JP4300788B2 - Organic electroluminescence element and display device - Google Patents
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- Electroluminescent Light Sources (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下有機ＥＬとも略記する）素子および表示装置に関するものである。詳しくいえば、本発明は発光輝度に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子、および該有機エレクトロルミネッセンス素子を有する表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬＤ）がある。ＥＬＤの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。有機エレクトロルミネッセンス素子は、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、発光層に電子及び正孔を注入して、再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・リン光）を利用して発光する素子であり、数Ｖ〜数十Ｖ程度の電圧で発光が可能であり、さらに、自己発光型であるために視野角に富み、視認性が高く、薄膜型の完全固体素子であるために省スペース、携帯性等の観点から注目されている。
【０００３】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機ＥＬ素子には、さらなる低消費電力で効率よく高輝度に発光する有機ＥＬ素子の開発が望まれている。
【０００４】
特許第３０９３７９６号では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又はトリススチリルアリーレン誘導体に、微量の蛍光体をドープし、発光輝度の向上、素子の長寿命化を達成している。
【０００５】
また、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子（特開昭６３−２６４６９２号公報）、８−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子（特開平３−２５５１９０号公報）が知られている。以上のように、蛍光量子収率の高い蛍光体をドープすることによって、従来の素子に比べて発光輝度を向上させている。
【０００６】
しかし、上記のドープされる微量の蛍光体からの発光は、励起一重項からの発光であり、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が１：３であるため発光性励起種の生成確率が２５％であることと、光の取り出し効率が約２０％であるため、外部取り出し量子効率（ηext）の限界は５％とされている。ところが、プリンストン大学から励起三重項からのリン光発光を用いる有機ＥＬ素子が報告がされて以来（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ ｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、３９５巻、１５１−１５４ページ（１９９８年））、室温でリン光を示す材料の研究が活発になってきている（例えば、Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏｅｔ ａｌ．，ｎａｔｕｒｅ、４０３巻、１７号、７５０−７５３ページ（２０００年）、米国特許第６，０９７，１４７号など）。
【０００７】
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が１００％となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が最大４倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ照明用にも応用可能であり注目されている。
【０００８】
リン光性化合物をドーパントとして用いるときのホストは、リン光性化合物の発光極大波長よりも短波な領域に発光極大波長を有することが必要であることはもちろんであるが、その他にも満たすべき条件があることが分かってきた。
【０００９】
Ｔｈｅ １０ｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｎ Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ ａｎｄ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ（ＥＬ ’００、浜松）では、リン光性化合物についていくつかの報告がなされており、例えば、Ｉｋａｉらはホール輸送性の化合物をリン光性化合物のホストとして用いている。また、Ｍ．Ｅ．Ｔｏｍｐｓｏｎらは、各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして、これらに新規なイリジウム錯体をドープして用いている。さらに、Ｔｓｕｔｓｕｉらは、ホールブロック層の導入により高い発光効率を得ている。
【００１０】
リン光性化合物のホスト化合物については、例えば、Ｃ．Ａｄａｃｈｉ ｅｔａｌ．，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７７巻、９０４ページ（２０００年）等に詳しく記載されているが、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を得るためにホスト化合物に必要とされる性質について、より新しい観点からのアプローチが必要である。しかし、いずれの報告においても、素子の発光輝度の向上および耐久性の両者を満足しうる構成は得られていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は素子の発光輝度の向上および耐久性の両立を目的になされたものであり、本発明の目的は、発光輝度の向上および耐久性の両立を達成した有機エレクトロルミネッセンス素子、および有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた発光輝度の高い、長寿命な表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下（１）〜（６）に記載の手段より達成される。なお、１〜１７は参考手段である。
（１）ホスト化合物およびイリジウム錯体を含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、ホスト化合物が下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｃ】
（２）ホスト化合物およびイリジウム錯体を含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、ホスト化合物が下記一般式（４）で表される化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｄ】
（３）ホスト化合物の分子量が４２０〜２０００であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（４）ホスト化合物の分子量が６００〜２０００であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（５）ホスト化合物の分子量が８００〜２０００であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
（６）前記（１）〜（５）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有する表示装置。
【００１３】
１．ホスト化合物およびリン光性化合物を含有する発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、ホスト化合物がホウ素原子を含有する化合物であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１４】
２．ホスト化合物がホウ素原子および窒素原子を含有する化合物であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１５】
３．ホスト化合物が下記一般式（１）で表される化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｅ】
【００１６】
４．前記一般式（１）において、Ｒ11、Ｒ12およびＲ13が芳香族基であることを特徴とする前記３に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００１７】
５．ホスト化合物が下記一般式（２）で表される化合物であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｆ】
【００１８】
６．ホスト化合物が下記一般式（３）で表される化合物であることを特徴とする前記１に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｇ】
【００１９】
７．ホスト化合物が下記一般式（４）で表される化合物であることを特徴とする前記６に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｈ】
【００２０】
８．ホスト化合物が下記一般式（５）で表される化合物であることを特徴とする前記４に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｉ】
【００２１】
９．一般式（５）において、Ｒ51〜Ｒ56が全て一価の置換基であることを特徴とする前記８に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２２】
１０．一般式（５）において、Ｒ51〜Ｒ56がそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子であることを特徴とする前記８または９に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２３】
１１．ホスト化合物が下記一般式（６）で表される化合物であることを特徴とする前記２に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化Ｊ】
【００２４】
１２．ホスト化合物の分子量が４２０〜２０００であることを特徴とする前記１〜１１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。
【００２５】
１３．ホスト化合物の分子量が６００〜２０００であることを特徴とする前記１〜１１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。
【００２６】
１４．ホスト化合物の分子量が８００〜２０００であることを特徴とする前記１〜１３のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２７】
１５．リン光性化合物がイリジウム、オスミウムまたは白金錯体系化合物であることを特徴とする前記１〜１４のいずれか１項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２８】
１６．リン光性化合物がイリジウム錯体系化合物であることを特徴とする前記１５に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【００２９】
１７．前記１〜１６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有する表示装置。
【００３０】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明者等は、リン光性化合物をドーパントとして用い、励起三重項からのリン光発光を用いた有機ＥＬ素子のホスト化合物について鋭意検討を重ねた結果、分子内にホウ素原子を有する化合物をホスト化合物として用い有機エレクトロルミネッセンス素子を作成した場合に、素子の発光輝度および寿命が改善されることを見出した。
【００３１】
本発明のホスト化合物とは、２種以上の化合物で構成される発光層中において、混合比（質量）の最も多い化合物であり、それ以外の化合物はドーパント化合物という。例えば、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂという２種で構成しその混合比がＡ：Ｂ＝１０：９０であれば化合物Ａがドーパント化合物であり、化合物Ｂがホスト化合物である。更に、発光層を化合物Ａ、化合物Ｂ、化合物Ｃの３種から構成し、その混合比がＡ：Ｂ：Ｃ＝５：１０：８５であれば、化合物Ａ、化合物Ｂがドーパント化合物であり、化合物Ｃがホスト化合物である。本発明におけるリン光性化合物は、ドーパント化合物の一種である。
【００３２】
本発明のリン光性化合物とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、リン光量子収率が、２５℃において０．００１以上の化合物である。好ましくは０．０１以上である。更に好ましくは０．１以上である。
【００３３】
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ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に用いられるリン光性化合物とは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率が達成されれば良い。
【００３４】
好ましくは、元素の周期律表でVIII属の金属を含有する錯体系化合物であり、さらに好ましくは、イリジウム、オウミウム、または白金錯体系化合物である。
【００３５】
以下に、本発明および参考手段で用いられるリン光性化合物であるイリジウム、オスミウム、または白金錯体系化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．４０巻、１７０４−１７１１に記載の方法等により合成できる。
【００３６】
【化７】
【化８】
【化９】
また、別の形態では、ホスト化合物とリン光性化合物の他に、リン光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有する場合もある。この場合、ホスト化合物とリン光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物から得られる。蛍光性化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は１０％以上、特に３０％以上が好ましい。具体的には、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，スクアリリウム系色素，オキソベンツアントラセン系色素，フルオレセイン系色素，ローダミン系色素，ピリリウム系色素，ペリレン系色素，スチルベン系色素，ポリチオフェン系色素、または、希土類錯体系蛍光体などが挙げられる。
【００４０】
ここでの蛍光量子収率も、前記第４版実験化学講座７の分光IIの３６２ページ（１９９２年版、丸善）に記載の方法により測定することが出来、本発明においては、テトラヒドロフラン中で測定する。
【００４１】
以下、本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
本発明のホスト化合物は分子内にホウ素原子を含有している化合物であり、好ましくは一般式（１）で表される化合物である。一般式（１）において、Ｂはホウ素原子を表し、Ｒ11、Ｒ12およびＲ13は一価の置換基を表す。但し、Ｒ11、Ｒ12およびＲ13の少なくとも１つは芳香族基を表す。Ｒ11、Ｒ12、Ｒ13で表される一価の置換基としては、アルキル基（メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等）、アリール基（フェニル基、ナフチル基、ｐ−トリル基、ｐ−クロロフェニル基等）、アルコキシ基（メトキシ基、エトキシ基、ｉ−プロポキシ基、ブトキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基等）、アルキルチオ基（メチルチオ基、エチルチオ基、ｉ−プロピルキオ基等）、アリールチオ基（フェニルチオ基等）、ハロゲン原子（フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等）、シアノ基、ニトロ基、複素環基（ピロリル基、ピロリジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基等）等が挙げられる。芳香族基としては上記アリール基およびヘテロアリール基（ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル等）が挙げられる。好ましくは、Ｒ11、Ｒ12およびＲ13がすべて芳香族基である時である。
【００４２】
次に一般式（２）について説明する。一般式（２）においてＢはホウ素原子を表し、Ａｒ21およびＡｒ22は芳香族基を表し、Ａは２〜１５価の基を表し、ｎは２〜１５を表す。Ａｒ21およびＡｒ22で表される芳香族基は一般式（１）と同様のものが挙げられる。また。Ａで表される２〜１５価の基とは、好ましくは、単環基、縮合多環基、または、単環もしくは縮合多環を含む芳香族単位が連結した基である、また、これらの環は炭素、酸素、窒素、イオウ原子からなる原子で連結された２〜１５価の基でも良い。
【００４３】
Ａの具体例としては、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、ペリレン、トリフェニレン、アズレン、フルオレノン、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン、オキサゾール、ピラジン、ピリミジン、オキサジアゾール、トリアゾール、インドール、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、アクリジン、ベンゾチアゾール、フェナントロリン、キナクリドン等の置換もしくは未置換の芳香族環もしくは縮合芳香環の残基、さらには、ビフェニル、ターフェニル、ビナフチル、トリフェニルベンゼン、ジフェニルアントラセン、ルブレン、ビピリジン、ビキノリン、ビチオフェン、などの芳香環構造単位同士が直接連結した残基、スチルベン、ジフェニルメタン、ジフェニルエーテル、ベンゾフェノン、ジフェニルスルフィド、トリフェニルアミン等の芳香環構造単位同士が、非芳香環構造単位を介して連結した骨格を有する化合物の残基である。
【００４４】
次に、一般式（３）について説明する。一般式（３）において、Ｂはホウ素原子を表し、Ａｒ31は単環の芳香族環を表し、Ｒ31、Ｒ32、Ｒ33およびＲ34は一価の置換基を表す。ｎは１〜５を表す。Ａｒ31で表される単環の芳香族基の具体例としてはベンゼン、フラン、チオフェン、ピロール、オキサゾール、イミダゾール、チアゾール、トリアゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、トリアジン等が挙げられる。また、これらの単環の芳香族基は更に置換されていてもよい。Ｒ41、Ｒ42、Ｒ43およびＲ44で表される一価の置換基としては一般式（１）と同様のものが挙げられる。
【００４５】
一般式（３）の化合物は、好ましくは一般式（４）で表され、Ａｒ41、Ａｒ42、Ａｒ43およびＡｒ44で表される芳香族基は、一般式（２）のＡｒ21と同様のものが挙げられ、Ｒ45が一価の置換基の場合の例としては、一般式（１）で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
【００４６】
次に、一般式（５）について説明する。Ｂはホウ素原子を表し、Ｃは炭素原子を表し、Ａ51、Ａ52、Ａ53、Ａ54、Ａ55およびＡ56は炭素原子または窒素原子を表し、Ｚ51、Ｚ52およびＺ53は芳香族環を形成するのに必要な原子群を表し、Ｒ51、Ｒ52、Ｒ53、Ｒ54、Ｒ55およびＲ56はそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基を表し、Ｒ51〜Ｒ56のうち、少なくとも４つは置換基を表す。Ｒ57、Ｒ58およびＲ59はそれぞれ独立に水素原子または一価の置換基を表し、ｌ３、ｎ３およびｍ３はそれぞれ独立に０〜７を表す。Ｚ51、Ｚ52およびＺ53で形成される芳香族環とは、一般式（２）のＡで例示した芳香族環もしくは縮合芳香環が挙げられる。また、Ｒ51〜Ｒ59で表される一価の置換基の例としては、一般式（１）で例示した置換基と同様のものが挙げられる。
【００４７】
好ましくは、Ｒ51〜Ｒ56が全て一価の置換基である時であり、より好ましくは、Ｒ51〜Ｒ56がそれぞれ独立にアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基またはハロゲン原子である時である。
【００４８】
次に一般式（６）について説明する。Ａｒ61、Ａｒ62、Ａｒ63およびＡｒ64は各々独立に置換又は無置換の芳香族基を表し、Ｑ61は芳香族基を表し、ｎ４は１〜５を表す。Ａｒ61、Ａｒ62、Ａｒ63およびＡｒ64で表される芳香族基は、一般式（２）のＡｒ21と同様のものが挙げられ、Ｑ61で表される芳香族基は、一般式（３）のＡｒ31と同様のものが挙げられる。
【００４９】
また、ホスト化合物の分子量は６００〜２０００であることが好ましい。分子量が６００〜２０００であると、Ｔｇ（ガラス転移温度）が上昇し、熱安定性が向上し、素子寿命が改善される。より好ましくは分子量が８００〜２０００である。
【００５０】
以下に、本発明のホスト化合物、また参考とされる化合物の具体的化合物例を示すが、本発明のホスト化合物が、これらに限定されるものではない。
【００５１】
【化１０】
【化１１】
【化１２】
【化１３】
【化１４】
【化１５】
【化１６】
【化１７】
【化１８】
【化１９】
【化２０】
【化２１】
【化２２】
【化２３】
【化２４】
これらの化合物は公知の方法によって製造が可能であるが、例えば特開２００１−９３６７０等に記載された方法を用いることができる。
【００６７】
以下、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）について説明する。
ＥＬ素子における発光層は、広義の意味では、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する層のことを指す。具体的には、陰極と陽極からなる電極に電流を流した際に発光する蛍光性化合物を含有する層のことを指す。通常、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）は一対の電極の間に発光層を挟持した構造をとる。本発明の有機ＥＬ素子は、必要に応じ発光層の他に、正孔輸送層、電子輸送層、陽極バッファー層および陰極バッファー層等を有し、陰極と陽極で挟持された構造をとる。
【００６８】
具体的には、
（ｉ）陽極／発光層／陰極
（ii）陽極／正孔輸送層／発光層／陰極
（iii）陽極／発光層／電子輸送層／陰極
（iv）陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極
（ｖ）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／陰極などで示される構造がある。
【００６９】
上記化合物を用いて発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により薄膜を形成する方法があるが、特に分子堆積膜であることが好ましい。ここで、分子堆積膜とは、上記化合物の気相状態から沈着され形成された薄膜や、該化合物の溶融状態又は液相状態から固体化され形成された膜のことである。通常、この分子堆積膜はＬＢ法により形成された薄膜（分子累積膜）と、凝集構造、高次構造の相違やそれに起因する機能的な相違により区別することができる。
【００７０】
また、この発光層は、特開昭５７−５１７８１号に記載されているように、樹脂などの結着材と共に発光材料として上記化合物を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより塗布して薄膜形成することにより得ることができる。
【００７１】
このようにして形成された発光層の膜厚については特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲である。
【００７２】
ここで、本発明に記載のリン光性化合物は、具体的には、前述のように、重金属錯体系化合物であり、好ましくは元素の周期律表でVIII属の金属を中心金属とする錯体系化合物であり、さらに好ましくは、オスミウム、イリジウムまたは白金錯体系化合物である。
【００７３】
これらのリン光性化合物としては、前記のようなリン光量子収率が、２５℃において０．００１以上である他、前記ホストとなる蛍光性化合物の蛍光極大波長よりも長いリン光発光極大波長を有するものであり、これにより、例えば、ホストとなる蛍光性化合物の発光極大波長より長波のリン光性化合物をもちいてリン光性化合物の発光、即ち三重項状態を利用した、ホスト化合物の蛍光極大波長よりも長波において電界発光するＥＬ素子を得ることができる。従って、用いられるリン光性化合物のリン光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができる。
【００７４】
例えば、３５０ｎｍ〜４４０ｎｍの領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物をホスト化合物として用い、例えば、緑の領域にリン光をもったイリジウム錯体を用いる事で緑領域に電界発光する有機ＥＬ素子を得ることが出来る。
【００７５】
また、別の形態では、前記のように、ホスト化合物としての蛍光性化合物Ａとリン光性化合物の他に、リン光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に、蛍光極大波長を有するもう一つの蛍光性化合物Ｂを少なくとも１種含有する場合もあり、蛍光性化合物Ａとリン光性化合物からのエネルギー移動で、有機ＥＬ素子としての電界発光は蛍光性化合物Ｂからの発光を得ることも出来る。
【００７６】
本明細書の蛍光性化合物が発光する色は、「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（ミノルタ製）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。
【００７７】
一般式（１）〜（６）で表されるホスト化合物の分子量は６００〜２０００であることが好ましく、この分子量範囲にあると、Ｔｇ（ガラス転移温度）が上昇し、熱安定性が向上し、素子寿命が改善される。より好ましくは分子量が８００〜２０００である。又、Ｔｇは１００度以上であることが好ましい。又、この範囲内の分子量であると発光層を真空蒸着法により容易に作製することができ、有機ＥＬ素子の製造が容易になる。さらに、有機ＥＬ素子中における蛍光性化合物の熱安定性もよくなる。
【００７８】
次に正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等発光層と組み合わせてＥＬ素子を構成するその他の層について説明する。
【００７９】
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有し、この正孔注入層、正孔輸送層を陽極と発光層の間に介在させることにより、より低い電界で多くの正孔が発光層に注入され、そのうえ、発光層に陰極、電子注入層又は電子輸送層より注入された電子は、発光層と正孔注入層もしくは正孔輸送層の界面に存在する電子の障壁により、発光層内の界面に累積され発光効率が向上するなど発光性能の優れた素子となる。この正孔注入層、正孔輸送層の材料（以下、正孔注入材料、正孔輸送材料という）については、前記の陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する性質をもつものであれば特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやＥＬ素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８０】
上記正孔注入材料、正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、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。この正孔注入材料、正孔輸送材料としては、例えばトリアゾール誘導体，オキサジアゾール誘導体，イミダゾール誘導体，ポリアリールアルカン誘導体，ピラゾリン誘導体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などが挙げられる。正孔注入材料、正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。
【００８１】
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノフェニル；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ビス（３−メチルフェニル）−〔１，１′−ビフェニル〕−４，４′−ジアミン（ＴＰＤ）；２，２−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）プロパン；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラ−ｐ−トリル−４，４′−ジアミノビフェニル；１，１−ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）−４−フェニルシクロヘキサン；ビス（４−ジメチルアミノ−２−メチルフェニル）フェニルメタン；ビス（４−ジ−ｐ−トリルアミノフェニル）フェニルメタン；Ｎ，Ｎ′−ジフェニル−Ｎ，Ｎ′−ジ（４−メトキシフェニル）−４，４′−ジアミノビフェニル；Ｎ，Ｎ，Ｎ′，Ｎ′−テトラフェニル−４，４′−ジアミノジフェニルエーテル；４，４′−ビス（ジフェニルアミノ）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）などが挙げられる。
【００８２】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８３】
また、ｐ型−Ｓｉ、ｐ型−ＳｉＣなど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。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記正孔注入材料、正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔注入層、正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍ程度である。この正孔注入層、正孔輸送層は、上記材料の一種又は二種以上からなる一層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００８４】
さらに、必要に応じて用いられる電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
【００８５】
この電子輸送層に用いられる材料（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などの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などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。
【００８６】
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
【００８７】
また、８−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス（８−キノリノラート）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（５，７−ジクロロ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５，７−ジブロモ−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（２−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、トリス（５−メチル−８−キノリノラート）アルミニウム、ビス（８−キノリノラート）亜鉛（Ｚｎｑ）など、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などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、ｎ型−Ｓｉ、ｎ型−ＳｉＣなど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。
【００８８】
この電子輸送層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法などの公知の薄膜形成法により製膜して形成することができる。電子輸送層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で選ばれる。この電子輸送層は、これらの電子輸送材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
【００８９】
又、本発明においては、蛍光性化合物は発光層のみに限定することはなく、発光層に隣接した正孔輸送層、または電子輸送層に前記リン光性化合物のホスト化合物となる蛍光性化合物と同じ領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも１種含有させてもよく、それにより更にＥＬ素子の発光効率を高めることができる。これらの正孔輸送層や電子輸送層に含有される蛍光性化合物としては、発光層に含有されるものと同様に蛍光極大波長が３５０ｎｍから４４０ｎｍ、更に好ましくは３９０ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲にある蛍光性化合物が用いられる。
【００９０】
本発明の有機ＥＬ素子に好ましく用いられる基盤は、ガラス、プラスチックなどの種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はない。本発明のエレクトロルミネッセンス素子に好ましく用いられる基盤としては例えばガラス、石英、光透過性プラスチックフィルムを挙げることができる。
【００９１】
光透過性プラスチックフィルムとしては、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。
【００９２】
次に、該有機ＥＬ素子を作製する好適な例を説明する。例として、前記の陽極／正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層／陰極からなるＥＬ素子の作製法について説明する。
【００９３】
まず適当な基板上に、所望の電極用物質、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の範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製する。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、電子輸送層／電子注入層からなる薄膜を形成させる。
【００９４】
さらに、陽極と発光層または正孔注入層の間、および、陰極と発光層または電子注入層との間にはバッファー層（電極界面層）を存在させてもよい。
【００９５】
バッファー層とは、駆動電圧低下や発光効率向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２編第２章「電極材料」（第１２３頁〜第１６６頁）に詳細に記載されており、陽極バッファー層と陰極バッファー層とがある。
【００９６】
陽極バッファー層は、特開平９−４５４７９号、同９−２６００６２号、同８−２８８０６９号等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン（エメラルディン）やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【００９７】
陰極バッファー層は、特開平６−３２５８７１号、同９−１７５７４号、同１０−７４５８６号等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウム、酸化リチウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。
【００９８】
上記バッファー層はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は０．１〜１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００９９】
さらに上記基本構成層の他に必要に応じてその他の機能を有する層を積層してもよく、例えば特開平１１−２０４２５８号、同１１−２０４３５９号、および「有機ＥＬ素子とその工業化最前線（１９９８年１１月３０日エヌ・ティー・エス社発行）」の第２３７頁等に記載されている正孔阻止（ホールブロック）層などのような機能層を有していても良い。
【０１００】
バッファー層は、陰極バッファー層または陽極バッファー層の少なくとも何れか１つの層内に本発明の化合物の少なくとも１種が存在して、発光層として機能してもよい。
【０１０１】
次に有機ＥＬ素子の電極について説明する。有機ＥＬ素子の電極は、陰極と陽極からなる。
【０１０２】
この有機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などの金属、ＣｕＩ、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ2、ＺｎＯなどの導電性透明材料が挙げられる。
【０１０３】
上記陽極は、蒸着やスパッタリングなどの方法により、これらの電極物質の薄膜を形成させ、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あまり必要としない場合は（１００μｍ以上程度）、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。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１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。
【０１０４】
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（Ａｌ2Ｏ3）混合物、インジウム、リチウム／アルミニウム混合物、希土類金属などが挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化など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（Ａｌ2Ｏ3）混合物、リチウム／アルミニウム混合物などが好適である。上記陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω／□以下が好ましく、膜厚は通常１０ｎｍ〜１μｍ、好ましくは５０〜２００ｎｍの範囲で選ばれる。なお、発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効率が向上するので好都合である。
【０１０５】
次に有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、蒸着法などがあるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくいなどの点から、真空蒸着法が好ましい。薄膜化に、真空蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類、分子堆積膜の目的とする結晶構造、会合構造などにより異なるが、一般にボート加熱温度５０〜４５０℃、真空度１０-6〜１０-3Ｐａ、蒸着速度０．０１〜５０ｎｍ／秒、基板温度−５０〜３００℃、膜厚５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【０１０６】
前記の様に、適当な基板上に、所望の電極用物質、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の範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させて陽極を作製した後、該陽極上に前記の通り正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層／電子注入層からなる各層薄膜を形成させた後、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、例えば蒸着やスパッタリングなどの方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機ＥＬ素子が得られる。この有機ＥＬ素子の作製は、一回の真空引きで一貫してこの様に正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、発光層、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有機ＥＬ素子に、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５〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
【０１０７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明の態様はこれに限定されない。
【０１０８】
実施例１
エレクトロルミネッセンス素子Ｎｏ．１〜２８を以下のように作製した。
【０１０９】
〈有機ＥＬ素子の作製〉
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１５０ｎｍ成膜した基板（ＮＨテクノグラス社製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分間行なった。
【０１１０】
この透明支持基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートに、α−ＮＰＤを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＣＢＰを２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン（ＢＣＰ）を２００ｍｇ入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＩｒ−１（リン光性化合物）を１００ｍｇ入れ、さらに別のモリブデン製抵抗加熱ボートにＡｌｑ3を２００ｍｇ入れ、真空蒸着装置に取付けた。次いで、真空槽を４×１０-4Ｐａまで減圧した後、α−ＮＰＤの入った前記加熱ボートに通電して、２２０℃まで加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで透明支持基板に蒸着し、膜厚４５ｎｍの正孔輸送層を設けた。さらに、ＣＢＰとＩｒ−１の入った前記加熱ボートに通電して２２０℃まで加熱し、それぞれ蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃ、０．０１ｎｍ／ｓｅｃで前記正孔輸送層上に共蒸着して膜厚２０ｎｍの発光層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。さらに、ＢＣＰの入った前記加熱ボートに通電して２５０℃まで加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記発光層の上に蒸着して膜厚１０ｎｍの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、さらに、Ａｌｑ3の入った前記加熱ボートに通電して２５０℃まで加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚４０ｎｍの電子輸送層を設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。
【０１１１】
次に、真空槽をあけ、電子輸送層の上にステンレス鋼製の長方形穴あきマスクを設置し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにマグネシウム３ｇを入れ、タングステン製の蒸着用バスケットに銀を０．５ｇ入れ、再び真空槽を２×１０-4Ｐａまで減圧した後、マグネシウム入りのボートに通電して蒸着速度１．５〜２．０ｎｍ／ｓｅｃでマグネシウムを蒸着し、この際、同時に銀のバスケットを加熱し、蒸着速度０．１ｎｍ／ｓｅｃで銀を蒸着し、前記マグネシウムと銀との混合物からなる対向電極とすることにより、有機ＥＬ素子Ｎｏ．１（比較用）を作製した。
【０１１２】
上記において、発光層のＣＢＰを表１に示す化合物に置き換えた以外は全く同じ方法で、有機ＥＬ素子Ｎｏ．２〜２８を作製した。
【０１１３】
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。
【０１１４】
【化２５】
〈有機ＥＬ素子Ｎｏ．１〜２８の発光輝度および発光寿命の評価〉
有機ＥＬ素子Ｎｏ．１では、初期駆動電圧３Ｖで電流が流れ始め、発光層のドーパントであるリン光性化合物からの緑色の発光を示した。有機ＥＬ素子Ｎｏ．１の温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で９Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度および発光寿命として輝度の半減する時間を測定した。次いで各有機ＥＬ素子の温度２３℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で９Ｖ直流電圧を印加した時の発光輝度および輝度の半減する時間（発光寿命）を測定し発光輝度は有機ＥＬ素子Ｎｏ．１を１００とした時の相対値で表し、輝度の半減する時間（発光寿命）も有機ＥＬ素子Ｎｏ．１を１００とした時の相対値で表した。発光輝度［ｃｄ／ｍ2］については、ミノルタ製ＣＳ−１０００を用いて測定した。
【０１１６】
【表１】
表１から明らかなように、本発明の化合物をホストに用いたエレクトロルミネッセンス素子は、発光輝度が高く、発光寿命が長いことから、有機ＥＬ素子として非常に有用であることがわかった。
【０１１８】
また、表１の結果から、請求項７〜１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子において、発光輝度および寿命が向上しているのがわかる。
【０１１９】
特に、請求項８〜１０に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、一般式（５）においてＲ51〜Ｒ56がすべて一価の置換基であり、分子量が４２０以上であるものが、発光輝度および寿命が向上しているのがわかる。
【０１２０】
リン光性化合物をＩｒ−１２またはＩｒ−９に変更した以外は有機ＥＬ素子Ｎｏ．１〜２８と同様にして作成した有機ＥＬ素子においても同様の効果が得られた。なお、Ｉｒ−１２を用いた素子からは青色の発光が、Ｉｒ−９を用いた素子からは赤色の発光が得られた。
【０１２１】
実施例２
実施例１で作製したそれぞれ赤色、緑色、青色発光有機エレクトロルミネッセンス素子を同一基板上に並置し、図１に示す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。
【０１２２】
図１には作製したフルカラー表示装置の表示部Ａの模式図を示した。即ち同一基板上に、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（発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等）とを有し、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ており、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。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
【０１２３】
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高い鮮明なフルカラー動画表示が得られた。
【０１２４】
【発明の効果】
発光輝度の向上した、耐久性の高い有機エレクトロルミネッセンス素子、および有機エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】作製したフルカラー表示装置の表示部の模式図。
【符号の説明】
Ａ 表示部
３ 画素
５ 走査線
６ データ線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an organic electroluminescence (hereinafter also abbreviated as organic EL) element and a display device. More specifically, the present invention relates to an organic electroluminescence element having excellent emission luminance and a display device having the organic electroluminescence element.
[0002]
[Prior art]
As a light-emitting electronic display device, there is an electroluminescence display (ELD). As a component of ELD, an inorganic electroluminescent element and an organic electroluminescent element are mentioned. Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements. An organic electroluminescence element has a structure in which a light emitting layer containing a compound that emits light is sandwiched between a cathode and an anode, and injects electrons and holes into the light emitting layer to recombine excitons. It is an element that emits light by utilizing the emission of light (fluorescence / phosphorescence) when this exciton is deactivated, and can emit light at a voltage of several volts to several tens of volts. Since it is a type, it has a wide viewing angle, high visibility, and since it is a thin-film type completely solid element, it has attracted attention from the viewpoints of space saving, portability, and the like.
[0003]
However, for organic EL elements for practical use in the future, development of organic EL elements that emit light efficiently and with high luminance with lower power consumption is desired.
[0004]
In Japanese Patent No. 3093796, a small amount of phosphor is doped into a stilbene derivative, a distyrylarylene derivative or a tristyrylarylene derivative to achieve an improvement in light emission luminance and a longer device lifetime.
[0005]
An 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound, a device having an organic light emitting layer doped with a small amount of phosphor (Japanese Patent Laid-Open No. 63-264692), an 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound, An element having an organic light emitting layer doped with a quinacridone dye (Japanese Patent Laid-Open No. 3-255190) is known. As described above, the emission luminance is improved by doping a phosphor having a high fluorescence quantum yield as compared with the conventional device.
[0006]
However, the light emission from the small amount of the phosphor to be doped is light emission from the excited singlet, and when the light emission from the excited singlet is used, the generation ratio of the singlet exciton and the triplet exciton is 1: 3, the generation probability of the luminescent excited species is 25%, and the light extraction efficiency is about 20%, so that the external extraction quantum efficiency (ηext) Is 5%. However, since an organic EL element using phosphorescence emission from an excited triplet was reported by Princeton University (MA Baldo et al., Nature, 395, 151-154 (1998)), room temperature. (See, for example, MA Baldoet al., Nature, 403, 17, 750-753 (2000), US Pat. No. 6,097, 147).
[0007]
When the excited triplet is used, the upper limit of the internal quantum efficiency is 100%. In principle, the luminous efficiency is up to four times that of the excited singlet, and almost the same performance as a cold cathode tube is obtained. It can be applied to and is attracting attention.
[0008]
Of course, the host when using the phosphorescent compound as a dopant needs to have an emission maximum wavelength in a region shorter than the emission maximum wavelength of the phosphorescent compound. I know that there is.
[0009]
The 10th International Works on Inorganic and Organic Electroluminescence (EL '00, Hamamatsu) reported several reports on phosphorescent compounds. For example, Ikai et al. Used hole transporting compounds as a host of phosphorescent compounds. Used. In addition, M.M. E. Thompson et al. Use various electron transport materials as a host of phosphorescent compounds doped with a novel iridium complex. Furthermore, Tsutsui et al. Have obtained high luminous efficiency by introducing a hole blocking layer.
[0010]
Examples of the host compound of the phosphorescent compound include C.I. Adachi et al. , Appl. Phys. Lett. 77, page 904 (2000), etc., but a new approach is required for the properties required for the host compound to obtain a high-brightness organic electroluminescence device. . However, in any report, a configuration that can satisfy both the improvement of the light emission luminance and the durability of the element has not been obtained.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention has been made for the purpose of improving both the light emission luminance and durability of the device, and the object of the present invention is to provide an organic electroluminescent device that achieves both improvement of light emission luminance and durability, and organic An object of the present invention is to provide a display device with high emission luminance and long life using an electroluminescence element.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the means described in (1) to (6) below. Reference numerals 1 to 17 are reference means.
(1) An organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a host compound and an iridium complex, wherein the host compound is a compound represented by the following general formula (3).
[C]
(2) An organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a host compound and an iridium complex, wherein the host compound is a compound represented by the following general formula (4).
[Chemical D]
(3) The organic electroluminescence device as described in (1) or (2) above, wherein the host compound has a molecular weight of 420 to 2,000.
(4) The organic electroluminescence device as described in (1) or (2) above, wherein the host compound has a molecular weight of 600 to 2,000.
(5) The organic electroluminescence device as described in (1) or (2) above, wherein the host compound has a molecular weight of 800 to 2,000.
(6) The display apparatus which has an organic electroluminescent element of any one of said (1)-(5).
[0013]
1. An organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a host compound and a phosphorescent compound, wherein the host compound is a compound containing a boron atom.
[0014]
2. 2. The organic electroluminescence device as described in 1 above, wherein the host compound is a compound containing a boron atom and a nitrogen atom.
[0015]
3. The host compoundunderThe organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the organic electroluminescence device is a compound represented by the general formula (1).
[Chemical E]
[0016]
4). In the general formula (1), R11, R12And R134. The organic electroluminescence device as described in 3 above, wherein is an aromatic group.
[0017]
5. The host compoundunder2. The organic electroluminescence device according to 1 above, which is a compound represented by the general formula (2).
[Chemical F]
[0018]
6). The host compoundunder2. The organic electroluminescence device according to 1 above, which is a compound represented by the general formula (3).
[Chemical G]
[0019]
7). The host compoundunder7. The organic electroluminescence device as described in 6 above, which is a compound represented by the general formula (4).
[Chemical H]
[0020]
8). The host compoundunder5. The organic electroluminescent device according to 4 above, which is a compound represented by the general formula (5).
[Chemical I]
[0021]
9. In the general formula (5), R51~
[0022]
10. In the general formula (5), R51~ R56Are each independently an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, or a halogen atom, The organic electroluminescence device as described in 8 or 9 above.
[0023]
11. The host compoundunder3. The organic electroluminescent device according to 2 above, which is a compound represented by the general formula (6).
[Chemical J]
[0024]
12 12. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 11 above, wherein the host compound has a molecular weight of 420 to 2,000.
[0025]
13. 12. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 11 above, wherein the host compound has a molecular weight of 600 to 2000.
[0026]
14 14. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 13, wherein the host compound has a molecular weight of 800 to 2000.
[0027]
15. 15. The organic electroluminescence device as described in any one of 1 to 14 above, wherein the phosphorescent compound is iridium, osmium, or a platinum complex compound.
[0028]
16. 16. The organic electroluminescence device as described in 15 above, wherein the phosphorescent compound is an iridium complex compound.
[0029]
17. The display apparatus which has an organic electroluminescent element of any one of said 1-16.
[0030]
The present invention is described in detail below.
As a result of intensive studies on a host compound of an organic EL element using phosphorescent compound as a dopant and phosphorescence emission from an excited triplet, the present inventors hosted a compound having a boron atom in the molecule. It has been found that when an organic electroluminescence device is prepared as a compound, the light emission luminance and lifetime of the device are improved.
[0031]
The host compound of the present invention is a compound having the largest mixing ratio (mass) in the light emitting layer composed of two or more compounds, and the other compounds are referred to as dopant compounds. For example, if the light emitting layer is composed of two types of compound A and compound B and the mixing ratio is A: B = 10: 90, compound A is a dopant compound and compound B is a host compound. Furthermore, if a light emitting layer is comprised from 3 types of compound A, compound B, and compound C and the mixing ratio is A: B: C = 5: 10: 85, compound A and compound B are dopant compounds, Compound C is a host compound. The phosphorescent compound in the present invention is a kind of dopant compound.
[0032]
The phosphorescent compound of the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, and is a compound having a phosphorescence quantum yield of 0.001 or more at 25 ° C. Preferably it is 0.01 or more. More preferably, it is 0.1 or more.
[0033]
The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence quantum yield used in the present invention is only required to achieve the phosphorescence quantum yield in any solvent.
[0034]
Preferred are complex compounds containing a Group VIII metal in the periodic table of elements, and more preferred are iridium, onium, or platinum complex compounds.
[0035]
In the following, the present inventionAnd reference meansSpecific examples of the iridium, osmium, or platinum complex compounds that are phosphorescent compounds used in the present invention are shown, but are not limited thereto. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711, and the like.
[0036]
[Chemical 7]
[Chemical 8]
[Chemical 9]
In another embodiment, in addition to the host compound and the phosphorescent compound, at least one fluorescent compound having a fluorescence maximum wavelength is contained in a region longer than the maximum wavelength of light emission from the phosphorescent compound. There is also. In this case, electroluminescence as an organic EL element is obtained from the fluorescent compound by energy transfer from the host compound and the phosphorescent compound. Preferred as the fluorescent compound is one having a high fluorescence quantum yield in a solution state. Here, the fluorescence quantum yield is preferably 10% or more, particularly preferably 30% or more. Specifically, coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squarylium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes , Polythiophene dyes, or rare earth complex phosphors.
[0040]
The fluorescence quantum yield here can also be measured by the method described in Spectroscopic II, page 362 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7. In the present invention, it is measured in tetrahydrofuran. .
[0041]
Hereinafter, the host compound used in the present invention will be described.
The host compound of the present invention is a compound containing a boron atom in the molecule, and is preferably a compound represented by the general formula (1). In the general formula (1), B represents a boron atom, and R11, R12And R13Represents a monovalent substituent. However, R11, R12And R13At least one of represents an aromatic group. R11, R12, R13As the monovalent substituent represented by the formula (1), an alkyl group (methyl group, ethyl group, i-propyl group, hydroxyethyl group, methoxymethyl group, trifluoromethyl group, t-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, Benzyl group etc.), aryl group (phenyl group, naphthyl group, p-tolyl group, p-chlorophenyl group etc.), alkoxy group (methoxy group, ethoxy group, i-propoxy group, butoxy group etc.), aryloxy group (phenoxy group) Group), alkylthio group (methylthio group, ethylthio group, i-propylchio group etc.), arylthio group (phenylthio group etc.), halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom etc.), cyano group, nitro group , Heterocyclic group (pyrrolyl group, pyrrolidyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group, pyridyl group, benzimidazole Lil group, benzothiazolyl group, benzoxazolyl group). Examples of the aromatic group include the above aryl group and heteroaryl group (pyrrolyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group, pyridyl group, benzimidazolyl group, benzothiazolyl group, benzoxazolyl, etc.). Preferably R11, R12And R13Are all aromatic groups.
[0042]
Next, general formula (2) will be described. In the general formula (2), B represents a boron atom, Artwenty oneAnd Artwenty twoRepresents an aromatic group, A represents a 2-15 valent group, and n represents 2-15. Artwenty oneAnd Artwenty twoExamples of the aromatic group represented by general formula (1) are the same. Also. The divalent to 15-valent group represented by A is preferably a monocyclic group, a condensed polycyclic group, or a group in which aromatic units containing a monocyclic or condensed polycycle are linked. The ring may be a divalent to 15-valent group connected by atoms consisting of carbon, oxygen, nitrogen, and sulfur atoms.
[0043]
Specific examples of A include benzene, toluene, naphthalene, anthracene, phenanthrene, fluorene, pyrene, perylene, triphenylene, azulene, fluorenone, furan, thiophene, pyrrole, pyridine, oxazole, pyrazine, pyrimidine, oxadiazole, triazole, indole. Quinoline, isoquinoline, carbazole, acridine, benzothiazole, phenanthroline, quinacridone and other substituted or unsubstituted aromatic or condensed aromatic ring residues, as well as biphenyl, terphenyl, binaphthyl, triphenylbenzene, diphenylanthracene, Residues obtained by directly connecting aromatic ring structural units such as rubrene, bipyridine, biquinoline, bithiophene, stilbene, diphenylmethane, diphenyl ether, Zofenon, diphenyl sulfide, an aromatic ring structure units with each other, such as triphenylamine, a residue of a compound having a linked via a non-aromatic ring structural unit backbone.
[0044]
Next, general formula (3) will be described. In the general formula (3), B represents a boron atom, Ar31Represents a monocyclic aromatic ring and R31, R32, R33And R34Represents a monovalent substituent. n represents 1-5. Ar31Specific examples of the monocyclic aromatic group represented by the formula include benzene, furan, thiophene, pyrrole, oxazole, imidazole, thiazole, triazole, pyridine, pyridazine, pyrimidine, pyrazine, triazine and the like. Further, these monocyclic aromatic groups may be further substituted. R41, R42, R43And R44Examples of the monovalent substituent represented by general formula (1) are the same as those described above.
[0045]
The compound of the general formula (3) is preferably represented by the general formula (4), and Ar41, Ar42, Ar43And Ar44The aromatic group represented by the formula is Ar in the general formula (2)twenty oneAnd the like, R45Examples of the monovalent substituent include those similar to the substituents exemplified in the general formula (1).
[0046]
Next, general formula (5) will be described. B represents a boron atom, C represents a carbon atom, and A51, A52, A53, A54, A55And A56Represents a carbon atom or a nitrogen atom, and Z51, Z52And Z53Represents a group of atoms necessary to form an aromatic ring, and R51, R52, R53, R54, R55And R56Each independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent;51~ R56Of these, at least four represent substituents. R57, R58And R59Each independently represents a hydrogen atom or a monovalent substituent, and l3, n3 and m3 each independently represents 0 to 7. Z51, Z52And Z53Examples of the aromatic ring formed by (1) include the aromatic rings and condensed aromatic rings exemplified for A in formula (2). R51~ R59As examples of the monovalent substituent represented by the following, the same substituents as those exemplified in the general formula (1) can be given.
[0047]
Preferably R51~ R56Are all monovalent substituents, more preferably R51~ R56Are each independently an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group or a halogen atom.
[0048]
Next, general formula (6) will be described. Ar61, Ar62, Ar63And Ar64Each independently represents a substituted or unsubstituted aromatic group;61Represents an aromatic group, and n4 represents 1 to 5. Ar61, Ar62, Ar63And Ar64The aromatic group represented by the formula is Ar in the general formula (2)twenty oneThe same thing is mentioned, Q61The aromatic group represented by the formula is Ar in the general formula (3)31The same thing is mentioned.
[0049]
Moreover, it is preferable that the molecular weight of a host compound is 600-2000. When the molecular weight is 600 to 2000, Tg (glass transition temperature) is increased, thermal stability is improved, and device lifetime is improved. More preferably, the molecular weight is 800-2000.
[0050]
less than,The host compound of the present invention and the compound to be referred toExamples of specific compounds are shown below.Thing isHowever, it is not limited to these.
[0051]
[Chemical Formula 10]
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These compounds can be produced by a known method. For example, a method described in JP-A-2001-93670 can be used.
[0067]
Hereinafter, the electroluminescence element (EL element) will be described.
In a broad sense, the light emitting layer in an EL element refers to a layer that emits light when a current is passed through an electrode composed of a cathode and an anode. Specifically, it refers to a layer containing a fluorescent compound that emits light when an electric current is passed through an electrode composed of a cathode and an anode. Usually, an electroluminescence element (EL element) has a structure in which a light emitting layer is sandwiched between a pair of electrodes. The organic EL device of the present invention has a hole transport layer, an electron transport layer, an anode buffer layer, a cathode buffer layer, and the like in addition to the light emitting layer as required, and has a structure sandwiched between a cathode and an anode.
[0068]
In particular,
(I) Anode / light emitting layer / cathode
(Ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / cathode
(Iii) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode
(Iv) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode
(V) There is a structure represented by anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode.
[0069]
As a method of forming a light emitting layer using the above compound, there is a method of forming a thin film by a known method such as a vapor deposition method, a spin coat method, a cast method, an LB method, etc. preferable. Here, the molecular deposition film refers to a thin film formed by deposition from the gas phase state of the compound or a film formed by solidification from the molten state or liquid phase state of the compound. Normally, this molecular deposited film can be distinguished from a thin film (molecular accumulated film) formed by the LB method by a difference in aggregated structure and higher order structure and a functional difference resulting therefrom.
[0070]
Further, as described in JP-A-57-51781, this light-emitting layer is prepared by dissolving the above compound as a light-emitting material together with a binder such as a resin in a solvent, and then using this as a spin coating method or the like. It can be obtained by coating with a thin film.
[0071]
There is no restriction | limiting in particular about the film thickness of the light emitting layer formed in this way, Although it can select suitably according to a condition, Usually, it is the range of 5 nm-5 micrometers.
[0072]
Here, the phosphorescent compound described in the present invention is specifically a heavy metal complex compound as described above, preferably a complex system having a group VIII metal as a central metal in the periodic table of elements. A compound, and more preferably an osmium, iridium, or platinum complex compound.
[0073]
As these phosphorescent compounds, the phosphorescence quantum yield as described above is 0.001 or more at 25 ° C., and the phosphorescence emission maximum wavelength is longer than the fluorescence maximum wavelength of the fluorescent compound serving as the host. Thus, for example, the emission maximum of the phosphorescent compound using the phosphorescent compound having a wavelength longer than the emission maximum wavelength of the fluorescent compound serving as the host, that is, utilizing the triplet state, the fluorescence maximum of the host compound. An EL element that emits electroluminescence at a wavelength longer than the wavelength can be obtained. Accordingly, the phosphorescent maximum wavelength of the phosphorescent compound to be used is not particularly limited, and in principle can be obtained by selecting a central metal, a ligand, a ligand substituent, and the like. The emission wavelength can be changed.
[0074]
For example, a fluorescent compound having a fluorescence maximum wavelength in the 350 nm to 440 nm region is used as a host compound, and an organic EL element that emits light in the green region is obtained by using, for example, an iridium complex having phosphorescence in the green region. I can do it.
[0075]
In another embodiment, as described above, in addition to the fluorescent compound A as the host compound and the phosphorescent compound, the fluorescent maximum wavelength is set in a region longer than the maximum wavelength of light emission from the phosphorescent compound. The fluorescent compound B may contain at least one kind of fluorescent compound B, and electroluminescence as an organic EL element obtains light emission from the fluorescent compound B by energy transfer from the fluorescent compound A and the phosphorescent compound. You can also
[0076]
The color emitted by the fluorescent compound of the present specification is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Society for Color Science, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured by Minolta) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
[0077]
The molecular weight of the host compounds represented by the general formulas (1) to (6) is preferably 600 to 2000. If the molecular weight is in this molecular weight range, Tg (glass transition temperature) is increased, and thermal stability is improved. The device life is improved. More preferably, the molecular weight is 800-2000. Moreover, it is preferable that Tg is 100 degree | times or more. Further, when the molecular weight is within this range, the light emitting layer can be easily produced by a vacuum vapor deposition method, and the production of the organic EL element is facilitated. Furthermore, the thermal stability of the fluorescent compound in the organic EL element is also improved.
[0078]
Next, other layers constituting the EL element in combination with a light emitting layer such as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron injection layer, and an electron transport layer will be described.
[0079]
The hole injection layer and the hole transport layer have a function of transmitting the holes injected from the anode to the light emitting layer, and the hole injection layer and the hole transport layer are interposed between the anode and the light emitting layer. Therefore, a lot of holes are injected into the light emitting layer with a lower electric field, and the electrons injected into the light emitting layer from the cathode, the electron injection layer, or the electron transport layer are converted into the light emitting layer and the hole injection layer or the hole transport layer. Due to the barrier of electrons existing at the interface, the device has excellent light emitting performance, such as being accumulated at the interface in the light emitting layer and improving the light emission efficiency. The material of the hole injection layer and hole transport layer (hereinafter referred to as hole injection material and hole transport material) has a property of transmitting the holes injected from the anode to the light emitting layer. If it is a thing, there will be no restriction | limiting in particular, In the conventionally known thing used for the hole injection layer of an electroluminescent material, and the hole injection layer of a EL element, and a hole transport layer, it is conventionally used as a hole charge injection transport material. Any one can be selected and used.
[0080]
The hole injection material and the hole transport material have either hole injection or transport or electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. Examples of the hole injection material and hole transport material include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazoles. Derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers. As the hole injecting material and the hole transporting material, those described above can be used, and porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds, and styrylamine compounds, particularly aromatic tertiary amine compounds can be used. preferable.
[0081]
Representative examples of the aromatic tertiary amine compound and styrylamine compound 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; Bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p- Tolylaminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N′-diphenyl-N, N -Di (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadri N; N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenyl Amino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4'-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole and further described in US Pat. No. 5,061,569 Having two condensed aromatic rings in the molecule, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-3 4,4 ′, 4 ″ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 8688 are linked in a starburst type ( MTDATA).
[0082]
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
[0083]
In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material. The hole injection layer and the hole transport layer are formed by thinning the hole injection material and the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method. Can be formed. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole injection layer and a positive hole transport layer, Usually, it is about 5 nm-5 micrometers. The hole injection layer and hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials, or may have a multilayer structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
[0084]
Furthermore, the electron transport layer used as necessary only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and the material thereof is selected from any conventionally known compounds. Can be used.
[0085]
Examples of materials used for this electron transport layer (hereinafter referred to as electron transport materials) include tetracarboxylic acid anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, carbodiimide, fluoreni Examples include redenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, 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.
[0086]
Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
[0087]
Also, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinolato) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinolato) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinolato) aluminum, Tris (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum, bis (8-quinolinolato) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Cu Metal complexes replaced with Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as electron transport materials. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transport material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and similarly to the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC. A semiconductor can also be used as an electron transport material.
[0088]
The electron transport layer can be formed by forming the above compound by a known thin film forming method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method. Although the film thickness as an electron carrying layer does not have a restriction | limiting in particular, Usually, it selects in 5 nm-5 micrometers. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or two or more of these electron transport materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions.
[0089]
Further, in the present invention, the fluorescent compound is not limited to the light emitting layer alone, and the hole transport layer adjacent to the light emitting layer, or the fluorescent compound serving as a host compound of the phosphorescent compound in the electron transport layer; At least one fluorescent compound having a fluorescent maximum wavelength may be contained in the same region, whereby the luminous efficiency of the EL element can be further increased. As the fluorescent compound contained in these hole transport layer and electron transport layer, the fluorescence maximum wavelength is in the range of 350 nm to 440 nm, more preferably in the range of 390 nm to 410 nm, as in the light emitting layer. A compound is used.
[0090]
The substrate preferably used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the kind of glass, plastic, etc., and is not particularly limited as long as it is transparent. Examples of the substrate preferably used for the electroluminescence device of the present invention include glass, quartz, and a light transmissive plastic film.
[0091]
Examples of the light transmissive plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, and polycarbonate (PC). And a film made of cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), or the like.
[0092]
Next, a suitable example for producing the organic EL element will be described. As an example, a method for manufacturing an EL element composed of the anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
[0093]
First, a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material is formed on a suitable substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm. An anode is produced. Next, a thin film comprising a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer / electron injection layer, which is a device material, is formed thereon.
[0094]
Furthermore, a buffer layer (electrode interface layer) may be present between the anode and the light emitting layer or hole injection layer and between the cathode and the light emitting layer or electron injection layer.
[0095]
The buffer layer is a layer provided between the electrode and the organic layer in order to lower the driving voltage and improve the luminous efficiency. “The organic EL element and its forefront of industrialization (published by NTS Corporation on November 30, 1998) 2) Chapter 2 “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes an anode buffer layer and a cathode buffer layer.
[0096]
The details of the anode buffer layer are described in JP-A-9-45479, 9-260062, and 8-288069. Specific examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by copper phthalocyanine, and vanadium oxide. And an oxide buffer layer, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
[0097]
The details of the cathode buffer layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, a metal buffer layer represented by strontium, aluminum and the like, Examples thereof include an alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, an alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, an oxide buffer layer typified by aluminum oxide and lithium oxide, and the like.
[0098]
The buffer layer is preferably a very thin film, and depending on the material, the film thickness is preferably in the range of 0.1 to 100 nm.
[0099]
Further, in addition to the basic constituent layer, a layer having other functions may be laminated as required. For example, JP-A-11-204258, JP-A-11-204359, and “Organic EL device and its industrialization front line ( It may have a functional layer such as a hole blocking layer described on page 237 of “November 30, 1998, NTS Corporation”.
[0100]
The buffer layer may function as a light emitting layer when at least one of the compounds of the present invention is present in at least one of the cathode buffer layer and the anode buffer layer.
[0101]
Next, the electrode of the organic EL element will be described. The electrode of the organic EL element consists of a cathode and an anode.
[0102]
As the anode in the organic EL element, 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. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO.2And conductive transparent materials such as ZnO.
[0103]
The anode may be formed by a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by a photolithography method, or (100 μm) when pattern accuracy is not so required. As described above, a pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance is greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 10 nm to 200 nm.
[0104]
On the other hand, as the 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. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al2OThree) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this from the viewpoint of durability against electron injecting and oxidation, for example, a magnesium / silver mixture, magnesium / Aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al2OThree) Mixtures, lithium / aluminum mixtures 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. Further, the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 1 μm, preferably 50 to 200 nm. In addition, in order to transmit light emission, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission efficiency is improved, which is convenient.
[0105]
Next, a method for manufacturing the organic EL element will be described.
As the thinning method, there are a spin coating method, a casting method, a vapor deposition method and the like as described above, but a vacuum vapor deposition method is preferable because a homogeneous film can be easily obtained and pinholes are hardly generated. When a vacuum deposition method is employed for thinning, the deposition conditions vary depending on the type of compound used, the target crystal structure of the molecular deposition film, the association structure, etc., but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., vacuum Degree 10-6-10-3It is desirable to select appropriately within the ranges of Pa, vapor deposition rate of 0.01 to 50 nm / second, substrate temperature of −50 to 300 ° C., and film thickness of 5 nm to 5 μm.
[0106]
As described above, a method such as vapor deposition or sputtering of a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material, on a suitable substrate so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 to 200 nm. After forming an anode by forming a thin film of each layer comprising a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer / electron injection layer as described above on the anode, A desired organic EL device can be obtained by forming a thin film made of a cathode material to a thickness of 1 μm or less, preferably 50 to 200 nm by a method such as vapor deposition or sputtering, and providing a cathode. . The organic EL device is preferably produced from the hole injection layer to the cathode in this manner consistently by a single evacuation. However, the production order is reversed so that the cathode, the electron injection layer, the light emitting layer, It is also possible to produce the hole injection layer and the anode in this order. In the case of applying a DC voltage to the organic EL device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 5 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.
[0107]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, the aspect of this invention is not limited to this.
[0108]
Example 1
Electroluminescence element No. 1-28 were produced as follows.
[0109]
<Production of organic EL element>
This ITO transparent electrode was provided after patterning on a substrate (NA-45 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) in which ITO (indium tin oxide) was deposited to a thickness of 150 nm on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode. The transparent support substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes.
[0110]
This transparent support substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus, while 200 mg of α-NPD is put into a molybdenum resistance heating boat, and 200 mg of CBP is put into another resistance heating boat made of molybdenum. 200 mg bathocuproin (BCP) is put into a resistance heating boat, 100 mg of Ir-1 (phosphorescent compound) is put into another resistance heating boat made of molybdenum, and Alq is put into another resistance heating boat made of molybdenum.Three200 mg was added and attached to a vacuum deposition apparatus. The vacuum chamber is then 4 × 10-FourAfter reducing the pressure to Pa, the heating boat containing α-NPD was energized, heated to 220 ° C., and deposited on a transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec. Provided. Further, the heating boat containing CBP and Ir-1 was energized and heated to 220 ° C., and co-deposited on the hole transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec and 0.01 nm / sec, respectively. A light emitting layer having a thickness of 20 nm was provided. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Furthermore, the electron transport which also served as the hole blocking | prevention of the film thickness of 10 nm by energizing the said heating boat containing BCP, heating up to 250 degreeC, and vapor-depositing on the said light emitting layer with a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec. A layer was provided. In addition, AlqThreeThe heating boat containing was heated to 250 ° C. and evaporated onto the electron transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec to further provide an electron transport layer having a thickness of 40 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
[0111]
Next, a vacuum chamber is opened, and a stainless steel rectangular perforated mask is placed on the electron transport layer. On the other hand, 3 g of magnesium is placed in a molybdenum resistance heating boat, and 0.02 of silver is placed in a tungsten vapor deposition basket. Put 5g and again vacuum tank 2 × 10-FourAfter depressurizing to Pa, power was applied to the magnesium-containing boat to deposit magnesium at a deposition rate of 1.5 to 2.0 nm / sec. At this time, the silver basket was heated at the same time, and the deposition rate was 0.1 nm / sec. By depositing silver to form a counter electrode made of the mixture of magnesium and silver, organic EL element No. 1 (for comparison) was produced.
[0112]
In the above, except that the CBP of the light emitting layer was replaced with the compound shown in Table 1, the organic EL device No. 2 to 28 were produced.
[0113]
The structure of the compound used above is shown below.
[0114]
Embedded image
<Organic EL element No. Evaluation of Luminous Luminance and Luminous Life of 1-28>
Organic EL element No. In No. 1, a current started to flow at an initial driving voltage of 3 V, and green light was emitted from the phosphorescent compound as the dopant of the light emitting layer. Organic EL element No. The luminance was reduced by half as the emission luminance and the emission lifetime when a DC voltage of 9 V was applied at a temperature of 23 ° C. in a dry nitrogen gas atmosphere. Next, the luminance of each organic EL element was measured at a temperature of 23 ° C. and a 9 V DC voltage was applied in a dry nitrogen gas atmosphere, and the time during which the luminance was reduced by half (emission lifetime) was measured. The time when the luminance is halved (light emission lifetime) is also expressed as a relative value when 1 is set to 100. Expressed as a relative value when 1 is 100. Luminance [cd / m2] Was measured using Minolta CS-1000.
[0116]
[Table 1]
As can be seen from Table 1, the electroluminescence device using the compound of the present invention as a host has a high emission luminance and a long emission lifetime, and thus was found to be very useful as an organic EL device.
[0118]
Moreover, from the result of Table 1, it turns out that the light emission luminance and the lifetime are improved in the organic electroluminescent element according to claims 7 to 10.
[0119]
In particular, in the organic electroluminescent element according to claim 8 to 10, R in the general formula (5)51~ R56Are all monovalent substituents, and those having a molecular weight of 420 or more show improved luminance and lifetime.
[0120]
The organic EL element No. was changed except that the phosphorescent compound was changed to Ir-12 or Ir-9. The same effect was obtained in the organic EL device prepared in the same manner as in Nos. 1-28. Note that blue light emission was obtained from the element using Ir-12, and red light emission was obtained from the element using Ir-9.
[0121]
Example 2
The red, green, and blue light-emitting organic electroluminescence elements produced in Example 1 were juxtaposed on the same substrate, and the active matrix type full-color display device shown in FIG. 1 was produced.
[0122]
FIG. 1 shows a schematic diagram of the display portion A of the produced full-color display device. That is, a wiring portion including a plurality of
[0123]
By driving the full-color display device, a clear full-color moving image display with high luminance was obtained.
[0124]
【The invention's effect】
A highly durable organic electroluminescence element with improved emission luminance and a display device using the organic electroluminescence element were obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a display portion of a full color display device manufactured.
[Explanation of symbols]
A display
3 pixels
5 scanning lines
6 data lines
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