • so-called p-type hole transport materials can also be used.
  • these materials are preferably used because a light-emitting element with higher efficiency can be obtained.
  • the hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. it can.
  • the thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is usually in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, preferably in the range of 5 to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • a hole transport layer having a high p property doped with impurities examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, and JP-A-2001-102175. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • a hole transport layer having such a high p property because a device with lower power consumption can be produced.
  • the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer.
  • the electron transport layer can be provided with a single layer or a plurality of layers.
  • An electron transport material (including a hole blocking material and an electron injection material) used for the electron transport layer only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
  • electron transport materials examples include heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, And azacarbazole derivatives including carbodiimide, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, carboline derivatives, and the like.
  • heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, And azacarbazole derivatives including carbodiimide, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, carboline derivatives
  • an azacarbazole derivative refers to a compound in which one or more carbon atoms constituting the carbazole ring are replaced with nitrogen atoms.
  • a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, or a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as an electron transport material.
  • metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as the electron transport material.
  • metal-free or metal phthalocyanine or those in which the terminal is substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can also be used as the electron transport material.
  • inorganic semiconductors such as n-type-Si and n-type-SiC can also be used as the electron transport material.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is usually in the range of 5 to 5000 nm, preferably in the range of 5 to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials, or may have a stacked structure in which a plurality of layers are stacked.
  • an electron transport layer having a high n property doped with impurities examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J.A. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • ⁇ Blocking layer hole blocking layer, electron blocking layer>
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
  • the above-described configuration of the electron transport layer can be used as a hole blocking layer according to the present invention, if necessary.
  • the hole blocking layer of the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the hole blocking layer contains carbazole derivatives, azacarbazole derivatives (where azacarbazole derivatives are those in which one or more carbon atoms constituting the carbazole ring are replaced by nitrogen atoms), pyridine derivatives, and the like. It is preferable to contain a nitrogen compound.
  • the light emitting layer having the shortest wavelength of light emission is preferably closest to the anode among all the light emitting layers.
  • 50% by mass or more of the compound contained in the hole blocking layer provided at the position has an ionization potential of 0.3 eV or more larger than the host compound of the shortest wave emitting layer.
  • the ionization potential is defined by the energy required to emit electrons at the HOMO (highest occupied orbital) level of the compound to the vacuum level, and can be determined by, for example, the following method.
  • Gaussian 98 Gaussian 98, Revision A.11.4, MJ Frisch, et al., Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2002
  • a value eV unit converted value
  • This calculation value is effective because the correlation between the calculation value obtained by this method and the experimental value is high.
  • the ionization potential can also be obtained by a method of directly measuring by photoelectron spectroscopy.
  • a low energy electron spectrometer “Model AC-1” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd. or a method known as ultraviolet photoelectron spectroscopy can be suitably used.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved.
  • the above-described structure of the hole transport layer can be used as an electron blocking layer as necessary.
  • the film thicknesses of the hole blocking layer and the electron blocking layer according to the present invention are preferably in the range of 3 to 100 nm, and more preferably in the range of 3 to 30 nm.
  • an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used.
  • electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
  • the anode may be formed by depositing a thin film of these electrode materials by vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by photolithography, or when pattern accuracy is not so high (about 100 ⁇ m or more) A pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • a wet film forming method such as a printing method or a coating method can be used.
  • the transmittance be greater than 10%
  • the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness is usually selected within the range of 10 to 1000 nm, preferably within the range of 10 to 200 nm.
  • cathode a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and 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 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 to 5 ⁇ m, preferably in the range of 50 to 200 nm.
  • the emission luminance is improved, which is convenient.
  • a transparent or translucent cathode can be manufactured by forming the above metal on the cathode with a film thickness in the range of 1 to 20 nm and then forming the conductive transparent material mentioned in the description of the anode thereon.
  • an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
  • the support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc., and is transparent. Or opaque. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent.
  • the transparent support substrate that can be used include glass, quartz, and a transparent resin film.
  • a particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.
  • 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 ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (
  • the surface of the resin film may be formed with an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both, and the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992.
  • Relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) is preferably 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less, and oxygen measured by a method according to JIS K 7126-1987.
  • a high barrier film having a permeability of 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ MPa) or less and a water vapor permeability of 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferable.
  • the material for forming the barrier film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used.
  • the method for forming the barrier film is not particularly limited.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma polymerization A plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.
  • the opaque support substrate examples include metal plates such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, ceramic substrates, and the like.
  • the emission efficiency (external extraction quantum efficiency) of the organic EL device of the present invention at room temperature is preferably 1% or more, more preferably 5% or more.
  • the external extraction quantum efficiency (%) the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element ⁇ 100.
  • a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor may be used in combination.
  • the ⁇ max of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
  • a thin film made of a desired electrode material for example, an anode material, is formed on a suitable substrate so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 10 to 200 nm, thereby producing an anode.
  • a thin film containing an organic compound such as a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, or a cathode buffer layer, which is an element material, is formed thereon.
  • the cathode and the electron transport layer adjacent to the cathode are applied and formed by a wet method.
  • Wet methods include spin coating, casting, die coating, blade coating, roll coating, ink jet, printing, spray coating, curtain coating, and LB, but precise thin films can be formed.
  • a method having high suitability for a roll-to-roll method such as a die coating method, a roll coating method, an ink jet method, or a spray coating method is preferable. Different film forming methods may be applied for each layer.
  • liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL material according to the present invention examples include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene, xylene, and mesitylene.
  • 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
  • organic solvents such as DMF and DMSO
  • a dispersion method it can be dispersed by a dispersion method such as ultrasonic wave, high shearing force dispersion or media dispersion.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon so as to have a thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and a desired organic EL device can be obtained by providing a cathode. .
  • the cathode, cathode buffer layer, electron transport layer, hole blocking layer, light emitting layer, hole transport layer, hole injection layer, and anode can be formed in the reverse order.
  • a DC voltage When a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage in the range of 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode.
  • An alternating voltage may be applied.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the production of the organic EL device of the present invention is preferably produced from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but it may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is preferable to perform the work in a dry inert gas atmosphere.
  • ⁇ Sealing> As a sealing means used for this invention, the method of adhere
  • the sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be a concave plate shape or a flat plate shape. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film.
  • the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • examples of the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, polysulfone and the like.
  • examples of the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
  • a polymer film and a metal film can be preferably used because the element can be thinned.
  • the polymer film has an oxygen permeability of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ MPa) or less measured by a method according to JIS K 7126-1987, and a method according to JIS K 7129-1992.
  • the measured water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less.
  • sealing member For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.
  • the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. be able to. Moreover, heat
  • hot melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print like screen printing.
  • the electrode and the organic layer are coated on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate to form a sealing film.
  • the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
  • the method for forming these films is not particularly limited.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil
  • a vacuum is also possible.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • hygroscopic compound examples include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate).
  • metal oxides for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide
  • sulfates for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate.
  • metal halides eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.
  • perchloric acids eg perchloric acid Barium, magnesium perchlorate, etc.
  • sulfates, metal halides and perchloric acids are preferably anhydrous salts.
  • a protective film or a protective plate may be provided on the outer side of the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween or on the sealing film.
  • the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate.
  • the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, etc. used for the sealing can be used, but the polymer film is light and thin. Is preferably used.
  • An organic EL element emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (with a refractive index within a range of 1.7 to 2.1), and light of about 15% to 20% of light generated in the light emitting layer. It is generally said that it can only be taken out. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle ⁇ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be taken out of the device, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because the light undergoes total reflection between the light and the light, and the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer.
  • a method of improving the light extraction efficiency for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate and preventing total reflection at the transparent substrate and the air interface (US Pat. No. 4,774,435), A method for improving efficiency by giving light condensing property to a substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 63-314795), a method of forming a reflective surface on the side surface of an element (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220394), light emission from a substrate A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the bodies (Japanese Patent Laid-Open No.
  • these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention.
  • 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, a transparent electrode A method of forming a diffraction grating between any of the layers and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used.
  • the low refractive index layer examples include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally in the range of 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably 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 preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave that has exuded by evanescent enters the substrate.
  • the method of introducing a diffraction grating into an interface or any medium that causes total reflection is characterized by a high effect of improving light extraction efficiency.
  • This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction 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.
  • light that cannot go out due to total reflection between layers, etc. is diffracted by introducing a diffraction grating into any layer or medium (inside a transparent substrate or transparent electrode). I want to take it out.
  • the diffraction grating to be introduced has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. Therefore, 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 increased.
  • the position where the diffraction grating is introduced may be in any interlayer or medium (in the transparent substrate or in the transparent electrode), but 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 light in the medium.
  • the arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.
  • the organic EL device of the present invention is processed on the light extraction side of the substrate so as to provide, for example, a microlens array structure, or combined with a so-called condensing sheet, for example, with respect to a specific direction, for example, the device light emitting surface.
  • a specific direction for example, the device light emitting surface.
  • 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 substrate.
  • One side is preferably within a range of 10 to 100 ⁇ m. If one side is 10 ⁇ m or more, the screen color does not change, and if it is 100 ⁇ m or less, the demand for thinning can be satisfied.
  • the condensing sheet it is possible to use, for example, a sheet that has been put to practical use in an LED backlight of a liquid crystal display device.
  • a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used.
  • the base material may be formed by forming a ⁇ -shaped stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 ⁇ m, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may be used.
  • a light diffusion plate / film may be used in combination with the light collecting sheet.
  • a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources.
  • lighting devices home lighting, interior lighting
  • clock and liquid crystal backlights billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light
  • the light source of a sensor etc. are mentioned, It is not limited to this, It can use effectively for the use as a backlight of a liquid crystal display device, and an illumination light source especially.
  • patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation.
  • patterning only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned.
  • a conventionally known method is used. Can do.
  • the light emission color of the organic EL device of the present invention and the compound according to the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured with a total CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Optics Co., Ltd.) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
  • the display device of the present invention comprises the organic EL element of the present invention.
  • the display device of the present invention may be single color or multicolor, but here, the multicolor display device will be described.
  • a shadow mask is provided only at the time of forming a light emitting layer, and a film can be formed on one surface by a vapor deposition method, a cast method, a spin coat method, an inkjet method, a printing method, or the like.
  • the method is not limited, but is preferably a vapor deposition method, an inkjet method, a spin coating method, or a printing method.
  • the configuration of the organic EL element included in the display device is selected from the above-described configuration examples of the organic EL element as necessary.
  • the manufacturing method of an organic EL element is as having shown in the one aspect
  • a DC voltage When a DC voltage is applied to the obtained multicolor display device, light emission can be observed by applying a voltage in the range of 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Further, even when a voltage is applied with the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. Further, when an AC voltage is applied, light is emitted only when the anode is in the + state and the cathode is in the-state.
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the multicolor display device can be used as a display device, a display, and various light sources.
  • a display device or display full-color display is possible by using three types of organic EL elements of blue, red, and green light emission.
  • Display devices and displays include televisions, personal computers, mobile devices, AV devices, teletext displays, information displays in automobiles, and the like. In particular, it may be used as a display device for reproducing still images and moving images, and the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • Light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a display device composed of organic EL elements. It is a schematic diagram of a display such as a mobile phone that displays image information by light emission of an organic EL element.
  • the display 1 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.
  • the control unit B is electrically connected to the display unit A, and sends a scanning signal and an image data signal to each of a plurality of pixels based on image information from the outside, and the pixels for each scanning line respond to the image data signal by the scanning signal.
  • the image information is sequentially emitted to scan the image and display the image information on the display unit A.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the display unit A.
  • the display unit A has a wiring unit including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 and a plurality of pixels 3 on the substrate.
  • the main members of the display unit A will be described below.
  • the light emitted from the pixel 3 is extracted in the direction of the white arrow (downward).
  • the scanning line 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid pattern and are connected to the pixels 3 at the orthogonal positions (details are illustrated). Not)
  • the pixel 3 When the scanning signal is applied from the scanning line 5, the pixel 3 receives the image data signal from the data line 6 and emits light according to the received image data.
  • a full color display can be achieved by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region on the same substrate.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
  • the pixel includes an organic EL element 10, a switching transistor 11, a driving transistor 12, a capacitor 13, and the like.
  • a full color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 10 in a plurality of pixels, and juxtaposing them on the same substrate.
  • an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 11 via the data line 6.
  • a scanning signal is applied from the control unit B to the gate of the switching transistor 11 via the scanning line 5
  • the driving of the switching transistor 11 is turned on, and the image data signal applied to the drain is supplied to the capacitor 13 and the driving transistor 12. Is transmitted to the gate.
  • the capacitor 13 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive transistor 12 is turned on.
  • the drive transistor 12 has a drain connected to the power supply line 7 and a source connected to the electrode of the organic EL element 10, and the power supply line 7 connects to the organic EL element 10 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.
  • the capacitor 13 maintains the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 12 is kept on and the next scanning signal is applied. Until then, the light emission of the organic EL element 10 continues.
  • the driving transistor 12 When the scanning signal is next applied by sequential scanning, the driving transistor 12 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 10 emits light.
  • the light emission of the organic EL element 10 is performed by providing the switching transistor 11 and the drive transistor 12 which are active elements with respect to the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels. It is carried out.
  • Such a light emitting method is called an active matrix method.
  • the light emission of the organic EL element 10 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or by turning on / off a predetermined light emission amount by a binary image data signal. Good.
  • the potential of the capacitor 13 may be maintained until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
  • the present invention not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which an organic EL element emits light according to a data signal only when a scanning signal is scanned.
  • FIG. 4 is a schematic view of a passive matrix display device.
  • a plurality of scanning lines 5 and a plurality of image data lines 6 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 3 interposed therebetween.
  • the pixel 3 connected to the applied scanning line 5 emits light according to the image data signal.
  • the lighting device of the present invention has the said organic EL element.
  • the organic EL element of the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure.
  • the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure is as follows.
  • the light source of a machine, the light source of an optical communication processing machine, the light source of an optical sensor, etc. are mentioned, However It is not limited to these. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
  • the organic EL element of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a display for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a device (display).
  • the drive method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • the organic EL material of the present invention can be applied to an organic EL element that emits substantially white light as a lighting device.
  • a plurality of light emitting colors are simultaneously emitted by a plurality of light emitting materials to obtain white light emission by color mixing.
  • the combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of the three primary colors of blue, green, and blue, or two using the relationship of complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc.
  • the thing containing the light emission maximum wavelength may be used.
  • a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of light emission colors is a combination of a plurality of materials that emit light by phosphorescence, a light emitting material that emits light by phosphorescence, and light emitted from the light emitting material as excitation light. Any combination with a dye material may be used, but in the white organic EL device according to the present invention, only a combination of a plurality of light emitting dopants may be mixed.
  • an electrode film can be formed on one surface by vapor deposition, casting, spin coating, ink jet, printing, etc. Will also improve.
  • the elements themselves are luminescent white.
  • luminescent material used for a light emitting layer For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, the metal complex which concerns on this invention so that it may suit the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic, Any one of known luminescent materials may be selected and combined to whiten.
  • CF color filter
  • the non-light emitting surface of the organic EL device of the present invention is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (LUX TRACK manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material.
  • LC0629B is applied, and this is overlaid on the cathode and brought into close contact with the transparent support substrate, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and an illumination device as shown in FIGS. Can be formed.
  • FIG. 5 shows a schematic view of a lighting device, and the organic EL element 101 of the present invention is covered with a sealing substrate 110 and a glass cover 102 (note that the sealing operation with the glass cover is performed by the organic EL element 101).
  • a sealing substrate 110 and a glass cover 102 note that the sealing operation with the glass cover is performed by the organic EL element 101.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the lighting device.
  • 102 is a glass cover
  • 105 is a cathode
  • 106 is an organic EL layer
  • 107 is a glass substrate with a transparent electrode
  • 110 is a sealing substrate
  • 111 is an adhesive. Indicates.
  • the glass cover 102 is filled with nitrogen gas 108 and a water catching agent 109 is provided.
  • Example 1 Production of HOD (Hall Only Device) 1-1 >> A transparent support substrate provided with an ITO transparent electrode by patterning an ITO (indium tin oxide) 100 nm film-formed substrate (NH-Techno Glass NA-45) on a 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm glass substrate as an anode. After production, the transparent support substrate provided with the ITO transparent electrode was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. On this transparent support substrate, H.P. C. A solution obtained by diluting Stark PEDOT-PSS (CLEVIOS P VP AI 4083) to 70% with pure water was formed by spin coating, then dried at 200 ° C. for 1 hour, and a first hole having a thickness of 30 nm was formed. A transport layer was provided.
  • ITO indium tin oxide
  • NH-Techno Glass NA-45 NH-Techno Glass NA-45
  • each material described later was packed in a molybdenum or tungsten vapor deposition boat and set together with the glass substrate provided with the first hole transport layer described above in a vacuum vapor deposition apparatus.
  • ⁇ -NPD was deposited to a thickness of 20 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a second hole transport layer.
  • HS-2 was co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second and D-26 was deposited at a deposition rate of 0.02 nm / second, and 30 nm was deposited to provide a light emitting layer.
  • ⁇ -NPD was deposited to a thickness of 20 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron blocking layer, and then 110 nm of aluminum was deposited as a cathode to prepare HOD1-1.
  • HOD Hap Only Device
  • a transparent substrate provided with this ITO transparent electrode after patterning was performed on a substrate (NH-Technoglass NA-45) formed by depositing 100 nm of ITO (indium tin oxide) on a glass substrate of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm as an anode.
  • the supporting substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.
  • H.P. C A solution obtained by diluting Stark PEDOT-PSS (CLEVIOS P VP AI 4083) to 70% with pure water was formed by spin coating, then dried at 200 ° C. for 1 hour, and a first hole having a thickness of 30 nm was formed.
  • a transport layer was provided.
  • a 0.5 mass% OHT-1 dichlorobenzene solution was prepared, and a film was formed by a spin coating method (600 rpm, 30 seconds). Then, it dried at 100 degreeC for 30 minutes in nitrogen atmosphere, and provided the 2nd hole transport layer with a film thickness of 20 nm.
  • the glass substrate provided with the second hole transport layer is set in a vacuum deposition apparatus, and a light emitting layer, an electron blocking layer, and a cathode are formed by a vacuum deposition method in the same manner as the production of HOD1-1. Was made.
  • HOD1-2 to 1-3 and 1-5 to 1-31 Production of HOD1-2 to 1-3 and 1-5 to 1-31 >> In the preparation of HOD1-1, HOD1-2 to 1-3 were similarly performed except that the hole transport material of the second hole transport layer, the host compound and the dopant compound of the light emitting layer were changed as shown in Table 1. Was made. Further, in HOD1-4, HOD1-5 to 1-31 were similarly performed except that the hole transport material of the second hole transport layer, the host compound and the dopant compound of the light emitting layer were changed as shown in Table 1. Was made.
  • the above illumination device was produced, and the external extraction quantum efficiency (%) when a constant current of 2.5 mA / cm 2 was applied at 23 ° C. in a dry nitrogen gas atmosphere. ) was measured, and the luminous efficiency was expressed as a relative value with the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 1-1 being 100.
  • a spectral radiance meter CS-1000 manufactured by Konica Minolta Optics was used.
  • Table 3 shows the evaluation results.
  • HOD1-22 and 1-23 and organic EL elements 1-22 and 1-23 were evaluated in the same manner as HOD1-1, and the relative value with the current density amount of HOD1-22 being 100 was expressed as the current amount.
  • the organic EL elements 1-22 and 1-23 were evaluated in the same manner as the organic EL element 1-1, and the luminous efficiency was expressed as a relative value with the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 1-22 being 100. Table 4 shows the evaluation results.
  • Evaluation of HOD1-24 and 1-25 and organic EL elements 1-24 and 1-25 was carried out in the same manner as HOD1-1, and the relative value with the current density amount of HOD1-24 as 100 was expressed as a current amount.
  • the organic EL elements 1-24 and 1-25 were evaluated in the same manner as the organic EL element 1-1, and the light emission efficiency was expressed as a relative value where the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 1-24 was 100. The evaluation results are shown in Table 5.
  • HOD1-26 and 1-27 and Organic EL Elements 1-26 and 1-27 were evaluated in the same manner as HOD1-1, and a relative value with the current density amount of HOD1-26 as 100 was expressed as a current amount.
  • the organic EL elements 1-26 and 1-27 were evaluated in the same manner as the organic EL element 1-1, and the light emission efficiency was expressed as a relative value where the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 1-26 was 100. The evaluation results are shown in Table 6.
  • HOD1-28 and 1-29 and Organic EL Elements 1-28 and 1-29 were evaluated in the same manner as HOD1-1, and the relative value with the current density amount of HOD1-28 as 100 was expressed as a current amount.
  • the organic EL elements 1-28 and 1-29 were evaluated in the same manner as the organic EL element 1-1, and the light emission efficiency was expressed as a relative value where the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 1-28 was 100. Table 7 shows the evaluation results.
  • HOD1-30 and 1-31 were evaluated in the same manner as HOD1-1, and a relative value with the current density amount of HOD1-30 as 100 was expressed as a current amount.
  • the organic EL elements 1-30 and 1-31 were evaluated in the same manner as the organic EL element 1-1, and the light emission efficiency was expressed as a relative value where the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 1-30 was 100. The evaluation results are shown in Table 8.
  • the light emitting layer contains a blue phosphorescent organometallic complex (blue phosphorescent dopant) coordinated with a ligand represented by the general formula (1), and the anode and the light emitting layer HOD (Hole Only Device) containing an aromatic oligoamine compound having 4 or more nitrogen atoms in the molecule in the second hole transport layer, which is at least one layer between, has a clear improvement in carrier injection property. Is recognized.
  • the organic EL elements 1-1 to 1-14 which are organic EL elements using the conventional blue phosphorescent dopants D-26 and D-46, the effect of improving the luminous efficiency was not recognized. This is because the hole transport capability of the dopant itself is higher than that of the blue phosphorescent organometallic complex coordinated by the ligand represented by the general formula (1) of the present invention, and thus the carrier density and charge This is probably because the impact of improved transportability was relatively small. On the other hand, when the blue phosphorescent organometallic complex of the present invention is used in the light emitting layer, the effect expected by the present invention is apparent.
  • Example 2 Preparation of organic EL elements 2-1 to 2-4 >>
  • Organic EL elements 2-1 to 2-4 were produced in the same manner except that ⁇ 26 was changed as shown in Table 9.
  • ⁇ Luminescent life> When driving at a constant current of 2.5 mA / cm 2 in a dry nitrogen gas atmosphere at 23 ° C., the time required for the luminance to drop to half of the luminance immediately after the start of light emission (initial luminance) was measured. Is expressed as a relative value with the lifetime of light emission of the organic EL element 2-1 being 100.
  • a spectral radiance meter CS-1000 manufactured by Konica Minolta Optics
  • Table 13 shows the evaluation results.
  • Table 14 shows the evaluation results.
  • Table 15 shows the evaluation results.
  • Table 16 shows the evaluation results.
  • the light-emitting layer contains a blue phosphorescent organometallic complex coordinated with the ligand represented by the general formula (1), and the second positive electrode located between the anode and the light-emitting layer.
  • the organic EL device containing an aromatic triarylamine compound as an aromatic oligoamine compound having a pore transport layer having 4 or more nitrogen atoms in the molecule has a low driving voltage and an improved emission lifetime. The effect is obvious. Further, it is clear that the change in driving voltage is further suppressed by containing a fluorine compound such as FP-1.
  • Example 3 Preparation of organic EL elements 3-1 to 3-4 >>
  • Organic EL elements 3-1 to 3-4 were produced in the same manner except that ⁇ 26 was changed as shown in Table 17.
  • the second positive electrode containing the blue phosphorescent organometallic complex coordinated with the ligand represented by the general formula (1) and located between the anode and the light emitting layer is shown.
  • the organic EL device containing OHT-12 having an average number of repetitions of 28, which is a triarylamine polymer, as an aromatic oligoamine compound having 4 or more nitrogen atoms in the molecule in the pore transport layer, is driven in any case.
  • the emission lifetime is improved and the effect is clear.
  • the drive voltage change is further suppressed by containing a fluorine compound such as FP-1.
  • Example 4 Preparation of organic EL elements 4-1 to 4-4 >>
  • Organic EL elements 4-1 to 4-4 were produced in the same manner except that ⁇ 26 was changed as shown in Table 25.
  • the first positive electrode containing the blue phosphorescent organometallic complex coordinated with the ligand represented by the general formula (1) and located between the anode and the light emitting layer is shown.
  • An organic EL device containing OHT-3 having an average number of repetitions of 16 as an aromatic oligoamine compound having 4 or more nitrogen atoms in the molecule in the hole transport layer or the second hole transport layer is driven in any case.
  • the voltage is low and the light emission lifetime is improved, and the effect is clear.
  • the change in driving voltage is further suppressed by containing the fluorine compound such as FP-1 or FP-2 in the first hole transport layer or the second hole transport layer. .
  • Example 5 Preparation of organic EL element 5-1 >> A transparent substrate provided with this ITO transparent electrode after patterning was performed on a substrate (NH-Technoglass NA-45) formed by depositing 100 nm of ITO (indium tin oxide) on a glass substrate of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm as an anode.
  • the supporting substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.
  • 10 mg of OHT-4 was dissolved in 2 ml of toluene, and a film was formed by spin coating (1000 rpm, 30 seconds). After the film formation, the crosslinking reaction was advanced by heating in the atmosphere at 230 ° C. for 3 hours to form a crosslinked aromatic triarylamine network polymer (film thickness 30 nm, first hole transport layer).
  • each material described later was packed in a molybdenum or tungsten vapor deposition boat, and set together with the glass substrate provided with the first hole transport layer described above in a vacuum vapor deposition apparatus.
  • OHT-3 was deposited to a thickness of 20 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide a second hole transport layer.
  • each material to be described later was packed in a molybdenum or tungsten vapor deposition boat and set together with the glass substrate provided with the second hole transport layer described above in a vacuum vapor deposition apparatus.
  • HS-2 was co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec and D-46 was co-deposited at a deposition rate of 0.02 nm / sec.
  • Alq 3 was deposited at 30 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second, 1 nm of lithium fluoride was deposited as an electron transport layer and an electron injection layer, and 110 nm of aluminum was deposited as a cathode, thereby producing an organic EL device 5-1.
  • ⁇ Preparation of organic EL element 5-3 A transparent substrate provided with this ITO transparent electrode after patterning was performed on a substrate (NH-Technoglass NA-45) formed by depositing 100 nm of ITO (indium tin oxide) on a glass substrate of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm as an anode.
  • the supporting substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.
  • a 0.5 mass% OHT-3 toluene solution was prepared, and a film was formed by a spin coating method (1000 rpm, 30 seconds). Then, it dried at 100 degreeC for 30 minute (s) in nitrogen atmosphere, and provided the 2nd hole transport layer with a film thickness of 20 nm. Furthermore, each material to be described later was packed in a molybdenum or tungsten vapor deposition boat and set together with the glass substrate provided with the second hole transport layer described above in a vacuum vapor deposition apparatus.
  • HS-2 was co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec and DP-5 was co-deposited at a deposition rate of 0.02 nm / sec.
  • Alq 3 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 30 nm, lithium fluoride was deposited at 1 nm as an electron transport layer and an electron injection layer, and aluminum was deposited at 110 nm as a cathode to produce an organic EL device 5-3.
  • Organic EL elements 5-5 to 5-8 are shown in Table 34.
  • Organic EL elements 5-5 to 5-8 were produced in the same manner except that the changes were made as described above.
  • the first light emitting layer contains a blue phosphorescent organometallic complex coordinated with a ligand represented by the general formula (1), and is located between the anode and the light emitting layer.
  • the hole transport layer or the second hole transport layer contains OHT-4 or OHT-3 having an average number of repeats of 19 as a crosslinked aromatic triarylamine network polymer having 4 or more nitrogen atoms in the molecule
  • the driving voltage is low and the light emission life is long.
  • an organic EL device containing a fluorine-containing compound (FP-2) as a P-type dopant in the first hole transport layer and an organic EL device containing a fluorine compound (FP-1) in the second hole transport layer In either case, the driving voltage is low and the light emission lifetime is improved, and the effect is clear. Further, it is clear that the change in driving voltage is further suppressed by containing a fluorine compound such as FP-1 or FP-2.
  • Example 6 Preparation of organic EL elements 6-1 to 6-4 >> Table 41 shows the first hole transport layer material OHT-4, the second hole transport layer material OHT-3, and the dopant compound D-46 of the light emitting layer in the production of the organic EL element 5-1 of Example 5.
  • Organic EL elements 6-1 to 6-4 were produced in the same manner except for the above changes.
  • the first positive electrode containing the blue phosphorescent organometallic complex in which the ligand represented by the general formula (1) is coordinated and between the anode and the light emitting layer is shown.
  • Contains nitrogen-containing condensed heterocyclic derivatives (OHT-18, OHT-19) or OHT-3, which are aromatic oligoamine compounds having 4 or more nitrogen atoms in the molecule in the hole transport layer or the second hole transport layer In any case, the driving voltage is low and the emission lifetime is improved in any case, and the effect is clear. Furthermore, it is clear that the drive voltage change is further suppressed by containing a fluorine compound such as FP-1.
  • Example 7 Preparation of organic EL elements 7-1 to 7-4 >> Table 49 shows the first hole transport layer material OHT-4, the second hole transport layer material OHT-3, and the dopant compound D-46 of the light emitting layer in the manufacture of the organic EL element 5-1 of Example 5.
  • Organic EL elements 7-1 to 7-4 were produced in the same manner except for the above changes.
  • Organic EL elements 7-5 to 7-8 were fabricated in the same manner except that the above was changed as shown in Table 50.
  • the first positive electrode containing the blue phosphorescent organometallic complex coordinated with the ligand represented by the general formula (1) and between the anode and the light emitting layer is shown.
  • Organic containing OHT-23 or OHT-26 with an average repeating number of 10 as a carbazole derivative as an aromatic oligoamine compound having four or more nitrogen atoms in the molecule in the hole transport layer or the second hole transport layer In any case, the EL device has a low driving voltage and an improved light emission lifetime, and the effect is clear. Further, it is clear that the change in driving voltage is further suppressed by containing a fluorine compound such as FP-1 or FP-2.
  • Example 8 Provide of full-color display device> (Blue light emitting organic EL device) The organic EL element 2-3 produced in Example 2 was used.
  • FIG. 2 shows only a schematic view of the display portion A of the produced display device.
  • the display unit A includes a wiring unit including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 on the same substrate, and a plurality of juxtaposed pixels 3 (a light emitting color is a red region pixel, a green region pixel, Blue region pixels, etc.).
  • a light emitting color is a red region pixel, a green region pixel, Blue region pixels, etc.
  • Each of the scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion is made of a conductive material.
  • the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid pattern, and are connected to the pixels 3 at the orthogonal positions (details are not shown).
  • the plurality of pixels 3 are driven by an active matrix system in which an organic EL element corresponding to each emission color, a switching transistor as an active element, and a driving transistor are provided.
  • an image data signal is received from the data line 6, and light is emitted in accordance with the received image data.
  • a full color display device was produced by juxtaposing the red, green, and blue pixels 3 appropriately.
  • the produced organic EL element showed blue, green, and red light emission by applying a voltage to each electrode, and was found to be usable as a full-color display device.
  • Example 9 Similarly, except that DP-1 of the organic EL element 2-3 produced in Example 2 was changed to a ternary mixture of DP-1, D-3, and D-10, a white light-emitting organic EL element 2- 3W was produced. The obtained organic EL element 2-3W was covered with a glass case on the non-light emitting surface to obtain a lighting device.
  • the illuminating device could be used as a thin illuminating device that emits white light with high luminous efficiency and long emission life.
  • a blue light emitting organic EL element As the organic EL element, a blue light emitting organic EL element, a green light emitting organic EL element, and a red light emitting organic EL element can be arranged in a pattern to produce a full color display device. Further, in addition to the blue phosphorescent organic metal complex, a white light emitting organic EL element can be produced by containing a combination of dopants having different emission colors. It can be used as a backlight for display devices.

Abstract

 発光効率が高く、低駆動電圧、長寿命であり、かつ経時安定性に優れ、さらにウェットプロセスによる生産適性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置及び表示装置を提供する。 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に少なくとも発光層を有する複数層からなる有機層が挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、該発光層が下記一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、前記陽極と前記発光層の間に少なくとも1つの層を有し、該層が分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物を含有す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、照明装置及び表示装置
 本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、それを用いた照明装置及び表示装置に関する。
 有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)は、発光する化合物を含有する発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、電界を印加することにより、陽極から注入された正孔と陰極から注入された電子が発光層内で再結合することにより励起子(エキシトン)が生成する。このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・リン光)を利用した発光素子である。電極と電極の間を厚さ僅かサブミクロン程度の有機材料の膜で構成する全固体素子であり、かつ、その発光が数V~数十V程度の電圧で発光が可能であることから、次世代の平面ディスプレイや照明への利用が期待されている。
 実用化に向けた有機EL素子の開発としては、プリンストン大より、励起三重項からのリン光発光を用いる有機EL素子の報告がされ(例えば、非特許文献1参照)、以来、室温で燐光を示す材料の研究が活発になってきている(例えば、特許文献1、非特許文献2参照)。
 さらに、最近発見されたリン光発光を利用する有機EL素子では、以前の蛍光発光を利用する素子に比べ原理的に約4倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成や電極の研究開発が世界中で行われている。例えば多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討がなされている(例えば、非特許文献3参照)。
 このように大変ポテンシャルの高い方式であるが、リン光発光を利用する有機ELデバイスにおいては、蛍光発光を利用する有機ELデバイスとは大きく異なり、発光中心の位置をコントロールする方法、とりわけ発光層の内部で再結合を行い、いかに発光を安定に行わせることができるかが、有機EL素子の効率・寿命を捕らえる上で重要な技術的な課題となっている。
 そこで近年、発光層に隣接する形で、(発光層の陽極側に位置する)正孔輸送層と(発光層の陰極側に位置する)電子輸送層を備えた多層積層型の有機EL素子が良く知られている(例えば、特許文献2参照)。また、発光層にはホスト化合物とリン光発光性化合物をドーパントとして用いた混合層が多く用いられている。
 一方、材料の観点からは高いキャリア輸送性や熱的、電気的に安定な材料が求められている。特に青色リン光発光を利用するにあたっては、青色リン光発光性化合物自身が高い三重項励起エネルギー(T1)を有しているために、適用可能な周辺材料の開発と精密な発光中心の制御が強く求められている。
 代表的な青色リン光発光性化合物としてはFIrpicが知られており、主配位子のフェニルピリジンにフッ素置換をすること、及び副配位子としてピコリン酸を用いることにより短波化が実現されている。これらのドーパントはカルバゾール誘導体やトリアリールシラン類をホスト化合物として組み合わせることによって高効率の有機EL素子を達成しているが、有機EL素子の発光寿命は大幅に劣化するため、そのトレードオフの改善が求められていた。
 近年、高いポテンシャルを有する青色リン光発光性化合物として、特定の配位子を有する金属錯体が特許文献3で開示され、発光効率、発光寿命の点では改善されている。しかしながら、実用化上の指標である発光寿命の点ではいまだ十分ではない。例えば、長時間連続発光させた場合や高温・多湿下などにおいては発光層内のキャリアバランス変化が生じ、結果発光輝度の低下を主因とする素子性能の劣化が懸念される。特許文献3にはこのような経時安定性の観点については記載されておらず、更なる改良が必要であることが分かってきた。
 また一方で、大面積化、低コスト化、高生産性に対する要求から、湿式法(ウエットプロセス等ともいう)に対する期待が大きい。湿式法は、真空プロセスでの成膜に比して低温で成膜可能であるため、下層の有機層のダメージを低減でき、さらに発光効率や素子寿命の改善の面からも大きな期待が寄せられている。しかし、現状では溶剤に対する溶解性、溶液安定性、駆動電圧等プロセシビリティーの点でも不十分であり、更なる改良技術が不可欠であることが分かってきた。
米国特許第6,097,147号明細書 特開2005-112765号公報 米国特許出願公開第2011/0057559号明細書
M.A.Baldo et al.,nature,395巻,151~154ページ(1998年) M.A.Baldo et al.,nature,403巻,17号、750~753頁(2000年) S.Lamansky et al.,J.Am.Chem.Soc.,123巻,4304頁(2001年)
 本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その課題は、発光効率が高く、低駆動電圧で、長寿命であり、かつ経時安定性に優れ、さらにウェットプロセスによる生産適性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置及び表示装置を提供することにある。
 本発明の上記課題は、以下の構成により達成される。
 1.陽極と陰極の間に、少なくとも発光層を有する複数層からなる有機層が、挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、該発光層が下記一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、前記陽極と前記発光層の間に少なくとも1つの層を有し、該層が分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物を含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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、環A及び環Bは5員又は6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、Arは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又は非芳香族複素環基を表す。R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一つは炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に水素原子、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。)
 2.前記陽極と発光層の間の少なくとも1層にフッ素化合物を含有することを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 3.前記一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体が、下記一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体であることを特徴とする前記1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、環A及び環Bは5員又は6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、Arは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又は非芳香族複素環基を表す。R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一方は炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。
 L′はMに配位したモノアニオン性の二座配位子のうちの1つ又は複数であり、Mは原子番号40以上かつ元素周期表における8~10族の遷移金属原子を表し、m′は0~2の整数を表し、n′は1~3の整数を表し、m′+n′は2又は3である。)
 4.前記芳香族オリゴアミン化合物が、芳香族オリゴアミン塩であることを特徴とする前記1~3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 5.前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるR及びRが、炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基であることを特徴とする前記1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 6.前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるR及びRの少なくとも一つが炭素原子数3以上の分岐アルキル基であることを特徴とする前記1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 7.前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるR及びRが炭素原子数3以上の分岐アルキル基であることを特徴とする前記1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 8.前記一般式(1)又は前記一般式(2)における環Bがベンゼン環であることを特徴とする前記1~7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 9.前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるArがベンゼン環であることを特徴とする前記1~8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 10.前記一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体が、下記一般式(2-1)で表される青色リン光発光性有機金属錯体であることを特徴とする前記3~9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、Arは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又は非芳香族複素環基を表す。R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一方は炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。
 L′はMに配位したモノアニオン性の二座配位子のうちの1つ又は複数であり、Mは原子番号40以上かつ元素周期表における8~10族の遷移金属原子を表し、m′は0~2の整数を表し、n′は少なくとも1であり、m′+n′は2又は3である。)
 11.前記一般式(2)又は前記一般式(2-1)におけるMがIrであることを特徴とする前記3~10のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 12.前記一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体が、下記一般式(2-2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体であることを特徴とする前記3~9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、Arが芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、さらに置換基を有してもよい。R及びRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表し、R及びRの少なくとも一方は炭素原子数2以上のアルキル基を表す。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シリル基又はアリール基を表す。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。L′はIrに配位したモノアニオン性の二座配位子であり、m′は0又は1であり、n′は2又は3であり、m′+n′は3である。)
 13.白色に発光することを特徴とする前記1~12のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 14.前記1~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
 15.前記1~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
 本発明により、発光効率が高く、低駆動電圧、長寿命であり、かつ経時安定性に優れ、さらにウェットプロセスによる生産適性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、該有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた照明装置及び表示装置を提供することができる。
有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。 表示部Aの模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。 照明装置の概略図である。 照明装置の断面図である。
 以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
 本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体(金属錯体ドーパント)を含有する発光層に対し、前記陽極と前記発光層の間の少なくとも1層に分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物を含有することにより、高い発光輝度と低駆動電圧、さらに発光寿命の長寿命化も同時に達成できることを見出し、本発明に至った。さらに、本発明の有機EL素子は経時安定性の点でも改善された有機EL素子が得られることが分かった。
 以下、本発明に係る化合物について説明する。
 《一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体》
 青色リン光発光性有機金属錯体とは、発光極大波長が440~490nmの範囲内にあるリン光発光性有機金属錯体をいう。
 一般式(1)において、環A及び環Bで表される5員又は6員の芳香族炭化水素環としては、例えばベンゼン環が挙げられる。
 一般式(1)において、環A及び環Bで表される5員又は6員の芳香族炭化水素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、等が挙げられる。より好ましくは環Bがベンゼン環であり、さらに好ましくは環Aがベンゼン環である。
 一般式(1)において、Arで表される芳香族炭化水素環基の芳香族炭化水素環としては、例えば、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o-テルフェニル環、m-テルフェニル環、p-テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
 一般式(1)において、Arで表される芳香族複素環基の芳香族複素環としては、例えば、シロール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンズチアゾール環、ベンズオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、チエノチオフェン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環(カルバゾール環を構成する炭素原子の任意の一つ以上が窒素原子で置き換わったものを表す)、ジベンゾシロール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ベンゾチオフェン環やジベンゾフラン環を構成する炭素原子の任意の一つ以上が窒素原子で置き換わった環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、アクリジン環、ベンゾキノリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、ジベンゾカルバゾール環、インドロカルバゾール環、ジチエノベンゼン環等が挙げられる。
 一般式(1)において、Arで表される非芳香族炭化水素環基の非芳香族炭化水素環としては、例えば、シクロアルカン(例えばシクロペンタン環、シクロヘキサン環等)、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)、シクロヘキシルアミノスルホニル基、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、ビフェニレン環等が挙げられる。
 一般式(1)において、Arで表される非芳香族複素環基の非芳香族複素環としては、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が挙げられる。
 一般式(1)においてArで表されるこれらの基は、さらに置換基を有していてもよく、さらに置換基同士が互いに結合して環を形成してもよい。置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4-トリアゾール-1-イル基、1,2,3-トリアゾール-1-イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。好ましくは、アルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、アルコキシ基が挙げられる。
 好ましくは、Arは芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であり、より好ましくは芳香族炭化水素環基であり、さらに好ましくはフェニル基である。
 一般式(1)において、R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一つは炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。
 一般式(1)において、R及びRで表されるアリール基及びヘテロアリール基としては、前述の一般式(1)においてArで表される芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基から導出される1価の基が挙げられる。
 一般式(1)において、R及びRで表される非芳香族炭化水素環基及び非芳香族複素環基としては、前述の一般式(1)においてArで表される非芳香族炭化水素環基及び非芳香族複素環基から導出される1価の基が挙げられる。好ましくは、R及びRが炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基であり、また、R1及びR2の少なくとも一つが炭素原子数3以上の分岐アルキル基であることも好ましい。さらに好ましくはR及びRが炭素原子数3以上の分岐アルキル基である。
 一般式(1)において、Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。
 一般式(1)において、Ra、Rb及びRcで表されるアリール基及びヘテロアリール基としては、前述の一般式(1)においてArで表される芳香族炭化水素環基及び芳香族複素環基から導出される1価の基が挙げられる。
 一般式(1)において、Ra、Rb及びRcで表される非芳香族炭化水素環基及び非芳香族複素環基としては、前述の一般式(1)においてArで表される非芳香族炭化水素環基及び非芳香族複素環基から導出される1価の基が挙げられる。
 一般式(1)において、na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。
 《一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体》
 一般式(2)において、環A、環B、Ar、R、R、Ra、Rb、Rc、na、nb及びncは、前記一般式(1)の環A、環B、Ar、R、R、Ra、Rb、Rc、na、nb及びncと同義である。
 一般式(2)において、L′で表されるMに配位したモノアニオン性の二座配位子の具体例としては、下記式の配位子が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式中、R′、R″及びR′″は水素原子又は置換基を表し、R′、R″及びR′″で表される置換基としては、一般式(1)においてArで表される基への置換基とした挙げたものが挙げられる。
 一般式(2)において、Mは原子番号40以上かつ元素周期表における8~10族の遷移金属原子を表すが、中でもOs、Ir、Ptが好ましく、さらにIrが好ましい。
 一般式(2)において、m′は0~2の整数を表し、n′は1~3の整数を表し、m’+n’は2又は3を表す。好ましくはn′が3又は2、かつm′が0である。
 本発明に係る一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体の中でも、一般式(2-1)で表される有機金属錯体が好ましい。
 《一般式(2-1)で表される青色リン光発光性有機金属錯体》
 一般式(2-1)において、Ar、R、R、Ra、Rb、Rc、na、nb、nc、M、L′、m′及びn′は、上記一般式(2)のAr、R、R、Ra、Rb、Rc、na、nb、nc、M、L′、m′及びn′と同義である。
 本発明に係る一般式(1)で表される配位子が配位した化合物、一般式(2)又は(2-1)で表される化合物は、国際公開2006-121811号パンフレット等に記載の公知の方法を参照することにより合成可能である。
 以下に、本発明において、好ましく用いることのできる一般式(1)で表される配位子が配位した化合物、一般式(2)又は(2-1)で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 《芳香族オリゴアミン化合物》
 本発明に用いられる芳香族オリゴアミン化合物とは、下記一般式(3)で表され、かつ分子内に4個以上の窒素原子を有す芳香族アミン化合物である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式中、Ar及びArは、それぞれ独立して、核炭素数6~30のアリーレン基又は核原子数5~30の芳香族複素環基であり、Aは、単結合、核炭素数6~30のアリーレン基、核原子数5~30の芳香族複素環基、アミノ基又はフルオレニレン基である。B、Bは水素原子又はフッ素原子、シアノ基を表す。n1は、0又は1を、n2は1以上1000以下の整数を表し、n2が2以上の場合、各々のAr、Ar、A、B、Bは、同一でも異なっていてもよい。Ar、Ar、A、B、Bは、1個以上の置換基を有していてもよく、各々が結合して環を形成してもよい。環を形成する場合は、縮合芳香族環を形成することが好ましい。
 なお、「分子内に4個以上の窒素原子を有する」とは、Ar、Ar及びAの置換基が有する窒素原子を除いて、Ar、Ar及びAが4個以上の窒素原子を有することをいう。
 また分子内の窒素原子数は、Ar、Ar、A、B、B上の置換基に含まれる窒素原子の数は含まない。
 一般式(3)で表される具体的化合物例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 なお、上記芳香族オリゴアミン化合物のOHT-2~OHT-16及びOHT-22~OHT-24の分子鎖の末端は、水素原子又はハロゲン原子である。さらに芳香族オリゴアミン化合物として以下に示すような化合物構造を利用できる。
 芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物(米国特許第4,127,412号明細書、特開昭53-27033号公報、同54-58445号公報、同54-149634号公報、同54-64299号公報、同55-79450号公報、同55-144250号公報、同56-119132号公報、同61-295558号公報、同61-98353号公報、同63-295695号公報)、ピリジン誘導体(特開2003-282270号公報)、ポルフィリン化合物(特開昭63-295695号公報等参照)、アニリン系共重合体(特開平2-282263号公報、WO08/129947号明細書等参照)、フェニレンジアミン誘導体(米国特許第3,615,404号明細書、特公昭51-10105号公報、同46-3712号公報、同47-25336号公報、特開昭54-53435号公報、同54-110536号公報、同54-119925号公報等参照)。
 《フッ素化合物》
 本発明に係る陽極と発光層の間に含有されるフッ素化合物は、分子内にフッ素置換基を有し、具体的には、本発明に係る芳香族オリゴアミン化合物及びそのフッ素置換体、若しくは以下に示すようなフッ素化合物を表すが、本発明はこれらに限定されない。
 (1)ポリマー中の水素原子の一部あるいは全てがフッ素原子で置換された含フッ素ポリマー、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(略号:FEP)、エチレン・四フッ化エチレン共重合体(略号:ETFE)、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。
 (2)ブレンステッド酸中の置換可能な水素原子の一部あるいは全てがフッ素原子で置換された化合物を表し、フッ化有機酸が挙げられる。さらにフッ化有機酸としてはフッ化カルボン酸やフッ化スルホン酸が挙げられ、例えば、ジフルオロ酢酸、トリフルオロ酢酸、フルオロスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸[テトラフルオロエチレン-パーフルオロ[2-(フルオロスルホニルエトキシ)プロピルビニル]共重合体(FP-1)等が挙げられる。
 (3)無機酸塩が挙げられる。具体例として、フルオロホウ酸塩、フルオロアンチモン酸塩、フルオロリン酸塩戸が挙げられ、さらに具体的化合物として;ビス(4-メチルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート(FP-2)等が挙げられる。
 (4)置換可能な水素原子の一部あるいは全てがフッ素原子で置換されたアルコールが挙げられる。具体例として、トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール等が挙げられる。
 《有機EL素子の構成層》
 本発明の有機EL素子の構成層について説明する。本発明において、有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
 (i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
 (ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
 (iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
 (iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
  (v)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
 (vi)陽極//正孔輸送層/陽極バッファー層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
 (vii)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
 複数の発光層が含まれる場合、該発光層間に非発光性の中間層を有してもよい。また、上記層構成の内、陽極及び陰極を除く発光層を含む有機化合物層を1つの発光ユニットとし、複数の発光ユニットを積層することが可能である。該複数の積層された発光ユニットにおいては、発光ユニット間に非発光性の中間層を有していてもよく、さらに中間層は電荷発生層を含んでいてもよい。
 本発明の有機EL素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた照明装置であることが好ましい。
 本発明の有機EL素子を構成する各層について説明する。
 《発光層》
 本発明に係る発光層は、電極又は電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
 発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2nm~5μmの範囲に調整することが好ましく、さらに好ましくは2~200nmの範囲に調整され、特に好ましくは、5~100nmの範囲である。
 発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、湿式法(ウェットプロセスともいい、例えば、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア・ブロジェット(Langmuir Blodgett法)等を挙げることができる。))等により製膜して形成することができる。 本発明の有機EL素子の発光層には、発光ドーパント(リン光発光性ドーパント(リン光ドーパント、リン光発光性ドーパント基ともいう)や蛍光ドーパント等)化合物と、発光ホスト化合物とを含有し、少なくとも1つの発光ドーパントは前述の一般式(1)又は(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体である。
 (発光性ドーパント化合物)
 発光性ドーパント化合物(発光ドーパントともいう)について説明する。
 発光性ドーパントとしては、蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう)、リン光ドーパント(リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう)を用いることができる。
 (リン光ドーパント(リン光発光ドーパントともいう))
 本発明に係るリン光ドーパントについて説明する。
 本発明に係るリン光ドーパント化合物は、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、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は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が、本発明に係るリン光ドーパントは、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。
 リン光ドーパントの発光は原理としては2種挙げられ、1つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こって発光性ホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光ドーパントに移動させることでリン光ドーパントからの発光を得るというエネルギー移動型、もう1つはリン光ドーパントがキャリアトラップとなり、リン光ドーパント上でキャリアの再結合が起こり、リン光ドーパント化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
 また、本発明に係る発光層には、以下の特許公報に記載されている化合物等を併用してもよい。
 例えば、国際公開第00/70655号、特開2002-280178号公報、特開2001-181616号公報、特開2002-280179号公報、特開2001-181617号公報、特開2002-280180号公報、特開2001-247859号公報、特開2002-299060号公報、特開2001-313178号公報、特開2002-302671号公報、特開2001-345183号公報、特開2002-324679号公報、国際公開第02/15645号、特開2002-332291号公報、特開2002-50484号公報、特開2002-332292号公報、特開2002-83684号公報、特表2002-540572号公報、特開2002-117978号公報、特開2002-338588号公報、特開2002-170684号公報、特開2002-352960号公報、国際公開第01/93642号、特開2002-50483号公報、特開2002-100476号公報、特開2002-173674号公報、特開2002-359082号公報、特開2002-175884号公報、特開2002-363552号公報、特開2002-184582号公報、特開2003-7469号公報、特表2002-525808号公報、特開2003-7471号公報、特表2002-525833号公報、特開2003-31366号公報、特開2002-226495号公報、特開2002-234894号公報、特開2002-235076号公報、特開2002-241751号公報、特開2001-319779号公報、特開2001-319780号公報、特開2002-62824号公報、特開2002-100474号公報、特開2002-203679号公報、特開2002-343572号公報、特開2002-203678号公報等である。
 (蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう))
 蛍光ドーパントとしては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
 また本発明に係る発光ドーパントは、複数種の化合物を併用して用いてもよく、構造の異なるリン光ドーパント同士の組み合わせや、リン光ドーパントと蛍光ドーパントを組み合わせて用いてもよい。
 以下に、本発明において、好ましく用いることのできる公知のリン光ドーパント化合物の具体例を挙げる。勿論、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 (発光ホスト化合物(発光ホスト等ともいう))
 本発明においてホスト化合物は、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比が20%以上であり、かつ室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。
 本発明に用いることができる発光ホストとしては、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が、本発明の有機EL素子の発光層の青色リン光発光ドーパントに対するホストとして特に好ましい例を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
 また、ホスト化合物としては、従来公知の化合物を本発明に係る上記ホスト化合物と併用してもよい。併用してもよい化合物としては、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1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発光ホストとしては正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。より好ましくはTgが100℃以上である。
 発光ホスト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、前記リン光ドーパントとして用いられる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発光ホストとしては、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(重合性発光ホスト)でもよく、このような化合物を一種又は複数種用いてもよい。
 公知の発光ホストの具体例としては、以下の文献に記載の化合物が挙げられる。
 特開2001-257076号公報、同2002-308855号公報、同2001-313179号公報、同2002-319491号公報、同2001-357977号公報、同2002-334786号公報、同2002-8860号公報、同2002-334787号公報、同2002-15871号公報、同2002-334788号公報、同2002-43056号公報、同2002-334789号公報、同2002-75645号公報、同2002-338579号公報、同2002-105445号公報、同2002-343568号公報、同2002-141173号公報、同2002-352957号公報、同2002-203683号公報、同2002-363227号公報、同2002-231453号公報、同2003-3165号公報、同2002-234888号公報、同2003-27048号公報、同2002-255934号公報、同2002-260861号公報、同2002-280183号公報、同2002-299060号公報、同2002-302516号公報、同2002-305083号公報、同2002-305084号公報、同2002-308837号公報等。
 《注入層:正孔注入層(陽極バッファー層)、電子注入層(陰極バッファー層)》
 注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層又は正孔輸送層の間、及び陰極と発光層又は電子輸送層との間に存在させてもよい。 注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層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頁~166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。
 陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9-45479号公報、同9-260062号公報、同8-288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層、トリス(2-フェニルピリジン)イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体層等が挙げられる。 陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6-325871号公報、同9-17574号公報、同10-74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウム、フッ化ナトリウムやフッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm~5μmの範囲が好ましい。
 また、陽極バッファー層及び陰極バッファー層に用いられる材料は、他の材料と併用して用いることも可能であり、例えば正孔輸送層や電子輸送層中に混合して用いることも可能である。
 《正孔輸送層》
 正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層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よい。本発明では前述の芳香族オリゴアミン化合物を複数の有機層の少なくとも1層に含有するが、該芳香族オリゴアミン化合物を含有する層が正孔輸送層であることが好ましい。正孔輸送層では、芳香族オリゴアミン化合物と通常知られた正孔輸送材料を併用することができる。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
 芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノフェニル;N,N′-ジフェニル-N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1′-ビフェニル〕-4,4′-ジアミン(TPD);2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′-テトラ-p-トリル-4,4′-ジアミノビフェニル;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン;ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4′-ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノジフェニルエーテル;4,4′-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N-トリ(p-トリル)アミン;4-(ジ-p-トリルアミノ)-4′-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン;3-メトキシ-4′-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン;N-フェニルカルバゾール、さらには米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4-308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
 さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、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。ただし、該高分子が、窒素原子を4個以上有する重量平均分子量となる場合は、本発明の芳香族オリゴアミン化合物に該当する。
 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、銅フタロシアニンやトリス(2-フェニルピリジン)イリジウム錯体等に代表されるシクロメタル化錯体やオルトメタル化錯体等も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ことからこれらの材料を用いることが好ましい。
 正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。
 正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm~5μmの範囲内程度、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2種以上からなる一層構造であってもよい。
 また、不純物をドープしたp性の高い正孔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、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、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。
 《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、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層若しくは複数層を設けることができる。
 電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料、電子注入材料も含む)としては陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、電子輸送層の構成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、単独又は組み合わせて用いることが可能である。
 電子輸送層に用いられる従来公知の材料(以下、電子輸送材料という)の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体、カルボリン誘導体、を含むアザカルバゾール誘導体等が挙げられる。
 ここで、アザカルバゾール誘導体とは、カルバゾール環を構成する炭素原子の1つ以上が窒素原子で置き換わったものを示す。
 さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引性基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も電子輸送材料として用いることができる。
 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、8-キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8-キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7-ジクロロ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7-ジブロモ-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(2-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、トリス(5-メチル-8-キノリノール)アルミニウム、ビス(8-キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も電子輸送材料として用いることができる。
 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用いることができる。
 また、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
 有機EL素子の構成層の形成法については、有機EL素子の作製方法のところで詳細に説明する。
 電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5~5000nmの範囲内程度、好ましくは5~200nmの範囲内である。この電子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よく、複数の層が積層した積層構造であってもよい。
 また、不純物をドープした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。
 以下、本発明の白色有機EL素子の電子輸送層の形成に好ましく用いられる従来公知の化合物(電子輸送材料)の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
 《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
 阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層のほかに必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11-204258号公報、同11-204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
 正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
 また、前述の電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
 本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
 正孔阻止層には、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体(ここで、アザカルバゾール誘導体とは、カルバゾール環を構成する炭素原子の1つ以上が窒素原子で置き換わったものを示す)、ピリジン誘導体など、含窒素化合物を含有することが好ましい。
 また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。
 さらには、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の50質量%以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが0.3eV以上大きいことが好ましい。
 イオン化ポテンシャルは化合物のHOMO(最高占有軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
 (1)米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98、Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al.,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002)を用い、キーワードとしてB3LYP/6-31G*を用いて構造最適化を行うことにより算出した値(eV単位換算値)として求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
 (2)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-1」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。
 一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、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、前述の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。本発明に係る正孔阻止層、電子阻止層の膜厚としては、好ましくは3~100nmの範囲内であり、さらに好ましくは3~30nmの範囲内である。
 《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)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。
 また、IDIXO(In-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度を余り必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
 あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10~1000nmの範囲内、好ましくは10~200nmの範囲で選ばれる。
 《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(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
 これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
 陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10~5μmの範囲内、好ましくは50~200nmの範囲で選ばれる。
 なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極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の範囲内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。
 《支持基板》
 本発明の有機EL素子に用いることのできる支持基板(以下、基体、基板、基材、支持体等ともいう。)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また透明であっても不透明であってもよい。支持基板側から光を取り出す場合には、支持基板は透明であることが好ましい。
 好ましく用いられる透明な支持基板としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい支持基板は、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な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、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
 樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、さらには、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、10-3ml/(m・24h・MPa)以下、水蒸気透過度が、10-5g/(m・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
 バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
 さらに該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
 不透明な支持基板としては、例えば、アルミ、ステンレス等の金属板、フィルムや不透明樹脂基板、セラミック製の基板等が挙げられる。
 本発明の有機EL素子の発光の室温における発光効率(外部取り出し量子効率)は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。
 ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。
 また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。
 《有機EL素子の製造方法》
 有機EL素子の製造方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層(電子注入層)/陰極からなる素子の製造方法について説明する。
 まず、適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10~200nmの範囲内の膜厚になるように形成させ、陽極を作製する。
 次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極バッファー層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
 本発明のリン光発光性の有機EL素子においては、少なくとも陰極と該陰極に隣接する電子輸送層は、湿式法により塗布・成膜されることが好ましい。
 湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロール・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。また、層毎に異なる製膜法を適用してもよい。
 本発明に係る有機EL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、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。
 また、分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法により分散することができる。
 これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50~200nmの範囲の膜厚になるように形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。
 また、順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
 このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には陽極を+、陰極を-の極性として電圧2~40Vの範囲内程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
 本発明の有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
 《封止》
 本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
 封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
 具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。
 また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、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、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。
 さらには、ポリマーフィルムは、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10-3ml/(m・24h・MPa)以下、JIS K7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10-3g/(m・24h)以下のものであることが好ましい。
 封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
 接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2-シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。
 さらに、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
 なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。
 この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
 さらに、該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機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、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
 封止部材と有機EL素子の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ましい。
 《保護膜、保護板》
 有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。
 これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、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》
 有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7~2.1の範囲内程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から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、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、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(米国特許第4,774,435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(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(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(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(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)等がある。
 本発明においては、これらの方法を本発明の有機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の平坦層を導入する方法、あるいは基板、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。
 本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、さらに高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
 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みで形成すると、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。
 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、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5~1.7の範囲内程度であるので、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、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、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若しく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、いずれかの層間若しくは、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有することが望ましい。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1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前述のとおり、いずれかの層間若しくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。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倍の範囲内程度が好ましい。
 回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、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素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工したり、あるいは所謂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、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。一辺が10μm以上であれば、画面の色が変わることが無く、100μ以下であれば、薄膜化の要望を満足させることができる。
 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)等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よい。
 また、発光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)等を用いることができる。
 《用途》
 本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。発光光源として、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
 本発明の有機EL素子においては、必要に応じ成膜時にメタルマスクやインクジェットプリンティング法等でパターニングを施してもよい。パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
 本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタオプティックス(株)製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
 また、本発明の有機EL素子が白色素子の場合には、白色とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000cd/mでのCIE1931表色系における色度がX=0.33±0.07、Y=0.33±0.1の領域内にあることをいう。
 《表示装置》
 本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、本発明の有機EL素子を具備したものである。
 本発明の表示装置は単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。
 多色表示装置の場合は発光層形成時のみシャドーマスクを設け、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。
 発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、インクジェット法、スピンコート法、印刷法である。
 表示装置に具備される有機EL素子の構成は、必要に応じて上記の有機EL素子の構成例の中から選択される。
 また、有機EL素子の製造方法は、上記の本発明の有機EL素子の製造の一態様に示したとおりである。
 得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を-の極性として電圧2~40Vの範囲内程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに交流電圧を印加する場合には、陽極が+、陰極が-の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
 多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の3種の有機EL素子を用いることによりフルカラーの表示が可能となる。
 表示デバイス、ディスプレイとしては、テレビ、パソコン、モバイル機器、AV機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。
 発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 以下、本発明の有機EL素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
 図1は有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機EL素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
 ディスプレイ1は複数の画素を有する表示部A、画像情報に基づいて表示部Aの画像走査を行う制御部B等からなる。
 制御部Bは表示部Aと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Aに表示する。
 図2は表示部Aの模式図である。
 表示部Aは基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と複数の画素3等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
 図においては、画素3の発光した光が白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
 配線部の走査線5及び複数のデータ線6はそれぞれ導電材料からなり、走査線5とデータ線6は格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示していない)。
 画素3は走査線5から走査信号が印加されると、データ線6から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。
 発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
 次に、画素の発光プロセスを説明する。
 図3は画素の模式図である。
 画素は有機EL素子10、スイッチングトランジスタ11、駆動トランジスタ12、コンデンサ13等を備えている。複数の画素に有機EL素子10として、赤色、緑色、青色発光の有機EL素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
 図3において、制御部Bからデータ線6を介してスイッチングトランジスタ11のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Bから走査線5を介してスイッチングトランジスタ11のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ11の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ13と駆動トランジスタ12のゲートに伝達される。
 画像データ信号の伝達により、コンデンサ13が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ12の駆動がオンする。駆動トランジスタ12は、ドレインが電源ライン7に接続され、ソースが有機EL素子10の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン7から有機EL素子10に電流が供給される。
 制御部Bの順次走査により走査信号が次の走査線5に移ると、スイッチングトランジスタ11の駆動がオフする。
 しかし、スイッチングトランジスタ11の駆動がオフしてもコンデンサ13は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ12の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機EL素子10の発光が継続する。
 順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ12が駆動して有機EL素子10が発光する。
 即ち、有機EL素子10の発光は、複数の画素それぞれの有機EL素子10に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ11と駆動トランジスタ12を設けて、複数の画素3それぞれの有機EL素子10の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
 ここで、有機EL素子10の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、2値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。また、コンデンサ13の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
 本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機EL素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
 図4はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図4において、複数の走査線5と複数の画像データ線6が画素3を挟んで対向して格子状に設けられている。
 順次走査により走査線5の走査信号が印加されたとき、印加された走査線5に接続している画素3が画像データ信号に応じて発光する。
 パッシブマトリクス方式では画素3にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
 《照明装置》
 本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は上記有機EL素子を有する。 本発明の有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
 また、本発明の有機EL素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。
 動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。又は、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
 また、本発明の有機EL材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。
 複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
 また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光で発光する材料を複数組み合わせたもの、リン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
 上記白色有機EL素子の有機層の形成には、マスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
 この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機EL装置と異なり、素子自体が発光白色である。
 発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
 《本発明の照明装置の一態様》
 本発明の有機EL素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
 本発明の有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成することができる。
 図5は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機EL素子101は封止用基板110とガラスカバー102で覆われている(なお、ガラスカバーでの封止作業は、有機EL素子101を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で行った。)。
 図6は、照明装置の断面図を示し、図6において、102はガラスカバー、105は陰極、106は有機EL層、107は透明電極付きガラス基板、110は封止用基板、111は接着剤を示す。
 なお、ガラスカバー102内には窒素ガス108が充填され、捕水剤109が設けられている。
 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。
 以下の実施例で用いたOHT-3(n=16)、OHT-4(n=19)、OHT-12(n=28)及びOHT-23(n=20)の芳香族オリゴアミン化合物の末端は水素原子である。
 以下の実施例に用いた化合物を下記に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
 実施例1
 《HOD(ホールオンリーデバイス)1-1の作製》
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス製NA-45)にパターニングを行い、ITO透明電極を設けた透明支持基板を作製後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板上に、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS P VP AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液をスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの第一正孔輸送層を設けた。
 次いで、後述の各材料をモリブデン製又はタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の第一正孔輸送層を設けたガラス基板と共にセットした。真空度が1×10-4Pa以下となったところで、α-NPDを蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し第2正孔輸送層を設けた。さらに、HS-2を蒸着速度0.1nm/秒で、D-26を蒸着速度0.02nm/秒で共蒸着を行い、30nm蒸着し発光層を設けた。最後にα-NPDを蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し電子阻止層を形成した後、陰極としてアルミニウム110nmを蒸着しHOD1-1を作製した。
 《HOD(ホールオンリーデバイス)1-4の作製》
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス製NA-45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板上に、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS P VP AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液をスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの第一正孔輸送層を設けた。
 次いで、0.5質量%のOHT-1ジクロロベンゼン溶液を調製し、スピンコート法(600rpm、30秒)により成膜した。その後、窒素雰囲気下で100℃、30分間乾燥し、膜厚20nmの第2正孔輸送層を設けた。この第2正孔輸送層を設けたガラス基板を真空蒸着装置内にセットし、HOD1-1の作製と同様にして、真空蒸着法により発光層、電子阻止層及び陰極を形成し、HOD1-4を作製した。
 《HOD1-2~1-3及び1-5~1-31の作製》
 HOD1-1の作製において、表1に記載のように第2正孔輸送層の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物及びドーパント化合物を変更した以外は同様にして、HOD1-2~1-3を作製した。また、HOD1-4において、表1に記載のように第2正孔輸送層の正孔輸送材料、発光層のホスト化合物及びドーパント化合物を変更した以外は同様にして、HOD1-5~1-31を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000064
 《有機EL素子1-1の作製》
 HOD1-1の作製において、発光層までを形成した後、Alqを蒸着速度0.1nm/秒で30nm蒸着し電子輸送層を設けた。電子注入層としてフッ化リチウムを1nm、さらに陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、有機EL素子1-1を作製した。
 《有機EL素子1-2~1-31の作製》
 HOD1-2~1-31の作製において、発光層までを形成した後、Alqを蒸着速度0.1nm/秒で30nm蒸着し電子輸送層を設けた。電子注入層としてフッ化リチウムを1nm、さらに陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、HOD1-2~1-31に対応する有機EL素子1-2~1-31を作製した。有機EL素子1-1~1-31の第1正孔輸送層、第2正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層の材料を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000065
 《HOD1-1~1-21の評価》
 (電流量)
 作製したHOD1-1~1-21について、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.0Vの定電圧を印加した時の電流密度量(mA/cm)を測定し、HOD1-1の電流密度量を100とする相対値を電流量として表3に表した。なお、測定には、ソースメータ(Keithley社製6430型)を用いた。
 《有機EL素子1-1~1-21の評価》
 (発光効率)
 得られた有機EL素子1-1~1-21を評価するに際しては、作製後の各有機EL素子の非発光面をガラスカバー110で覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板110として用いて、周囲に接着剤111として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて封止して、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。評価項目及び評価方法は、以下のとおりである。
 作製した有機EL素子1-1~1-21について、上記の照明装置を作製し、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cm定電流を印加した時の外部取り出し量子効率(%)を測定し、有機EL素子1-1の外部取り出し量子効率を100とする相対値で発光効率を表した。なお、輝度測定には分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタオプティックス社製)を用いた。
 評価の結果を表3に示す。
 《HOD1-22及び1-23、並びに、有機EL素子1-22及び1-23の評価》
 HOD1-22及び1-23の評価はHOD1-1と同様に行い、HOD1-22の電流密度量を100とする相対値を電流量として表した。有機EL素子1-22及び1-23の評価は有機EL素子1-1と同様に行い、有機EL素子1-22の外部取り出し量子効率を100とする相対値で発光効率を表した。評価の結果を表4に示す。
 《HOD1-24及び1-25、並びに、有機EL素子1-24及び1-25の評価》
 HOD1-24及び1-25の評価はHOD1-1と同様に行い、HOD1-24の電流密度量を100とする相対値を電流量として表した。有機EL素子1-24及び1-25の評価は有機EL素子1-1と同様に行い、有機EL素子1-24の外部取り出し量子効率を100とする相対値で発光効率を表した。評価の結果を表5に示す。
 《HOD1-26及び1-27、並びに、有機EL素子1-26及び1-27の評価》
 HOD1-26及び1-27の評価はHOD1-1と同様に行い、HOD1-26の電流密度量を100とする相対値を電流量として表した。有機EL素子1-26及び1-27の評価は有機EL素子1-1と同様に行い、有機EL素子1-26の外部取り出し量子効率を100とする相対値で発光効率を表した。評価の結果を表6に示す。
 《HOD1-28及び1-29、並びに、有機EL素子1-28及び1-29の評価》
 HOD1-28及び1-29の評価はHOD1-1と同様に行い、HOD1-28の電流密度量を100とする相対値を電流量として表した。有機EL素子1-28及び1-29の評価は有機EL素子1-1と同様に行い、有機EL素子1-28の外部取り出し量子効率を100とする相対値で発光効率を表した。評価の結果を表7に示す。
 《HOD1-30及び1-31、並びに、有機EL素子1-30及び1-31の評価》
 HOD1-30及び1-31の評価はHOD1-1と同様に行い、HOD1-30の電流密度量を100とする相対値を電流量として表した。有機EL素子1-30及び1-31の評価は有機EL素子1-1と同様に行い、有機EL素子1-30の外部取り出し量子効率を100とする相対値で発光効率を表した。評価の結果を表8に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000068
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000070
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000071
 表3~8から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体(青色燐光ドーパント)を含有し、かつ、前記陽極と前記発光層の間の少なくとも1層である第2正孔輸送層に分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物を含有するHOD(ホールオンリーデバイス)は、明らかなキャリア注入性の改善が認められる。
 芳香族オリゴアミン化合物の分子内の窒素の数は発生するキャリア密度と比例するため、分子内に4個以上必要であり、さらに一般式(3)で表される分子構造を取ることにより、高密度でかつ高電荷輸送性の両立が可能となったものと推察される。
 従来の青色燐光ドーパントであるD-26やD-46を用いた有機EL素子である有機EL素子1-1~1-14では、発光効率の向上効果が認められなかった。これは、ドーパント自身の正孔輸送能が、本発明の一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体に比して高いため、キャリア密度や電荷輸送性の向上による影響が相対的に小さかったためと推察される。一方、本発明の青色リン光発光性有機金属錯体を発光層に用いた場合、本発明により期待される効果の発現が明らかである。
 実施例2
 《有機EL素子2-1~2-4の作製》
 実施例1の有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2及びドーパント化合物D-26を、表9に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子2-1~2-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000072
 FP-1:トリフルオロメタンスルホン酸[テトラフルオロエチレン-パーフルオロ[2-(フルオロスルホニルエトキシ)プロピルビニル]共重合体
 《有機EL素子2-5~2-8の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子注入層のLiFを、表10に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子2-5~2-8を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000073
 《有機EL素子2-9~2-12の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子輸送層の材料Alqを、表11に記載のように第1正孔輸送層材料、第2正孔輸送層材料、発光層のホスト化合物及びドーパント化合物、電子輸送層材料を変更した以外は同様にして、有機EL素子2-9~2-12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000074
 《有機EL素子2-13~2-16の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子輸送層の材料Alqを、表12に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子2-13~2-16を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000075
 なお、前記表9~12において、第1正孔輸送層にPEDOT:PSSとFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子2-1と同じ厚さの第1正孔輸送層を形成した。第2正孔輸送層にOHT-1とFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子2-1と同じ厚さの第2正孔輸送層を形成した。
 《有機EL素子2-1~2-16の評価》
 得られた有機EL素子2-1~2-16を評価するに際しては、有機EL素子1-1の場合と同様にして、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 (有機EL素子2-1~2-4の評価)
 〈駆動電圧〉
 温度23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で発光開始の電圧を測定し駆動電圧とした。なお、駆動電圧は、輝度50cd/m以上となったときの電圧値を測定し、有機EL素子2-1の駆動電を100とする相対値で表した。輝度の測定には分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタオプティックス社製)を用いた。
 〈駆動電圧変化〉
 23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cmの一定電流で駆動したときに、初期輝度から30%低下した時の電圧値(DV70)、初期輝度から50%低下(半減)した時の電圧値(DV50)とした時、(DV50)-(DV70)を駆動電圧変化とし、有機EL素子2-1の駆動電圧変化を100とする相対値で表した。なお、測定には同様に分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタオプティックス社製)を用いた。なお、駆動電圧変化が小さいほど経時安定性に優れるといえる。
 〈発光寿命〉
 23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cmの一定電流で駆動したときに、輝度が発光開始直後の輝度(初期輝度)の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間(τ0.5)として寿命の指標とし、有機EL素子2-1の発光寿命を100とする相対値で表した。なお、測定には同様に分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタオプティックス社製)を用いた。
 評価の結果を表13に示す。
 (有機EL素子2-5~2-8の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子2-5の値を100とする相対値で表した。
 評価の結果を表14に示す。
 (有機EL素子2-9~2-12の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子2-9の値を100とする相対値で表した。
 評価の結果を表15に示す。
 (有機EL素子2-13~2-16の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子2-13の値を100とする相対値で表した。
 評価の結果を表16に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000079
 表13~16から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、陽極と発光層の間にある第2正孔輸送層が分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物として、芳香族トリアリールアミン化合物を含有する有機EL素子では、いずれの場合も駆動電圧が低く、発光寿命が向上しており、その効果は明らかである。また、さらに、FP-1のようなフッ素化合物を含有することで、より駆動電圧変化が低く抑えられていることが明らかである。
 実施例3
 《有機EL素子3-1~3-4の作製》
 実施例1の有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2及びドーパント化合物D-26を、表17に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子3-1~3-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000080
 《有機EL素子3-5~3-8の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子注入層の材料LiFを、表18に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子3-5~3-8を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000081
 《有機EL素子3-9~3-12の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子輸送層の材料Alqを、表19に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子3-9~3-12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000082
 《有機EL素子3-13~3-16の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子輸送層の材料Alqを、表20に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子3-13~3-16を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000083
 なお、前記表17~20において、第1正孔輸送層にPEDOT:PSSとFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子3-1と同じ厚さの第1正孔輸送層を形成した。第2正孔輸送層にOHT-12とFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子3-1と同じ厚さの第2正孔輸送層を形成した。
 《有機EL素子3-1~3-16の評価》
 得られた有機EL素子3-1~3-16を評価するに際しては、有機EL素子2-1の場合と同様にして、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 (有機EL素子3-1~3-4の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子3-1の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表21に示す。
 (有機EL素子3-5~3-8の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子3-5の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表22に示す。
 (有機EL素子3-9~3-12の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子3-9の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表23に示す。
 (有機EL素子3-13~3-16の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子3-13の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表24に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000085
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000086
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000087
 表21~24から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、陽極と発光層の間にある第2正孔輸送層に分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物として、トリアリールアミンポリマーである平均繰り返し数28のOHT-12を含有する有機EL素子では、いずれの場合も駆動電圧が低く、発光寿命が向上しており、その効果は明らかである。またさらに、FP-1のようなフッ素化合物を含有することで、より駆動電圧変化が低く抑えられていることが明らかである。
 実施例4
 《有機EL素子4-1~4-4の作製》
 実施例1の有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2及びドーパント化合物D-26を、表25に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子4-1~4-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000088
 《有機EL素子4-5~4-8の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子注入層の材料LiFを、表26に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子4-5~4-8を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000089
 《有機EL素子4-9~4-12の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子輸送層の材料Alqを、表27に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子4-9~4-12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000090
 《有機EL素子4-13~4-16の作製》
 有機EL素子1-1の作製において、第1正孔輸送層の材料PEDOT-PSS、第2正孔輸送層の材料α-NPD、発光層のホスト化合物HS-2、ドーパント化合物D-26及び電子輸送層の材料Alqを、表28に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子4-13~4-16作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000091
 なお、前記表25~28において、第1正孔輸送層にPEDOT:PSSとFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子4-1と同じ厚さの第1正孔輸送層を形成した。第2正孔輸送層にOHT-3とFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子4-1と同じ厚さの第2正孔輸送層を形成した。
 《有機EL素子4-1~4-16の評価》
 得られた有機EL素子4-1~4-16を評価するに際しては、有機EL素子2-1の場合と同様にして、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 (有機EL素子4-1~4-4の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子4-1の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表29に示す。
 (有機EL素子4-5~4-8の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子4-5の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表30に示す。
 (有機EL素子4-9~4-12の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子4-9の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表31に示す。
 (有機EL素子4-13~4-16の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子4-13の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表32に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000092
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000093
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000094
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000095
 表29~32から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、陽極と発光層の間にある第1正孔輸送層又は第2正孔輸送層に分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物として、平均繰り返し数16のOHT-3を含有する有機EL素子では、いずれの場合も駆動電圧が低く、発光寿命が向上しており、その効果は明らかである。またさらに、第1正孔輸送層又は第2正孔輸送層がFP-1又はFP-2のようなフッ素化合物を含有することで、より駆動電圧変化が低く抑えられていることが明らかである。
 実施例5
 《有機EL素子5-1の作製》
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス製NA-45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板上に、10mgのOHT-4を2mlのトルエンに溶解し、スピンコート法(1000rpm、30秒)により成膜した。成膜後、大気中230℃3時間加熱することで、架橋反応を進行させ、架橋型芳香族トリアリールアミンネットワークポリマーを形成した(膜厚30nm、第1正孔輸送層)。
 次いで、後述の各材料をモリブデン製又はタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の第1正孔輸送層を設けたガラス基板と共にセットした。真空度が1×10-4Pa以下となったところで、OHT-3を蒸着速度0.1nm/秒で20nm蒸着し第2正孔輸送層を設けた。さらに、後述の各材料をモリブデン製又はタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の第2正孔輸送層を設けたガラス基板と共にセットした。真空度が1×10-4Pa以下となったところで、HS-2を蒸着速度0.1nm/秒で、D-46を蒸着速度0.02nm/秒で共蒸着を行い、30nm蒸着し発光層を設けた。次に、Alqを蒸着速度0.1nm/秒で30nm蒸着し電子輸送層、電子注入層としてフッ化リチウムを1nm、さらに陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、有機EL素子5-1を作製した。
 《有機EL素子5-3の作製》
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス製NA-45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。この透明支持基板上に、10mgのOHT-4と1mgのFP-2(ビス(4-メチルフェニル)ヨードニウム・ヘキサフルオロホスファート)を2mlのトルエンに溶解し、スピンコート法(1000rpm、30秒)により成膜した。成膜後、大気中230℃3時間加熱することで、架橋反応を進行させ、架橋型芳香族トリアリールアミンネットワークポリマーを形成した(膜厚30nm、第1正孔輸送層)。
 次いで、0.5質量%のOHT-3トルエン溶液を調製し、スピンコート法(1000rpm、30秒)により成膜した。その後、窒素雰囲気下で100℃、30分間乾燥し、膜厚20nmの第2正孔輸送層を設けた。さらに、後述の各材料をモリブデン製又はタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の第2正孔輸送層を設けたガラス基板と共にセットした。真空度が1×10-4Pa以下となったところで、HS-2を蒸着速度0.1nm/秒で、DP-5を蒸着速度0.02nm/秒で共蒸着を行い、30nm蒸着し発光層を設けた。次に、Alqを蒸着速度0.1nm/秒で30nm蒸着し電子輸送層、電子注入層としてフッ化リチウムを1nm、さらに陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、有機EL素子5-3を作製した。
 《有機EL素子5-2及び5-4の作製》
 有機EL素子5-1の作製において、第2正孔輸送層の正孔輸送材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46を、表33に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子5-2及び5-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000096
 《有機EL素子5-5~5-8の作製》
 有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子注入層材料LiFを、表34に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子5-5~5-8を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000097
 《有機EL素子5-9~5-12の作製》
 有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子輸送層の材料Alqを、表35に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子5-9~5-12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000098
 《有機EL素子5-13~5-16の作製》
 有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子輸送層の材料Alqを、表36に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子5-13~5-16を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000099
 なお、前記表34~36において、第1正孔輸送層にOHT-4とFP-2が用いられている場合、10mgのOHT-4と1mgのFP2を2mlのトルエンに溶解し、スピンコートして、有機EL素子5-1と同じ厚さの第1正孔輸送層を形成した。前記表33~36において、第2正孔輸送層にOHT-3とFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子5-1と同じ厚さの第2正孔輸送層を形成した。
 《有機EL素子5-1~5-16の評価》
 得られた有機EL素子5-1~5-16を評価するに際しては、有機EL素子2-1の場合と同様にして、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 (有機EL素子5-1~5-4の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子5-1の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表37に示す。
 (有機EL素子5-5~5-8の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子5-5の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表38に示す。
 (有機EL素子5-9~5-12の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子5-9の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表39に示す。
 (有機EL素子5-13~5-16の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子5-13の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表40に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000100
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000101
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000103
 表37~40から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、陽極と発光層の間にある第1正孔輸送層又は第2正孔輸送層に分子内に4個以上の窒素原子を有する架橋型芳香族トリアリールアミンネットワークポリマーとして、平均繰り返し数19のOHT-4又はOHT-3を含有する場合は、駆動電圧が低く、発光寿命が長い。さらに、第1正孔輸送層にP型ドーパントとして含フッ素化合物(FP-2)を含有する有機EL素子及び第2正孔輸送層にフッ素化合物(FP-1)を含有する有機EL素子では、いずれの場合も駆動電圧が低く、発光寿命が向上しており、その効果は明らかである。またさらに、FP-1又はFP-2のようなフッ素化合物を含有することで、より駆動電圧変化が低く抑えられていることが明らかである。
 実施例6
 《有機EL素子6-1~6-4の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46を、表41に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子6-1~6-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000104
 《有機EL素子6-5~6-8の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子注入層材料LiFを、表42に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子6-5~6-8を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000105
 《有機EL素子6-9~6-12の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子輸送層の材料Alqを、表43に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子6-9~6-12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000106
 《有機EL素子6-13~6-16の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子輸送層の材料Alqを、表44に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子6-13~6-16を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000107
 なお、前記表41~44において、第2正孔輸送層にOHT-3とFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子6-1と同じ厚さの第2正孔輸送層を形成した。
 《有機EL素子6-1~6-16の評価》
 得られた有機EL素子6-1~6-16を評価するに際しては、有機EL素子2-1の場合と同様にして、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 (有機EL素子6-1~6-4の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子6-1の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表45に示す。
 (有機EL素子6-5~6-8の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子6-5の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表46に示す。
 (有機EL素子6-9~6-12の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子6-9の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表47に示す。
 (有機EL素子6-13~6-16の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子6-13の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表48に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000108
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000109
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000110
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000111
 表45~48から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、陽極と発光層の間にある第1正孔輸送層又は第2正孔輸送層に分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物である含窒素縮合複素環誘導体(OHT-18、OHT-19)又はOHT-3を含有する有機EL素子では、いずれの場合も駆動電圧が低く、発光寿命が向上しており、その効果は明らかである。またさらに、FP-1のようなフッ素化合物を含有することで、より駆動電圧変化が低く抑えられていることが明らかである。
 実施例7
 《有機EL素子7-1~7-4の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46を、表49に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子7-1~7-4を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000112
 《有機EL素子7-5~7-8の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子注入層材料LiFを、表50に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子7-5~7-8を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000113
 《有機EL素子7-9~7-12の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子輸送層の材料Alqを、表51に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子7-9~7-12を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000114
 《有機EL素子7-13~7-16の作製》
 実施例5の有機EL素子5-1の作製において、第1正孔輸送層材料OHT-4、第2正孔輸送層材料OHT-3、発光層のドーパント化合物D-46、電子輸送層の材料Alqを、表52に記載のように変更した以外は同様にして、有機EL素子7-13~7-16を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000115
 なお、前記表49~52において、第1正孔輸送層にOHT-23又は26とFP-2が用いられている場合、10mgのOHT-23又は26と1mgのFP2を2mlのトルエンに溶解し、スピンコートして、有機EL素子7-1と同じ厚さの第1正孔輸送層を形成した。第2正孔輸送層にOHT-3とFP-1が用いられている場合、体積比10:1で蒸着し、有機EL素子5-1と同じ厚さの第2正孔輸送層を形成した。
 《有機EL素子7-1~7-16の評価》
 得られた有機EL素子7-1~7-16を評価するに際しては、有機EL素子2-1の場合と同様にして、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 (有機EL素子7-1~7-4の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子7-1の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表53に示す。
 (有機EL素子7-5~7-8の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子7-5の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表54に示す。
 (有機EL素子7-9~7-12の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子7-9の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表55に示す。
 (有機EL素子7-13~7-16の評価)
 有機EL素子2-1の評価と同様に行った。ただし、駆動電圧、駆動電圧変化、発光寿命について有機EL素子7-13の値を100とする相対値で表した。評価の結果を表56に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000116
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000117
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000118
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000119
 表53~56から、発光層が一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、陽極と発光層の間にある第1正孔輸送層又は第2正孔輸送層に、分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物として、カルバゾール誘導体である平均繰り返し数10のOHT-23あるいはOHT-26を含有する有機EL素子では、いずれの場合も駆動電圧が低く、発光寿命が向上しており、その効果は明らかである。またさらに、FP-1又はFP-2のようなフッ素化合物を含有することで、より駆動電圧変化が低く抑えられていることが明らかである。
 実施例8
 《フルカラー表示装置の作製》
 (青色発光有機EL素子)
 実施例2で作製した有機EL素子2-3を用いた。
 (緑色発光有機EL素子)
 実施例2で作製した有機EL素子2-3において、発光層に用いたDP-1をD-3に変更した以外は全く同様にして作製した有機EL素子2-3Gを製造して、これを用いた。
 (赤色発光有機EL素子)
 実施例2で作製した有機EL素子2-3において、発光層に用いたDP-1をD-10に変更した以外は全く同様にして作製した有機EL素子2-3Gを製造して、これを用いた。
 (フルカラー表示装置の作製)
 上記で作製した青色、緑色、赤色発光有機EL素子を同一基板上に並列配置し、図1に記載のような形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。
 図2には、作製した前記表示装置の表示部Aの模式図のみを示した。
 図2に示すとおり、表示部Aは、同一基板上に複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と、並置した複数の画素3(発光色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等)とを有している。配線部の走査線5及び複数のデータ線6はそれぞれ導電材料から構成されている。走査線5とデータ線6は格子状に直交しており、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示せず)。
 前記複数画素3は、それぞれの発光色に対応した有機EL素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動される。走査線5から走査信号が印加されると、データ線6から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光するようになっている。このように、赤、緑、青の画素3を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。 作製した有機EL素子は、各々の電極に電圧を印加することにより各々青色、緑色、赤色の発光を示し、フルカラー表示装置として利用できることが分かった。
 実施例9
 実施例2で作製した有機EL素子2-3のDP-1を、DP-1、D-3、D-10の三者混合体に変更した以外は同様して、白色発光有機EL素子2-3Wを作製した。得られた有機EL素子2-3Wを、非発光面をガラスケースで覆い、照明装置とした。照明装置は、発光効率が高く発光寿命の長い白色光を発する薄型の照明装置として使用することができた。
 有機EL素子として、青色発光有機EL素子、緑色発光有機EL素子及び赤色発光有機EL素子をパターン状に配置して、フルカラー表示装置を作製することができる。また、青色リン光発光性有機金属錯体のほかに、発光色の異なるドーパントを組み合わせて含有させることにより、白色発光有機EL素子を作製することができ、白色発光有機EL素子は、照明装置や液晶表示装置のバックライトに利用できる。
 1 ディスプレイ
 3 画素
 5 走査線
 6 データ線
 7 電源ライン
 10 有機EL素子
 11 スイッチングトランジスタ
 12 駆動トランジスタ
 13 コンデンサ
 A 表示部
 B 制御部
 101 有機EL素子
 102 ガラスカバー
 105 陰極
 106 有機EL層
 107 透明電極付きガラス基板
 108 窒素ガス
 109 捕水剤
 110 封止用基板
 111 接着剤
 201 ガラス基板
 202 ITO透明電極
 203 隔壁
 204 正孔注入層
 205B、205G、205R 発光層
 206 陰極
 L 光

Claims (15)

  1.  陽極と陰極の間に、少なくとも発光層を有する複数層からなる有機層が、挟持された有機エレクトロルミネッセンス素子において、該発光層が下記一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体を含有し、かつ、前記陽極と前記発光層の間に少なくとも1つの層を有し、該層が分子内に4個以上の窒素原子を有する芳香族オリゴアミン化合物を含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。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、環A及び環Bは5員又は6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、Arは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又は非芳香族複素環基を表す。R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一つは炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に水素原子、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。)
  2.  前記陽極と発光層の間の少なくとも1層にフッ素化合物を含有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  前記一般式(1)で表される配位子が配位した青色リン光発光性有機金属錯体が、下記一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、環A及び環Bは5員又は6員の芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、Arは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又は非芳香族複素環基を表す。R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一方は炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。
     L′はMに配位したモノアニオン性の二座配位子のうちの1つ又は複数であり、Mは原子番号40以上かつ元素周期表における8~10族の遷移金属原子を表し、m′は0~2の整数を表し、n′は1~3の整数を表し、m′+n′は2又は3である。)
  4.  前記芳香族オリゴアミン化合物が、芳香族オリゴアミン塩であることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるR及びRが、炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるR及びRの少なくとも一つが炭素原子数3以上の分岐アルキル基であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるR及びRが炭素原子数3以上の分岐アルキル基であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8.  前記一般式(1)又は前記一般式(2)における環Bがベンゼン環であることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  9.  前記一般式(1)又は前記一般式(2)におけるArがベンゼン環であることを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  10.  前記一般式(2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体が、下記一般式(2-1)で表される青色リン光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項3~9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、Arは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又は非芳香族複素環基を表す。R及びRはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよく、R及びRの少なくとも一方は炭素原子数2以上のアルキル基又はシクロアルキル基である。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、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、アミノ基、シリル基、アリールアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基を表し、さらに置換基を有していてもよい。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。
     L′はMに配位したモノアニオン性の二座配位子のうちの1つ又は複数であり、Mは原子番号40以上かつ元素周期表における8~10族の遷移金属原子を表し、m′は0~2の整数を表し、n′は少なくとも1であり、m′+n′は2又は3である。)
  11.  前記一般式(2)又は前記一般式(2-1)におけるMがIrであることを特徴とする請求項3~10のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  12.  前記一般式(2)青色リン光発光性有機金属錯体が、下記一般式(2-2)で表される青色リン光発光性有機金属錯体であることを特徴とする請求項3~9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
    (式中、Arが芳香族炭化水素環又は芳香族複素環を表し、さらに置換基を有してもよい。R及びRはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基又はアリール基を表し、R及びRの少なくとも一方は炭素原子数2以上のアルキル基を表す。Ra、Rb及びRcはそれぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シリル基又はアリール基を表す。na及びncは1又は2を表し、nbは1~4の整数を表す。L′はIrに配位したモノアニオン性の二座配位子であり、m′は0又は1であり、n′は2又は3であり、m′+n′は3である。)
  13.  白色に発光することを特徴とする請求項1~12のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  14.  請求項1~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
  15.  請求項1~13のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
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