JP2016207954A - 有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料に関する。より詳細には、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子等に関する。
一般的に、電界を印加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。)、太陽電池及び有機トランジスタ等の電子デバイスには、電界をかけて電荷キャリア(電子及び正孔の総称)を移動させることのできる有機材料を含有する電荷移動性薄膜が用いられている。
そのため、電荷移動性薄膜に用いる有機材料は、π−π相互作用によるキャリアホッピングをさせるために、芳香環を組み合わせた化学構造を有していなければならない。電荷移動性薄膜中に含有された機能性の有機材料は種々の性能が要求されるため、その開発が近年盛んである。
そのため、電荷移動性薄膜に用いる有機材料は、π−π相互作用によるキャリアホッピングをさせるために、芳香環を組み合わせた化学構造を有していなければならない。電荷移動性薄膜中に含有された機能性の有機材料は種々の性能が要求されるため、その開発が近年盛んである。
マクロ的な薄膜安定化技術が求められている電子デバイスである、青色リン光有機EL素子に用いる有機材料としては、最低励起三重項エネルギー準位(T1)が高い(以下において、「高T1」ともいう。)ジベンゾフラン骨格や、カルバゾール骨格を有する芳香族化合物が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照。)。芳香族化合物は、分子軌道計算により描像される、芳香族化合物上に分布するカルバゾール環の最高被占軌道(HOMO)とジベンゾフランの最低空軌道(LUMO)を空間的に分離させることにより、最低励起三重項エネルギー準位(T1)の低下(以下、「低T1化」ともいう。)を抑制し、かつキャリア(電子とホール)のホッピング伝導を促進し、青色リン光発光材料に適応した周辺材料となっている。
しかしながら、より短波の青色リン光材料に適応させる際には、これらの化合物が発光効率や発光寿命の点で十分に機能しないこともわかってきた。それは、どんなに熱的及び電気化学的に安定な材料でも、電界駆動により励起状態やラジカル状態になる回数が増えるに従い、分子は振動又は結合軸を中心として回転し、分子間の相互作用形態を変わってしまい、膜状態が変わってしまうためである。
膜状態の変化としては、含有分子の凝集による粒界形成や、キャリア輸送には好ましくない相互作用であるHOMO−LUMOスタック形成などが挙げられる。このような膜状態の変化が起こった結果、電荷移動性薄膜を用いた有機電子デバイスでは、膜質変化により寿命劣化が起こっていた。
膜状態の変化としては、含有分子の凝集による粒界形成や、キャリア輸送には好ましくない相互作用であるHOMO−LUMOスタック形成などが挙げられる。このような膜状態の変化が起こった結果、電荷移動性薄膜を用いた有機電子デバイスでは、膜質変化により寿命劣化が起こっていた。
本発明は、上記問題・状況に鑑みてなされたものであり、その解決課題は、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決すべく上記問題の原因等について検討した結果、陽極と陰極の間に挟持された少なくとも1層の有機層に、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有させることで、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供できることを見いだし、本発明に至った。
本発明に係る前記課題は、以下の手段により解決される。
本発明に係る前記課題は、以下の手段により解決される。
1.陽極と陰極の間に少なくとも1層の有機層を挟持し、前記有機層のうち少なくとも1層が発光層を含む有機層である有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記少なくとも1層の有機層が下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
前記少なくとも1層の有機層が下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔一般式(1)中、Xは、酸素(O)原子、硫黄(S)原子又はNR基を表す。Rは、水素(H)原子又は置換基を表す。環Aは、少なくとも一つの窒素(N)原子を有し、5員環又は6員環の組み合わせで構成される、縮合した芳香族複素環を表す。R1及びR2は、それぞれ、ハロゲノ基、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、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し、さらに置換基を有していてもよい。ただし、R1及びR2の少なくとも一方は、炭素数2以上の1級又は2級アルキル基である。R1は、Xを含む芳香族縮合環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。R2は、環Aの芳香族複素環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。nは、0以上7以下の整数を表す。mは、0以上の整数を表す。ただし、nとmがともに0になることはない。また、nとmがともに2以上の場合は、複数のR1及びR2は同じでも異なっていても良い。〕
2.前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(2)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔一般式(2)中、X、A、R1、R2、n及びmは、それぞれ一般式(1)のX、A、R1、R2、n及びmと同義である。〕
3.前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔一般式(3)中、X、A、R1、R2、n及びmは、それぞれ一般式(1)のX、A、R1、R2、n及びmと同義である。〕
4.前記一般式(1)におけるXが、酸素(O)原子又は硫黄(S)原子を表すことを特徴とする第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
5.前記一般式(1)におけるR1及びR2の1級又は2級アルキル基の炭素数が、2〜20の範囲内の整数であることを特徴とする第1項から第4項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
6.前記一般式(1)における環Aが、カルバゾール環を表すこと特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
7.前記一般式(1)における環Aが、ベンズイミダゾール環を表すことを特徴とする第1項から第5項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
8.前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有する有機層が、発光層であることを特徴とする第1項から第7項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
9.白色に発光することを特徴とする第1項から第8項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
10.下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
〔一般式(1)中、Xは、酸素(O)原子、硫黄(S)原子又はNR基を表す。Rは、水素(H)原子又は置換基を表す。環Aは、少なくとも一つの窒素(N)原子を有し、5員環又は6員環の組み合わせで構成される、縮合した芳香族複素環を表す。R1及びR2は、それぞれ、ハロゲノ基、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、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し、さらに置換基を有していてもよい。ただし、R1及びR2の少なくとも一方は、炭素数2以上の1級又は2級アルキル基である。R1は、Xを含む芳香族縮合環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。R2は、環Aの芳香族複素環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。nは、0以上7以下の整数を表す。mは、0以上の整数を表す。ただし、nとmがともに0になることはない。また、nとmがともに2以上の場合は、複数のR1及びR2は同じでも異なっていても良い。〕
本発明によれば、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子及び有機エレクトロルミネッセンス素子材料を提供することができる。
本発明の効果の発現機構又は作用機構については、明確になっていないが、以下のように推察している。
有機ELを構成する周辺材料、とりわけ高T1の青色発光材料に対応した周辺材料においては、低T1化の抑制とキャリアの受け渡しを円滑にするために、HOMO、LUMOが電荷分離している構造を有していることが好ましい。それらの周辺材料は、キャリアを発光性分子に受け渡す役割を有し、そのため円滑なキャリア輸送のためには、図1に示すような、HOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士がπ−πスタックした構造を膜中で発現させることが理想的である。
しかしながら、とりわけHOMO、LUMOが電荷分離した有機分子においては、HOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士の静電反発が大きくなり、図1に示す構造をとることは難しい。すなわち、高T1の青色発光材料に対応した周辺材料においては、低T1化せずに、本来では存在確率が低いHOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士を近接させることが必要である。
しかしながら、とりわけHOMO、LUMOが電荷分離した有機分子においては、HOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士の静電反発が大きくなり、図1に示す構造をとることは難しい。すなわち、高T1の青色発光材料に対応した周辺材料においては、低T1化せずに、本来では存在確率が低いHOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士を近接させることが必要である。
本発明の上記一般式(1)で表される構造を有する化合物は、R1及びR2の少なくとも一方に炭素数2以上のアルキル基を有している。このアルキル基同士の微弱な相互作用のアシストによって、共役系の拡大によるT1低下を生じさせずに、HOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士がπ−πスタックした構造をとりやすくなり、HOMO−HOMO同士、LUMO−LUMO同士が近接しやすくなったと考えられる(図2参照)。そして、膜状態が安定化され、円滑なキャリア輸送が行われることによって、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることができたと考えられる。
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1層の有機層を挟持し、前記有機層のうち少なくとも1層が発光層を含む有機層である有機エレクトロルミネッセンス素子であって、前記少なくとも1層の有機層が上記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項10までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、前記一般式(2)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、前記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)におけるXが、酸素(O)原子又は硫黄(S)原子を表すことが好ましい。
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)におけるR1及びR2の1級又は2級アルキル基の炭素数が、2〜20の範囲内の整数であることが好ましい。
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)における環Aが、カルバゾール環を表すことが好ましい。
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)における環Aが、ベンズイミダゾール環を表すことが好ましい。
また、本発明の実施態様としては、本発明の効果発現の観点から、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有する有機層が、発光層であることが好ましい。
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、白色に発光することを特徴とする。
また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子材料は、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
《有機エレクトロルミネッセンス素子》
本発明の有機EL素子は、陽極と陰極の間に少なくとも1層の有機層を挟持し、有機層のうち少なくとも1層が、発光層を含む有機層である。そして、本発明に係る有機EL素子は、陽極と陰極の間に挟持された少なくとも1層の有機層が、後述する一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
本発明の有機EL素子における代表的な素子構成としては、以下の構成を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(7)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層/陰極
上記の中で(7)の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
また、本発明でいう「有機層」とは、陽極と陰極の間に挟持された層のことである。陽極と陰極の間には、1層以上の有機層が積層されており、当該1層以上の有機層のうち少なくとも1層は発光層である。
本発明の有機EL素子は、陽極と陰極の間に少なくとも1層の有機層を挟持し、有機層のうち少なくとも1層が、発光層を含む有機層である。そして、本発明に係る有機EL素子は、陽極と陰極の間に挟持された少なくとも1層の有機層が、後述する一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
本発明の有機EL素子における代表的な素子構成としては、以下の構成を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(7)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/(電子阻止層/)発光層/(正孔阻止層/)電子輸送層/電子注入層/陰極
上記の中で(7)の構成が好ましく用いられるが、これに限定されるものではない。
また、本発明でいう「有機層」とは、陽極と陰極の間に挟持された層のことである。陽極と陰極の間には、1層以上の有機層が積層されており、当該1層以上の有機層のうち少なくとも1層は発光層である。
本発明に係る発光層は、単層又は複数層で構成されており、発光層が複数の場合は各発光層の間に非発光性の中間層を設けてもよい。
必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層(正孔障壁層ともいう。)や電子注入層(陰極バッファー層ともいう。)を設けてもよく、また、発光層と陽極との間に電子阻止層(電子障壁層ともいう。)や正孔注入層(陽極バッファー層ともいう。)を設けてもよい。
必要に応じて、発光層と陰極との間に正孔阻止層(正孔障壁層ともいう。)や電子注入層(陰極バッファー層ともいう。)を設けてもよく、また、発光層と陽極との間に電子阻止層(電子障壁層ともいう。)や正孔注入層(陽極バッファー層ともいう。)を設けてもよい。
本発明に用いられる電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する層であり、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。また、複数層で構成されていてもよい。
本発明に用いられる正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
本発明に用いられる正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する層であり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。また、複数層で構成されていてもよい。
〈タンデム構造〉
本発明の有機EL素子は、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。
タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば以下の構成を挙げることができる。
陽極/第1発光ユニット/第2発光ユニット/第3発光ユニット/陰極
陽極/第1発光ユニット/中間層/第2発光ユニット/中間層/第3発光ユニット/陰極
ここで、上記第1発光ユニット、第2発光ユニット及び第3発光ユニットは全て同じであっても、異なっていてもよい。また、二つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていてもよい。
本発明の有機EL素子は、少なくとも1層の発光層を含む発光ユニットを複数積層した、いわゆるタンデム構造の素子であってもよい。
タンデム構造の代表的な素子構成としては、例えば以下の構成を挙げることができる。
陽極/第1発光ユニット/第2発光ユニット/第3発光ユニット/陰極
陽極/第1発光ユニット/中間層/第2発光ユニット/中間層/第3発光ユニット/陰極
ここで、上記第1発光ユニット、第2発光ユニット及び第3発光ユニットは全て同じであっても、異なっていてもよい。また、二つの発光ユニットが同じであり、残る一つが異なっていてもよい。
また、第3発光ユニットはなくてもよく、一方で第3発光ユニットと電極の間にさらに発光ユニットや中間層を設けてもよい。
複数の発光ユニットは直接積層されていても、中間層を介して積層されていてもよく、中間層は、一般的に中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料及び構成を用いることができる。
複数の発光ユニットは直接積層されていても、中間層を介して積層されていてもよく、中間層は、一般的に中間電極、中間導電層、電荷発生層、電子引抜層、接続層、中間絶縁層とも呼ばれ、陽極側の隣接層に電子を、陰極側の隣接層に正孔を供給する機能を持った層であれば、公知の材料及び構成を用いることができる。
中間層に用いられる材料としては、例えば、ITO(インジウム・スズ酸化物)、IZO(インジウム・亜鉛酸化物)、ZnO2、TiN、ZrN、HfN、TiO2、V2O5、CuI、InN、GaN、CuAlO2、CuGaO2、SrCu2O2、LaB6、RuO2、Al等の導電性無機化合物層や、Au/Bi2O3等の2層膜や、SnO2/Ag/SnO2、ZnO/Ag/ZnO、Bi2O3/Au/Bi2O3、TiO2/TiN/TiO2、TiO2/ZrN/TiO2等の多層膜、またC60等のフラーレン類、オリゴチオフェン等の導電性有機物層、金属フタロシアニン類、無金属フタロシアニン類、金属ポルフィリン類、無金属ポルフィリン類等の導電性有機化合物層等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
発光ユニット内の好ましい構成としては、例えば上記の代表的な素子構成で挙げた(1)〜(7)の構成から、陽極と陰極を除いたもの等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
タンデム型有機EL素子の具体例としては、例えば、米国特許第6337492号明細書、米国特許第7420203号明細書、米国特許第7473923号明細書、米国特許第6872472号明細書、米国特許第6107734号明細書、米国特許第6337492号明細書、国際公開第2005/009087号、特開2006−228712号公報、特開2006−24791号公報、特開2006−49393号公報、特開2006−49394号公報、特開2006−49396号公報、特開2011−96679号公報、特開2005−340187号公報、特許第4711424号公報、特許第3496681号公報、特許第3884564号公報、特許第4213169号公報、特開2010−192719号公報、特開2009−076929号公報、特開2008−078414号公報、特開2007−059848号公報、特開2003−272860号公報、特開2003−045676号公報、国際公開第2005/094130号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
次に、有機層に含有される化合物を説明し、各層について説明する。
タンデム型有機EL素子の具体例としては、例えば、米国特許第6337492号明細書、米国特許第7420203号明細書、米国特許第7473923号明細書、米国特許第6872472号明細書、米国特許第6107734号明細書、米国特許第6337492号明細書、国際公開第2005/009087号、特開2006−228712号公報、特開2006−24791号公報、特開2006−49393号公報、特開2006−49394号公報、特開2006−49396号公報、特開2011−96679号公報、特開2005−340187号公報、特許第4711424号公報、特許第3496681号公報、特許第3884564号公報、特許第4213169号公報、特開2010−192719号公報、特開2009−076929号公報、特開2008−078414号公報、特開2007−059848号公報、特開2003−272860号公報、特開2003−045676号公報、国際公開第2005/094130号等に記載の素子構成や構成材料等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
次に、有機層に含有される化合物を説明し、各層について説明する。
〈一般式(1)で表される化合物〉
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に挟持された少なくとも1層の有機層が、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極と陰極の間に挟持された少なくとも1層の有機層が、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
上記一般式(1)において、環Aは、少なくとも一つの窒素(N)原子を有し、5員環又は6員環の組み合わせで構成される、縮合した芳香族複素環を表す。また、環Aは、A環中に含まれる窒素(N)原子の数が1〜3個であることが好ましい。
A環の例としては、例えば、カルバゾール環、イミダゾリン環、イソインドール環、インドール環、ベンズイミダゾール環、カルボリン環、インドロインドール環、インドロカルバゾール環、フェノオキサジン環等が挙げられる。また、A環は、カルバゾール環、ベンゾイミダゾール環であることが特に好ましい。
A環の例としては、例えば、カルバゾール環、イミダゾリン環、イソインドール環、インドール環、ベンズイミダゾール環、カルボリン環、インドロインドール環、インドロカルバゾール環、フェノオキサジン環等が挙げられる。また、A環は、カルバゾール環、ベンゾイミダゾール環であることが特に好ましい。
上記一般式(1)において、R1及びR2は、それぞれ、ハロゲノ基、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、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し、さらに置換基を有していてもよい。ただし、R1及びR2の少なくとも一方は、炭素数2以上の1級又は2級アルキル基である。
R1は、Xを含む芳香族縮合環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。R2は、環Aの芳香族複素環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。nは、0以上7以下の整数を表す。mは、0以上の整数を表す。ただし、nとmがともに0になることはない。また、nとmがともに2以上の場合は、複数のR1及びR2は同じでも異なっていても良い。
R1及びR2の少なくとも一方のアルキル基は、全ての炭素原子が1級又は2級であり、炭素数が2以上である。また、アルキル基の炭素数は、2〜20の範囲内であることが好ましく、2〜10の範囲内であることがさらに好ましい。アルキル基の例としては、例えばエチル基、プロピル基、イソプロピル基、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、ペンタデシル基等が挙げられる。
本発明におけるアルキル基は、1級又は2級とすることにより、立体的なかさ高さを小さくして立体反発による影響を抑え、キャリア輸送に必要な芳香環のπ−π相互作用の効果の低下を抑えることができる。
また、アルキル基の炭素数を2以上とすることにより、本発明のアルキル基同士の相互作用による安定化の効果を得ることができる。また、アルキル基の炭素数を20以下とすることによって、立体反発による影響を抑え、キャリア輸送に必要な芳香環のπ−π相互作用の効果の低下を抑えることができる。
本発明におけるアルキル基は、1級又は2級とすることにより、立体的なかさ高さを小さくして立体反発による影響を抑え、キャリア輸送に必要な芳香環のπ−π相互作用の効果の低下を抑えることができる。
また、アルキル基の炭素数を2以上とすることにより、本発明のアルキル基同士の相互作用による安定化の効果を得ることができる。また、アルキル基の炭素数を20以下とすることによって、立体反発による影響を抑え、キャリア輸送に必要な芳香環のπ−π相互作用の効果の低下を抑えることができる。
R1及びR2のハロゲノ基としては、例えば、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、ヨード基等を用いることができる。
R1及びR2のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基等を用いることができる。
R1及びR2のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロパルギル基等を用いることができる。
R1及びR2のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基等を用いることができる。
R1及びR2のアミノ基としては、例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ジアリールアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等)、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)等を用いることができる。
R1及びR2のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基等を用いることができる。
R1及びR2のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロパルギル基等を用いることができる。
R1及びR2のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基等を用いることができる。
R1及びR2のアミノ基としては、例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ジアリールアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基、フェニルナフチルアミノ基等)、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)等を用いることができる。
R1及びR2の芳香族炭化水素環基としては、例えば、フェニル基(アリール基ともいう。)、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、ビフェニリル基等を用いることができる。
R1及びR2の芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等を用いることができる。
R1及びR2の芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等を用いることができる。
R1及びR2の非芳香族複素環基としては、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を用いることができる。
また、上記一般式(1)において、Xは、酸素(O)原子、硫黄(S)原子又はNRを表す。これらのうち、Xは、酸素(O)原子又は硫黄(S)原子であることが好ましい。NRのRは、水素(H)原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基、非芳香族炭化水素環基又は非芳香族複素環基脂肪族基、芳香族基、複素環基を表し、それぞれ上記のR1及びR2で記載した置換基を用いることができる。
また、上記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(2)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
一般式(2)において、X、A、R1、R2、n及びmは、それぞれ一般式(1)のX、A、R1、R2、n及びmと同義である。
また、上記一般式(1)で表される構造を有する化合物が、下記一般式(3)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。
一般式(3)において、X、A、R1、R2、n及びmは、それぞれ一般式(1)のX、A、R1、R2、n及びmと同義である。
以下、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
また、下記の化合物の具体例であるHS−81におけるR2=CnH2n+1におけるnは、2から23までのいずれかの整数を表す。
また、下記の化合物の具体例であるHS−81におけるR2=CnH2n+1におけるnは、2から23までのいずれかの整数を表す。
以下に、一般式(1)で表される化合物の合成例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。前記具体例のうち例示化合物HS−53と例示化合物HS−78の合成方法を例にとって以下に説明する。
<例示化合物HS−53の合成>
例示化合物HS−53は以下のスキームに従って合成できる。
例示化合物HS−53は以下のスキームに従って合成できる。
(中間体1の合成)
窒素気流下、フラスコに10.0g(59.8mmol)のカルバゾール、塩化アルミニウム8.77g(65.8mmol)、ヘキサン酸塩化物8.85g(65.8mmol)を入れ、ジクロロエタン220mLを加え、1時間室温で撹拌した。水に反応液を加え、ジクロロメタンで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体1を3.4g(収率21%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。
窒素気流下、フラスコに10.0g(59.8mmol)のカルバゾール、塩化アルミニウム8.77g(65.8mmol)、ヘキサン酸塩化物8.85g(65.8mmol)を入れ、ジクロロエタン220mLを加え、1時間室温で撹拌した。水に反応液を加え、ジクロロメタンで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体1を3.4g(収率21%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。
(中間体2の合成)
窒素気流下、フラスコに1.5g(5.66mmol)の中間体1、ヒドラジン1水和物850mg(17.0mmol)、水酸化カリウム952mg(17.0mmol)を入れ、エチレングリコール28.2mLを加え、110℃で2時間撹拌し、続いて180℃で14時間撹拌した。反応液を室温に戻した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体2を1.28g(収率90%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。
窒素気流下、フラスコに1.5g(5.66mmol)の中間体1、ヒドラジン1水和物850mg(17.0mmol)、水酸化カリウム952mg(17.0mmol)を入れ、エチレングリコール28.2mLを加え、110℃で2時間撹拌し、続いて180℃で14時間撹拌した。反応液を室温に戻した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体2を1.28g(収率90%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。
(HS−53の合成)
窒素気流下、フラスコに1.2g(4.77mmol)の中間体2、1.79g(4.34mmol)の中間体3、リン酸カリウム3.32g(15.6mmol)、酸化銅(I)0.19g(1.30mmol)、ジピバロイルメタン0.48g(2.60mmol)を入れ、ジメチルスルホシキド29mLを加え、7時間160℃で加熱した。反応液を室温まで放冷した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及びGPCで精製し、例示化合物HS−53を1.15g(収率45%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。なお、後述する実施例に記載した有機EL素子の作製においては、この化合物をさらに昇華精製したものを用いた。
窒素気流下、フラスコに1.2g(4.77mmol)の中間体2、1.79g(4.34mmol)の中間体3、リン酸カリウム3.32g(15.6mmol)、酸化銅(I)0.19g(1.30mmol)、ジピバロイルメタン0.48g(2.60mmol)を入れ、ジメチルスルホシキド29mLを加え、7時間160℃で加熱した。反応液を室温まで放冷した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及びGPCで精製し、例示化合物HS−53を1.15g(収率45%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。なお、後述する実施例に記載した有機EL素子の作製においては、この化合物をさらに昇華精製したものを用いた。
<例示化合物HS−78の合成>
例示化合物HS−78は以下のスキームに従って合成できる。
例示化合物HS−78は以下のスキームに従って合成できる。
(中間体4の合成)
窒素気流下、フラスコに3.7g(14.9mmol)の3−ブロモカルバゾール、3.8g(22.6mmol)のイソプロペニルボロン酸ピナコールエステル、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.27g(0.30mmol)、XPhos0.14g(0.30mmol)、リン酸カリウム7.9g(37.2mmol)を入れ、N,N−ジメチルホルムアミド134mL、水15mLを加え、3時間100℃で加熱した。反応液を室温まで放冷した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体4を2.47g(収率79%)得た。
窒素気流下、フラスコに3.7g(14.9mmol)の3−ブロモカルバゾール、3.8g(22.6mmol)のイソプロペニルボロン酸ピナコールエステル、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.27g(0.30mmol)、XPhos0.14g(0.30mmol)、リン酸カリウム7.9g(37.2mmol)を入れ、N,N−ジメチルホルムアミド134mL、水15mLを加え、3時間100℃で加熱した。反応液を室温まで放冷した後、水を加え、酢酸エチルで抽出し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体4を2.47g(収率79%)得た。
(中間体5の合成)
窒素気流下、フラスコに2.47g(11.9mmol)の中間体4を加え、0.25gの10%パラジウム炭素を入れ、テトラヒドロフラン120mL、エタノール120mLを加え、水素を吹き込みながら室温下3h撹拌した。反応液をセライト濾過し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体5を1.46g(収率59%)得た。
窒素気流下、フラスコに2.47g(11.9mmol)の中間体4を加え、0.25gの10%パラジウム炭素を入れ、テトラヒドロフラン120mL、エタノール120mLを加え、水素を吹き込みながら室温下3h撹拌した。反応液をセライト濾過し、減圧下で濃縮した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、中間体5を1.46g(収率59%)得た。
(HS−78の合成)
窒素気流下、フラスコに1.0g(4.78mmol)の中間体5、2.12g(4.34mmol)の中間体6、リン酸カリウム3.32g(15.6mmol)、酸化銅(I)0.19g(1.30mmol)、ジピバロイルメタン0.48g(2.60mmol)を入れ、ジメチルスルホシキド33mLを加え、5時間180℃で加熱した。反応液を室温まで放冷した後、水を加え、沈殿物を濾過して粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及びGPCで精製し、例示化合物HS−78を0.90g(収率34%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。なお、後述する実施例に記載した有機EL素子の作製においては、この化合物をさらに昇華精製したものを用いた。
窒素気流下、フラスコに1.0g(4.78mmol)の中間体5、2.12g(4.34mmol)の中間体6、リン酸カリウム3.32g(15.6mmol)、酸化銅(I)0.19g(1.30mmol)、ジピバロイルメタン0.48g(2.60mmol)を入れ、ジメチルスルホシキド33mLを加え、5時間180℃で加熱した。反応液を室温まで放冷した後、水を加え、沈殿物を濾過して粗生成物を得た。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー及びGPCで精製し、例示化合物HS−78を0.90g(収率34%)得た。構造は核磁気共鳴スペクトルで確認した。なお、後述する実施例に記載した有機EL素子の作製においては、この化合物をさらに昇華精製したものを用いた。
《発光層》
本発明に係る有機層は、発光層を有する。発光層には、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することが好ましい。
本発明に係る発光層は、電極又は隣接層から注入されてくる電子及び正孔が再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層であり、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。本発明に係る発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成に特に制限はない。
本発明に係る有機層は、発光層を有する。発光層には、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することが好ましい。
本発明に係る発光層は、電極又は隣接層から注入されてくる電子及び正孔が再結合し、励起子を経由して発光する場を提供する層であり、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。本発明に係る発光層は、本発明で規定する要件を満たしていれば、その構成に特に制限はない。
発光層の層厚の総和は、特に制限はないが、形成する層の均質性や、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、より好ましくは2〜500nmの範囲に調整され、更に好ましくは5〜200nmの範囲に調整される。
また、本発明において個々の発光層の層厚としては、2nm〜1μmの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは2〜200nmの範囲に調整され、更に好ましくは3〜150nmの範囲に調整される。
本発明に係る発光層には、発光ドーパント(発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう)と、ホスト化合物(マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう)とを含有することが好ましい。
また、本発明において個々の発光層の層厚としては、2nm〜1μmの範囲に調整することが好ましく、より好ましくは2〜200nmの範囲に調整され、更に好ましくは3〜150nmの範囲に調整される。
本発明に係る発光層には、発光ドーパント(発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、単にドーパントともいう)と、ホスト化合物(マトリックス材料、発光ホスト化合物、単にホストともいう)とを含有することが好ましい。
〈ホスト化合物〉
本発明においては、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物をホスト化合物として用いることが好ましい。また、前記発光層が、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含む2種以上のホスト化合物を含有することも好ましい。
本発明に用いられるホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機EL素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
好ましくは室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物であり、さらに好ましくはリン光量子収率が0.01未満の化合物である。また、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%以上であることが好ましい。
また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
ホスト化合物は、単独で用いてもよく、又は複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。
本発明においては、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物をホスト化合物として用いることが好ましい。また、前記発光層が、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含む2種以上のホスト化合物を含有することも好ましい。
本発明に用いられるホスト化合物は、発光層において主に電荷の注入及び輸送を担う化合物であり、有機EL素子においてそれ自体の発光は実質的に観測されない。
好ましくは室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物であり、さらに好ましくはリン光量子収率が0.01未満の化合物である。また、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%以上であることが好ましい。
また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
ホスト化合物は、単独で用いてもよく、又は複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。
本発明で用いることができるホスト化合物としては、特に制限はなく、従来有機EL素子で用いられる化合物を用いることができる。低分子化合物でも繰り返し単位を有する高分子化合物でもよく、また、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物でもよい。
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、さらに、有機EL素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点から、高いガラス転移温度(Tg)を有することが好ましい。好ましくはTgが90℃以上であり、より好ましくは120℃以上である。
ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121−2012に準拠した方法により求められる値である。
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能又は電子輸送能を有しつつ、かつ発光の長波長化を防ぎ、さらに、有機EL素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点から、高いガラス転移温度(Tg)を有することが好ましい。好ましくはTgが90℃以上であり、より好ましくは120℃以上である。
ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Colorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS K 7121−2012に準拠した方法により求められる値である。
本発明の有機EL素子に用いられる、公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報、米国特許公開第2003/0175553号明細書、米国特許公開第2006/0280965号明細書、米国特許公開第2005/0112407号明細書、米国特許公開第2009/0017330号明細書、米国特許公開第2009/0030202号明細書、米国特許公開第2005/0238919号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2004/093207号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008−074939号公報、特開2007−254297号公報、欧州特許第2034538号明細書等である。
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報、米国特許公開第2003/0175553号明細書、米国特許公開第2006/0280965号明細書、米国特許公開第2005/0112407号明細書、米国特許公開第2009/0017330号明細書、米国特許公開第2009/0030202号明細書、米国特許公開第2005/0238919号明細書、国際公開第2001/039234号、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2004/093207号、国際公開第2005/089025号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2005/030900号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008−074939号公報、特開2007−254297号公報、欧州特許第2034538号明細書等である。
〈発光ドーパント〉
本発明で用いられる発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう。)と、リン光発光性ドーパント(リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう。)が好ましく用いられる。本発明においては、少なくとも1層の発光層がリン光ドーパントを含有することが好ましい。
発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定のドーパント及びデバイスの必要条件に基づいて、任意に決定することができ、発光層の層厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、また任意の濃度分布を有していてもよい。
本発明で用いられる発光ドーパントとしては、蛍光発光性ドーパント(蛍光ドーパント、蛍光性化合物ともいう。)と、リン光発光性ドーパント(リン光ドーパント、リン光性化合物ともいう。)が好ましく用いられる。本発明においては、少なくとも1層の発光層がリン光ドーパントを含有することが好ましい。
発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定のドーパント及びデバイスの必要条件に基づいて、任意に決定することができ、発光層の層厚方向に対し、均一な濃度で含有されていてもよく、また任意の濃度分布を有していてもよい。
また、本発明に用いられる発光ドーパントは、複数種を併用して用いてもよく、構造の異なるドーパント同士の組み合わせや、蛍光発光性ドーパントとリン光発光性ドーパントとを組み合わせて用いてもよい。これにより、任意の発光色を得ることができる。
本発明の有機EL素子や本発明に用いられ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5.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタ(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。
本発明においては、1層又は複数層の発光層が、発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことも好ましい。
白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特に限定はないが、例えば青と橙や、青と緑と赤の組み合わせ等が挙げられる。
本発明の有機EL素子における白色とは、特に限定はなく、橙色寄りの白色であっても青色寄りの白色であってもよいが、2度視野角正面輝度を前述の方法により測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度がx=0.39±0.09、y=0.38±0.08の領域内にあることが好ましい。
本発明の有機EL素子や本発明に用いられ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5.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタ(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。
本発明においては、1層又は複数層の発光層が、発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことも好ましい。
白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特に限定はないが、例えば青と橙や、青と緑と赤の組み合わせ等が挙げられる。
本発明の有機EL素子における白色とは、特に限定はなく、橙色寄りの白色であっても青色寄りの白色であってもよいが、2度視野角正面輝度を前述の方法により測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度がx=0.39±0.09、y=0.38±0.08の領域内にあることが好ましい。
(リン光ドーパント)
本発明に係るリン光ドーパント(以下、「リン光発光性ドーパント」ともいう。)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。
本発明に係るリン光ドーパント(以下、「リン光発光性ドーパント」ともいう。)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、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーを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である。もう一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からの発光が得られるというキャリアトラップ型である。いずれの場合においても、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。
本発明において使用できるリン光ドーパントとしては、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
本発明において使用できるリン光ドーパントとしては、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
本発明に使用できる公知のリン光ドーパントの具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Nature,395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.,78,1622(2001)、Adv.Mater.,19,739(2007)、Chem.Mater.,17,3532(2005)、Adv.Mater.,17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許公開第2006/835469号、米国特許公開第2006/0202194号明細書、米国特許公開第2007/0087321号明細書、米国特許公開第2005/0244673号明細書、Inorg.Chem.,40,1704(2001)、Chem.Mater.,16,2480(2004)、Adv.Mater.,16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.,2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.,86,153505(2005)、Chem.Lett.,34,592(2005)、Chem.Commun.,2906(2005)、Inorg.Chem.,42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許公開第2009/0108737号明細書、米国特許公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6921915号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許公開第2007/0190359号明細書、米国特許公開第2006/0008670号明細書、米国特許公開第2009/0165846号明細書、米国特許公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許公開第2006/0263635号明細書、米国特許公開第2003/0138657号明細書、米国特許公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号明細書、Angew.Chem.lnt.Ed.,47,1(2008)、Chem.Mater.,18,5119(2006)、Inorg.Chem.,46,4308(2007)、Organometallics,23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.,74,1361(1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許公開第2006/0251923号明細書、米国特許公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許公開第2007/0190359号明細書、米国特許公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許公開第2006/098120号明細書、米国特許公開第2006/103874号明細書、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第2008/140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、米国特許公開第2012/228583号明細書、米国特許公開第2012/212126号明細書、特開2012−069737号公報、特開2012−195554号公報、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−363552号公報等である。
中でも、好ましいリン光ドーパントとしてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合及び金属−硫黄結合のうち、少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。
Nature,395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.,78,1622(2001)、Adv.Mater.,19,739(2007)、Chem.Mater.,17,3532(2005)、Adv.Mater.,17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許公開第2006/835469号、米国特許公開第2006/0202194号明細書、米国特許公開第2007/0087321号明細書、米国特許公開第2005/0244673号明細書、Inorg.Chem.,40,1704(2001)、Chem.Mater.,16,2480(2004)、Adv.Mater.,16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.,2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.,86,153505(2005)、Chem.Lett.,34,592(2005)、Chem.Commun.,2906(2005)、Inorg.Chem.,42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許公開第2009/0108737号明細書、米国特許公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6921915号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許公開第2007/0190359号明細書、米国特許公開第2006/0008670号明細書、米国特許公開第2009/0165846号明細書、米国特許公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許公開第2006/0263635号明細書、米国特許公開第2003/0138657号明細書、米国特許公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号明細書、Angew.Chem.lnt.Ed.,47,1(2008)、Chem.Mater.,18,5119(2006)、Inorg.Chem.,46,4308(2007)、Organometallics,23,3745(2004)、Appl.Phys.Lett.,74,1361(1999)、国際公開第2002/002714号、国際公開第2006/009024号、国際公開第2006/056418号、国際公開第2005/019373号、国際公開第2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許公開第2006/0251923号明細書、米国特許公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許公開第2007/0190359号明細書、米国特許公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許公開第2006/098120号明細書、米国特許公開第2006/103874号明細書、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第2008/140115号、国際公開第2007/052431号、国際公開第2011/134013号、国際公開第2011/157339号、国際公開第2010/086089号、国際公開第2009/113646号、国際公開第2012/020327号、国際公開第2011/051404号、国際公開第2011/004639号、国際公開第2011/073149号、米国特許公開第2012/228583号明細書、米国特許公開第2012/212126号明細書、特開2012−069737号公報、特開2012−195554号公報、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−363552号公報等である。
中でも、好ましいリン光ドーパントとしてはIrを中心金属に有する有機金属錯体が挙げられる。さらに好ましくは、金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合及び金属−硫黄結合のうち、少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。
(蛍光ドーパント)
本発明に用いられる蛍光ドーパント(以下、「蛍光発光性ドーパント」ともいう。)は、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。
本発明に用いられる蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、シアニン誘導体、クロコニウム誘導体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ピリリウム誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又は希土類錯体系化合物等が挙げられる。
本発明に用いられる蛍光ドーパント(以下、「蛍光発光性ドーパント」ともいう。)は、励起一重項からの発光が可能な化合物であり、励起一重項からの発光が観測される限り特に限定されない。
本発明に用いられる蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、クマリン誘導体、ピラン誘導体、シアニン誘導体、クロコニウム誘導体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ローダミン誘導体、ピリリウム誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、又は希土類錯体系化合物等が挙げられる。
また、近年では遅延蛍光を利用した発光ドーパントも開発されており、これらを用いてもよい。
遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば、国際公開第2011/156793号、特開2011−213643号公報、特開2010−93181号公報等に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば、国際公開第2011/156793号、特開2011−213643号公報、特開2010−93181号公報等に記載の化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
《電子輸送層》
本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、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い。
本発明に用いられる電子輸送層の総層厚については特に制限はないが、通常は2nm〜5μmの範囲であり、より好ましくは2〜500nmであり、さらに好ましくは5〜200nmである。
また、有機EL素子においては発光層で生じた光を電極から取り出す際、発光層から直接取り出される光と、光を取り出す電極と対極に位置する電極によって反射されてから取り出される光とが干渉を起こすことが知られている。光が陰極で反射される場合は、電子輸送層の層厚を数nm〜数μmの間で適宜調整することにより、この干渉効果を効率的に利用することが可能である。
本発明において電子輸送層とは、電子を輸送する機能を有する材料からなり、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い。
本発明に用いられる電子輸送層の総層厚については特に制限はないが、通常は2nm〜5μmの範囲であり、より好ましくは2〜500nmであり、さらに好ましくは5〜200nmである。
また、有機EL素子においては発光層で生じた光を電極から取り出す際、発光層から直接取り出される光と、光を取り出す電極と対極に位置する電極によって反射されてから取り出される光とが干渉を起こすことが知られている。光が陰極で反射される場合は、電子輸送層の層厚を数nm〜数μmの間で適宜調整することにより、この干渉効果を効率的に利用することが可能である。
一方で、電子輸送層の層厚を厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に層厚が厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度は10−5cm2/Vs以上であることが好ましい。
電子輸送層に用いられる材料(以下、電子輸送材料という。)としては、電子の注入性又は輸送性、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、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。
電子輸送層に用いられる材料(以下、電子輸送材料という。)としては、電子の注入性又は輸送性、正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
例えば、含窒素芳香族複素環誘導体(カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体(カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの)、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、ピリダジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、アザトリフェニレン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体、ベンズチアゾール誘導体等)、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、シロール誘導体、芳香族炭化水素環誘導体(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン等)等が挙げられる。
また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、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。
また、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、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。
本発明に用いられる電子輸送層においては、電子輸送層にドープ材をゲスト材料としてドープして、n性の高い(電子リッチ)電子輸送層を形成してもよい。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属など金属化合物等のn型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば、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)等の文献に記載されたものが挙げられる。
本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
米国特許第6528187号明細書、米国特許第7230107号明細書、米国特許公開第2005/0025993号明細書、米国特許公開第2004/0036077号明細書、米国特許公開第2009/0115316号明細書、米国特許公開第2009/0101870号明細書、米国特許公開第2009/0179554号明細書、国際公開第2003/060956号、国際公開第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.,75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.,79,449(2001)、Appl.Phys.Lett.,81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.,81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.,79,156(2001)、米国特許第7964293号明細書、米国特許公開第2009/030202号明細書、国際公開第2004/080975号、国際公開第2004/063159号、国際公開第2005/085387号、国際公開第2006/067931号、国際公開第2007/086552号、国際公開第2008/114690号、国際公開第2009/069442号、国際公開第2009/066779号、国際公開第2009/054253号、国際公開第2011/086935号、国際公開第2010/150593号、国際公開第2010/047707号、EP2311826号、特開2010−251675号公報、特開2009−209133号公報、特開2009−124114号公報、特開2008−277810号公報、特開2006−156445号公報、特開2005−340122号公報、特開2003−45662号公報、特開2003−31367号公報、特開2003−282270号公報、国際公開第2012/115034号等である。
米国特許第6528187号明細書、米国特許第7230107号明細書、米国特許公開第2005/0025993号明細書、米国特許公開第2004/0036077号明細書、米国特許公開第2009/0115316号明細書、米国特許公開第2009/0101870号明細書、米国特許公開第2009/0179554号明細書、国際公開第2003/060956号、国際公開第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.,75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.,79,449(2001)、Appl.Phys.Lett.,81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.,81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.,79,156(2001)、米国特許第7964293号明細書、米国特許公開第2009/030202号明細書、国際公開第2004/080975号、国際公開第2004/063159号、国際公開第2005/085387号、国際公開第2006/067931号、国際公開第2007/086552号、国際公開第2008/114690号、国際公開第2009/069442号、国際公開第2009/066779号、国際公開第2009/054253号、国際公開第2011/086935号、国際公開第2010/150593号、国際公開第2010/047707号、EP2311826号、特開2010−251675号公報、特開2009−209133号公報、特開2009−124114号公報、特開2008−277810号公報、特開2006−156445号公報、特開2005−340122号公報、特開2003−45662号公報、特開2003−31367号公報、特開2003−282270号公報、国際公開第2012/115034号等である。
本発明におけるより好ましい電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体が挙げられる。
本発明の有機EL素子の電子輸送層に用いる化合物として好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
本発明の有機EL素子の電子輸送層に用いる化合物として好ましい具体例を以下に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
《正孔阻止層》
正孔阻止層とは、広い意味では電子輸送層の機能を有する層であり、好ましくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が小さい材料からなり、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、前述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に用いられ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素子に設ける正孔阻止層は、発光層の陰極側に隣接して設けられることが好ましい。
本発明に用いられる正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲である。
正孔阻止層に用いられる材料としては、前述の電子輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。
正孔阻止層とは、広い意味では電子輸送層の機能を有する層であり、好ましくは電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が小さい材料からなり、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、前述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に用いられ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素子に設ける正孔阻止層は、発光層の陰極側に隣接して設けられることが好ましい。
本発明に用いられる正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲である。
正孔阻止層に用いられる材料としては、前述の電子輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。
《電子注入層》
本発明に用いられる電子注入層(「陰極バッファー層」ともいう。)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
本発明において電子注入層は必要に応じて設け、上記のように陰極と発光層との間、又は陰極と電子輸送層との間に存在させてもよい。
電子注入層はごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその層厚は0.1〜5nmの範囲が好ましい。また構成材料が断続的に存在する不均一な膜であってもよい。
本発明に用いられる電子注入層(「陰極バッファー層」ともいう。)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陰極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
本発明において電子注入層は必要に応じて設け、上記のように陰極と発光層との間、又は陰極と電子輸送層との間に存在させてもよい。
電子注入層はごく薄い膜であることが好ましく、素材にもよるがその層厚は0.1〜5nmの範囲が好ましい。また構成材料が断続的に存在する不均一な膜であってもよい。
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、電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、ストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム等に代表されるアルカリ金属化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等に代表されるアルカリ土類金属化合物、酸化アルミニウムに代表される金属酸化物、リチウム8−ヒドロキシキノレート(Liq)等に代表される金属錯体等が挙げられる。また、前述の電子輸送材料を用いることも可能である。
また、上記の電子注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
また、上記の電子注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
《正孔輸送層》
本発明において正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、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ていればよい。
本発明に用いられる正孔輸送層の総層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲であり、より好ましくは2〜500nmであり、さらに好ましくは5〜200nmである。
正孔輸送層に用いられる材料(以下、正孔輸送材料ともいう。)としては、正孔の注入性又は輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していればよく、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。
本発明において正孔輸送層とは、正孔を輸送する機能を有する材料からなり、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ていればよい。
本発明に用いられる正孔輸送層の総層厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲であり、より好ましくは2〜500nmであり、さらに好ましくは5〜200nmである。
正孔輸送層に用いられる材料(以下、正孔輸送材料ともいう。)としては、正孔の注入性又は輸送性、電子の障壁性のいずれかを有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
例えば、ポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、イソインドール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、及びポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー(例えばPEDOT/PSS、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等)等が挙げられる。
トリアリールアミン誘導体としては、α−NPDに代表されるベンジジン型や、MTDATAに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。
また、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
さらに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。
また、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も同様に正孔輸送材料として用いることができる。
さらに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。
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Appl.Phys.Lett.,80(2002),p.139)に記載されているような、いわゆるp型正孔輸送材料やp型−Si、p型−SiC等の無機化合物を用いることもできる。さらにIr(ppy)3に代表されるような中心金属にIrやPtを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アザトリフェニレン誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー等が好ましく用いられる。
本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい正孔輸送材料の具体例としては、上記で挙げた文献の他、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
例えば、Appl.Phys.Lett.,69,2160(1996)、J.Lumin.,72−74,985(1997)、Appl.Phys.Lett.,78,673(2001)、Appl.Phys.Lett.,90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.,90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.,51,913(1987)、Synth.Met.,87,171(1997)、Synth.Met.,91,209(1997)、Synth.Met.,111,421(2000)、SID Symposium Digest,37,923(2006)、J.Mater.Chem.,3,319(1993)、Adv.Mater.,6,677(1994)、Chem.Mater.,15,3148(2003)、米国特許公開第2003/0162053号明細書、米国特許公開第2002/0158242号明細書、米国特許公開第2006/0240279号明細書、米国特許公開第2008/0220265号明細書、米国特許第5061569号明細書、国際公開第2007/002683号、国際公開第2009/018009号、EP650955、米国特許公開第2008/0124572号明細書、米国特許公開第2007/0278938号明細書、米国特許公開第2008/0106190号明細書、米国特許公開第2008/0018221号明細書、国際公開第2012/115034号、特表2003−519432号公報、特開2006−135145号公報、米国特許出願番号13/585981号等である。
正孔輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい正孔輸送材料の具体例としては、上記で挙げた文献の他、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
例えば、Appl.Phys.Lett.,69,2160(1996)、J.Lumin.,72−74,985(1997)、Appl.Phys.Lett.,78,673(2001)、Appl.Phys.Lett.,90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.,90,183503(2007)、Appl.Phys.Lett.,51,913(1987)、Synth.Met.,87,171(1997)、Synth.Met.,91,209(1997)、Synth.Met.,111,421(2000)、SID Symposium Digest,37,923(2006)、J.Mater.Chem.,3,319(1993)、Adv.Mater.,6,677(1994)、Chem.Mater.,15,3148(2003)、米国特許公開第2003/0162053号明細書、米国特許公開第2002/0158242号明細書、米国特許公開第2006/0240279号明細書、米国特許公開第2008/0220265号明細書、米国特許第5061569号明細書、国際公開第2007/002683号、国際公開第2009/018009号、EP650955、米国特許公開第2008/0124572号明細書、米国特許公開第2007/0278938号明細書、米国特許公開第2008/0106190号明細書、米国特許公開第2008/0018221号明細書、国際公開第2012/115034号、特表2003−519432号公報、特開2006−135145号公報、米国特許出願番号13/585981号等である。
正孔輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
《電子阻止層》
電子阻止層とは、広い意味では正孔輸送層の機能を有する層であり、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が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、前述する正孔輸送層の構成を必要に応じて、本発明に用いられる電子阻止層として用いることができる。
本発明の有機EL素子に設ける電子阻止層は、発光層の陽極側に隣接して設けられることが好ましい。
本発明に用いられる電子阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲である。
電子阻止層に用いられる材料としては、前述の正孔輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も電子阻止層に好ましく用いられる。
電子阻止層とは、広い意味では正孔輸送層の機能を有する層であり、好ましくは正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が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、前述する正孔輸送層の構成を必要に応じて、本発明に用いられる電子阻止層として用いることができる。
本発明の有機EL素子に設ける電子阻止層は、発光層の陽極側に隣接して設けられることが好ましい。
本発明に用いられる電子阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲である。
電子阻止層に用いられる材料としては、前述の正孔輸送層に用いられる材料が好ましく用いられ、また、前述のホスト化合物として用いられる材料も電子阻止層に好ましく用いられる。
《正孔注入層》
本発明に用いられる正孔注入層(「陽極バッファー層」ともいう。)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
本発明において正孔注入層は必要に応じて設け、上記のように陽極と発光層又は陽極と正孔輸送層との間に存在させてもよい。
正孔注入層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば前述の正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。
本発明に用いられる正孔注入層(「陽極バッファー層」ともいう。)とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために陽極と発光層との間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されている。
本発明において正孔注入層は必要に応じて設け、上記のように陽極と発光層又は陽極と正孔輸送層との間に存在させてもよい。
正孔注入層は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、正孔注入層に用いられる材料としては、例えば前述の正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。
中でも銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、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、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、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。
前述の正孔注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
前述の正孔注入層に用いられる材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
《その他の添加化合物》
前述した本発明における有機層は、更に他の添加含有物が含まれていてもよい。
添加含有物としては、例えば臭素、ヨウ素及び塩素等のハロゲン元素やハロゲン化化合物、Pd、Ca、Na等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。
添加含有物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量%に対して1000ppm以下であることが好ましく、より好ましくは500ppm以下であり、さらに好ましくは50ppm以下である。
ただし、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的などによってはこの範囲内ではない。
前述した本発明における有機層は、更に他の添加含有物が含まれていてもよい。
添加含有物としては、例えば臭素、ヨウ素及び塩素等のハロゲン元素やハロゲン化化合物、Pd、Ca、Na等のアルカリ金属やアルカリ土類金属、遷移金属の化合物や錯体、塩等が挙げられる。
添加含有物の含有量は、任意に決定することができるが、含有される層の全質量%に対して1000ppm以下であることが好ましく、より好ましくは500ppm以下であり、さらに好ましくは50ppm以下である。
ただし、電子や正孔の輸送性を向上させる目的や、励起子のエネルギー移動を有利にするための目的などによってはこの範囲内ではない。
《有機層の形成方法》
本発明に係る有機層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)の形成方法について説明する。
本発明に係る有機層の形成方法は、特に制限はなく、従来公知の例えば真空蒸着法、湿式法(ウェットプロセスともいう。)等による形成方法を用いることができるが、湿式法により形成することがより好ましい。
湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア−ブロジェット法)等があるが、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロールtoロール方式適性の高い方法が好ましい。
本発明に係る有機層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等)の形成方法について説明する。
本発明に係る有機層の形成方法は、特に制限はなく、従来公知の例えば真空蒸着法、湿式法(ウェットプロセスともいう。)等による形成方法を用いることができるが、湿式法により形成することがより好ましい。
湿式法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、カーテンコート法、LB法(ラングミュア−ブロジェット法)等があるが、均質な薄膜が得られやすく、かつ高生産性の点から、ダイコート法、ロールコート法、インクジェット法、スプレーコート法などのロールtoロール方式適性の高い方法が好ましい。
本発明の有機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。
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。
更に層毎に異なる成膜法を適用してもよい。成膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度10−6〜10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、層厚0.1nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
本発明に係る有機層の形成は、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成膜法を施しても構わない。その際は作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
本発明に係る有機層の形成は、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成膜法を施しても構わない。その際は作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
《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、好ましくは4.5eV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・スズ酸化物(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。
また、IDIXO(In2O3−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。
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、好ましくは4.5eV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・スズ酸化物(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。
また、IDIXO(In2O3−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、又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。
また、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式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。
陽極の層厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
また、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式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。
陽極の層厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
《陰極》
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、アルミニウム、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2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、アルミニウム等が好適である。
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、アルミニウム、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2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、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、層厚は通常10nm〜5μm、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の層厚で作製した後に、陽極の説明で挙げる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。
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の層厚で作製した後に、陽極の説明で挙げる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。
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、アクリル又はポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)又はアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等のフィルムを挙げられる。
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)%)が0.01g/(m2・24h)以下のガスバリアー性フィルムであることが好ましく、更には、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、10−3mL/(m2・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、10−5g/(m2・24h)以下の高ガスバリアー性フィルムであることが好ましい。
ガスバリアー膜を形成する材料としては、水分や酸素等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、酸化ケイ素、二酸化ケイ素、窒化ケイ素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
ガスバリアー膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、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外部取り出し量子効率は、1%以上であることが好ましく、5%以上であるとより好ましい。
ここで、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として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。
本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し量子効率は、1%以上であることが好ましく、5%以上であるとより好ましい。
ここで、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として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。
《その他の構成》
本発明に用いることができる封止手段、保護膜、保護板、光取り出し効率を向上させる技術及び集光シートとしては、特開2014−152151号公報等に記載の公知の技術を用いることができる。
本発明に用いることができる封止手段、保護膜、保護板、光取り出し効率を向上させる技術及び集光シートとしては、特開2014−152151号公報等に記載の公知の技術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。
《表示装置》
本発明の有機EL素子は、表示装置に用いることができる。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。
本発明の有機EL素子は、表示装置に用いることができる。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。
このようにして得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更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。
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。
このようにして得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。更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。
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3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、表示部Aと制御部Bとを電気的に接続する配線部C等を有する。
制御部Bは表示部Aと配線部Cを介して電気的に接続され、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ごと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3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、表示部Aと制御部Bとを電気的に接続する配線部C等を有する。
制御部Bは表示部Aと配線部Cを介して電気的に接続され、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ごと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4はアクティブマトリクス方式による表示装置の模式図である。
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C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4においては、画素3の発光した光(発光光L)が白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
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C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4においては、画素3の発光した光(発光光L)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。
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5は画素の回路を示した概略図である。
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、コンデンサー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、緑色及び青色発光の有機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。
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、コンデンサー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、緑色及び青色発光の有機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5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ー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、コンデンサー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ー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。
すなわち、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。
すなわち、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、コンデンサー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。
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6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6において、複数の走査線5と複数のデータ線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。
本発明の有機EL素子を用いることにより、発光効率が向上した表示装置が得られた。
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。
本発明の有機EL素子を用いることにより、発光効率が向上した表示装置が得られた。
≪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、厚さ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7及び図8に示すような照明装置を形成することができる。
図7は、照明装置の概略図を示し、本発明の照明装置内の有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている(なお、ガラスカバーでの封止作業は、照明装置内の有機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8は、照明装置の断面図を示し、図8において、105は陰極、106は有機EL層、107は透明電極付きガラス基板を示す。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。
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、厚さ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7及び図8に示すような照明装置を形成することができる。
図7は、照明装置の概略図を示し、本発明の照明装置内の有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている(なお、ガラスカバーでの封止作業は、照明装置内の有機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8は、照明装置の断面図を示し、図8において、105は陰極、106は有機EL層、107は透明電極付きガラス基板を示す。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。
《有機EL素子材料》
本発明の有機EL素子材料は、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
本発明の有機EL素子材料は、前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「体積%」を表す。
また、以下に、実施例で使用する化合物の構造式を示す。
また、以下に、実施例で使用する化合物の構造式を示す。
[実施例1]
《有機EL素子101の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
《有機EL素子101の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HI−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒でITO透明電極上に蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を形成した。
次いで、HT−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物1とBD−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、HB−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚45nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子101を作製した。
次いで、HT−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物1とBD−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、HB−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚45nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子101を作製した。
有機EL素子101の作製後、有機EL素子101の非発光面を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下にてガラスケースで覆い、厚さ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、これを前記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、封止して、図7及び図8に示すような構成からなる照明装置を作製し、これをサンプルとした。
《有機EL素子102〜113の作製》
有機EL素子101の作製において、ホスト化合物である比較化合物1を表1に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子102〜113及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子101の作製において、ホスト化合物である比較化合物1を表1に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子102〜113及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子101〜113の評価》
各サンプルについて下記の評価を行った。評価結果は、表1に示す。
各サンプルについて下記の評価を行った。評価結果は、表1に示す。
(1)発光効率の評価
有機EL素子を室温(25℃)、2.5mA/cm2の定電流条件下による通電を行い、発光開始直後の発光輝度(L0)[cd/m2]を測定することにより、外部取り出し量子効率(η)を算出した。
ここで、発光輝度の測定はCS−2000(コニカミノルタ製)を用いて行い、外部取り出し量子効率は有機EL素子101を100とする相対値で表した。
なお、外部取り出し量子効率(相対値)の値が大きいほうが、外部取り出し量子効率に優れ、発光効率が高いことを示す。
有機EL素子を室温(25℃)、2.5mA/cm2の定電流条件下による通電を行い、発光開始直後の発光輝度(L0)[cd/m2]を測定することにより、外部取り出し量子効率(η)を算出した。
ここで、発光輝度の測定はCS−2000(コニカミノルタ製)を用いて行い、外部取り出し量子効率は有機EL素子101を100とする相対値で表した。
なお、外部取り出し量子効率(相対値)の値が大きいほうが、外部取り出し量子効率に優れ、発光効率が高いことを示す。
(2)半減寿命の評価
下記に示す測定方法に従って、半減寿命の評価を行った。
各有機EL素子を初期輝度4000cd/m2を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の1/2になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。なお、半減寿命は有機EL素子101を100とする相対値で表した。
なお、半減寿命(相対値)の値が大きいほうが、長寿命であることを示す。
下記に示す測定方法に従って、半減寿命の評価を行った。
各有機EL素子を初期輝度4000cd/m2を与える電流で定電流駆動して、初期輝度の1/2になる時間を求め、これを半減寿命の尺度とした。なお、半減寿命は有機EL素子101を100とする相対値で表した。
なお、半減寿命(相対値)の値が大きいほうが、長寿命であることを示す。
(3)耐熱性の評価
有機EL素子を高温条件下(約50±2℃)の恒温槽に入れ、「(2)半減寿命」において説明した半減寿命の測定方法と同条件で半減寿命の評価を行い、下記式を用いて耐熱性(%)を算出した。
耐熱性(%)=((高温条件下での半減寿命)/(室温での半減寿命))×100
表1には有機EL素子101を100とする相対値で表した。
なお、耐熱性(相対値)の値が大きいほうが、耐熱性に優れていることを示す。
有機EL素子を高温条件下(約50±2℃)の恒温槽に入れ、「(2)半減寿命」において説明した半減寿命の測定方法と同条件で半減寿命の評価を行い、下記式を用いて耐熱性(%)を算出した。
耐熱性(%)=((高温条件下での半減寿命)/(室温での半減寿命))×100
表1には有機EL素子101を100とする相対値で表した。
なお、耐熱性(相対値)の値が大きいほうが、耐熱性に優れていることを示す。
表1から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例2]
《有機EL素子201の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
《有機EL素子201の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HI−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒でITO透明電極上に蒸着し、層厚10nmの正孔注入層を形成した。
次いで、HT−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物1とBD−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚30nmの発光層を形成した。
次いで、HB−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚45nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子201を作製した。
次いで、HT−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物1とBD−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚30nmの発光層を形成した。
次いで、HB−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚45nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子201を作製した。
有機EL素子201の作製後、有機EL素子201の非発光面を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下にてガラスケースで覆い、厚さ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、これを前記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、封止して、図7及び図8に示すような構成からなる照明装置を作製し、これをサンプルとした。
《有機EL素子202〜209の作製》
有機EL素子201の作製において、ホスト化合物である比較化合物1を表2に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子202〜209及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子201の作製において、ホスト化合物である比較化合物1を表2に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子202〜209及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子201〜209の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子201の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表2に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子201の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表2に示す。
表2から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、Xが、酸素(O)原子又は硫黄(S)原子であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、Xが、酸素(O)原子又は硫黄(S)原子であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例3]
《有機EL素子301の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
《有機EL素子301の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HI−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒でITO透明電極上に蒸着し、層厚20nmの正孔注入層を形成した。
次いで、HT−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚20nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物2とBD−3の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚30nmの発光層を形成した。
次いで、HB−3を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚40nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子301を作製した。
次いで、HT−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚20nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物2とBD−3の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚30nmの発光層を形成した。
次いで、HB−3を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚40nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子301を作製した。
有機EL素子301の作製後、有機EL素子301の非発光面を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下にてガラスケースで覆い、厚さ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、これを前記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、封止して、図7及び図8に示すような構成からなる照明装置を作製し、これをサンプルとした。
《有機EL素子302〜308の作製》
有機EL素子301の作製において、ホスト化合物である比較化合物2を表3に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子302〜308及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子301の作製において、ホスト化合物である比較化合物2を表3に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子302〜308及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子301〜308の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子301の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表3に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子301の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表3に示す。
表3から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、環Aが、カルバゾール環であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、環Aが、カルバゾール環であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例4]
《有機EL素子401の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウム・スズ酸化物)を120nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を用い、3000rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、200℃にて1時間乾燥し、層厚20nmの正孔注入層を設けた。
次に、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
《有機EL素子401の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウム・スズ酸化物)を120nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を用い、3000rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、200℃にて1時間乾燥し、層厚20nmの正孔注入層を設けた。
次に、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HT−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で正孔注入層上に蒸着し、層厚20nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物3とBD−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、ET−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚40nmの電子輸送層を形成した。
その上に、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子401を作製した。
次いで、比較化合物3とBD−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、ET−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚40nmの電子輸送層を形成した。
その上に、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子401を作製した。
有機EL素子401の作製後、有機EL素子401の非発光面を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下にてガラスケースで覆い、厚さ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、これを前記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、封止して、図7及び図8に示すような構成からなる照明装置を作製し、これをサンプルとした。
≪有機EL素子402〜408の作製≫
有機EL素子401の作製において、ホスト化合物である比較化合物3を表4に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子402〜408及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子401の作製において、ホスト化合物である比較化合物3を表4に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子402〜408及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
≪有機EL素子401〜408の評価≫
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子401の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表4に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子401の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表4に示す。
表4から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、環Aが、ベンズイミダゾール環であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、環Aが、ベンズイミダゾール環であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例5]
《有機EL素子501の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウム・スズ酸化物)を120nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を用い、3000rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、200℃にて1時間乾燥し、層厚20nmの正孔注入層を設けた。
次に、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
《有機EL素子501の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウム・スズ酸化物)を120nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(PEDOT/PSS、Bayer社製、Baytron P Al 4083)を純水で70%に希釈した溶液を用い、3000rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した後、200℃にて1時間乾燥し、層厚20nmの正孔注入層を設けた。
次に、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HT−4の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で正孔注入層上に蒸着し、層厚20nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物4とBD−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、HB−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−3を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子501を作製した。
次いで、比較化合物4とBD−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、HB−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの第一電子輸送層を形成した。
さらにその上に、ET−3を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの第二電子輸送層を形成した。
その後、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子501を作製した。
有機EL素子501の作製後、有機EL素子501の非発光面を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下にてガラスケースで覆い、厚さ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、これを前記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、封止して、図7及び図8に示すような構成からなる照明装置を作製し、これをサンプルとした。
《有機EL素子502〜508の作製》
有機EL素子501の作製において、ホスト化合物である比較化合物4を表5に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子502〜508及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子501の作製において、ホスト化合物である比較化合物4を表5に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子502〜508及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子501〜508の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子501の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表5に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子501の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表5に示す。
表5から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)が、一般式(2)で表される構造を有する化合物であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)が、一般式(2)で表される構造を有する化合物であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例6]
《有機EL素子601の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
《有機EL素子601の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用の抵抗加熱ボートの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。前記抵抗加熱ボートはモリブデン製又はタングステン製を用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HI−1の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒でITO透明電極上に蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を形成した。
次いで、HT−3を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物1とBD−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、ET−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚40nmの電子輸送層を形成した。
さらにその上に、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子601を作製した。
次いで、HT−3を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、比較化合物1とBD−2の入った抵抗加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.1nm/秒、0.01nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着し、層厚40nmの発光層を形成した。
次いで、ET−2を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚40nmの電子輸送層を形成した。
さらにその上に、フッ化リチウムを層厚0.5nmになるよう蒸着した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子601を作製した。
有機EL素子601の作製後、有機EL素子601の非発光面を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下にてガラスケースで覆い、厚さ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、これを前記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、封止して、図7及び図8に示すような構成からなる照明装置を作製し、これをサンプルとした。
《有機EL素子602〜609の作製》
有機EL素子601の作製において、ホスト化合物である比較化合物1を表6に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子602〜609及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子601の作製において、ホスト化合物である比較化合物1を表6に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子602〜609及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子601〜609の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子601の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表6に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子601の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表6に示す。
表6から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、一般式(3)で表される構造を有する化合物であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、一般式(3)で表される構造を有する化合物であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例7]
《有機EL素子701の作製》
実施例6の有機EL素子601の作製において、HT−3の代わりにHT−2を用い、比較化合物1の代わりに比較化合物2を用い、BD−2の代わりにBD−4を用い、ET−2の代わりにET−3を用いた以外は同様にして、有機EL素子701及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子701の作製》
実施例6の有機EL素子601の作製において、HT−3の代わりにHT−2を用い、比較化合物1の代わりに比較化合物2を用い、BD−2の代わりにBD−4を用い、ET−2の代わりにET−3を用いた以外は同様にして、有機EL素子701及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子702〜709の作製》
有機EL素子701の作製において、ホスト化合物である比較化合物2を表7に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子702〜709及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子701の作製において、ホスト化合物である比較化合物2を表7に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子702〜709及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子701〜709の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性については、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子701の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表7に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性については、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子701の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表7に示す。
表7から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、n及びmが、それぞれ2以下の整数(ただし、nとmがともに0になることはない。)であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、n及びmが、それぞれ2以下の整数(ただし、nとmがともに0になることはない。)であるとき、特に発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
[実施例8]
《有機EL素子801の作製》
実施例2の有機EL素子201の作製において、HT−2の代わりにHT−3を用い、比較化合物1の代わりに比較化合物3を用い、BD−2の代わりにBD−3を用い、HB−2の代わりにHB−3を用い、ET−2の代わりにET−3を用いた以外は同様にして、有機EL素子801及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子801の作製》
実施例2の有機EL素子201の作製において、HT−2の代わりにHT−3を用い、比較化合物1の代わりに比較化合物3を用い、BD−2の代わりにBD−3を用い、HB−2の代わりにHB−3を用い、ET−2の代わりにET−3を用いた以外は同様にして、有機EL素子801及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子802〜809の作製》
有機EL素子801の作製において、ホスト化合物である比較化合物3を表8に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子802〜809及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子801の作製において、ホスト化合物である比較化合物3を表8に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子802〜809及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子801〜809の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子801の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表8に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子801の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表8に示す。
表8から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、一般式(1)において、R1及びR2の少なくとも一方のアルキル基が、アルキル基の置換位置によらず、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性が高くなることがわかった。
また、一般式(1)において、R1及びR2の少なくとも一方のアルキル基が、アルキル基の置換位置によらず、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性が高くなることがわかった。
[実施例9]
《有機EL素子901の作製》
実施例2の有機EL素子201の作製において、HT−2の代わりにHT−4を用い、比較化合物1代わりに比較化合物4を用い、BD−2の代わりにBD−4を用い、HB−2の代わりにHB−3を用い、ET−2の代わりにET−4を用いた以外は同様にして、有機EL素子901及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子901の作製》
実施例2の有機EL素子201の作製において、HT−2の代わりにHT−4を用い、比較化合物1代わりに比較化合物4を用い、BD−2の代わりにBD−4を用い、HB−2の代わりにHB−3を用い、ET−2の代わりにET−4を用いた以外は同様にして、有機EL素子901及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子902〜921の作製》
有機EL素子901の作製において、ホスト化合物である比較化合物4を表9に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子902〜921及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子901〜921の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子901の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表9に示す。
有機EL素子901の作製において、ホスト化合物である比較化合物4を表9に記載のホスト化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子902〜921及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子901〜921の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子901の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表9に示す。
表9から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、表1〜表9のとおり、一般式(1)において、R1又はR2に、アルキル基に加えて、他の置換基(ハロゲノ基、シアノ基、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、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)を有しているときも、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性が高くなることがわかった。
また、表1〜表9のとおり、一般式(1)において、R1又はR2に、アルキル基に加えて、他の置換基(ハロゲノ基、シアノ基、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、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)を有しているときも、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性が高くなることがわかった。
[実施例10]
《有機EL素子1001の作製》
実施例4の有機EL素子401の作製において、HT−2の代わりにHT−3を用い、比較化合物3の代わりに比較化合物1を用い、電子輸送層の形成においてET−1の代わりに比較化合物1を用いた以外は同様にして、有機EL素子1001及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子1001の作製》
実施例4の有機EL素子401の作製において、HT−2の代わりにHT−3を用い、比較化合物3の代わりに比較化合物1を用い、電子輸送層の形成においてET−1の代わりに比較化合物1を用いた以外は同様にして、有機EL素子1001及び照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子1002〜1009の作製》
有機EL素子1001の作製において、電子輸送層の形成に用いた比較化合物1を表10に記載の化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子1002〜1009及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
有機EL素子1001の作製において、電子輸送層の形成に用いた比較化合物1を表10に記載の化合物に変更し、それ以外は同様にして、有機EL素子1002〜1009及びこれらの照明装置のサンプルを作製した。
《有機EL素子1001〜1009の評価》
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子1001の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表10に示す。
各サンプルについて、発光効率、半減寿命、及び耐熱性を、実施例1と同様の方法で評価し、それぞれ有機EL素子1001の各特性値を100とする相対値で表した。
評価結果を表10に示す。
表10から明らかなとおり、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、比較例の有機EL素子に比べ、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れていることがわかった。
また、実施例1から実施例9までは、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を発光層に含有させたときの実施例であり、実施例10は、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を電子輸送層に含有させたときの実施例である。また、当然、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を、発光層や電子輸送層以外の有機層に含有させたときであっても、本発明の効果を得ることができると期待できる。このように、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物は、有機層のうち少なくとも1層に含有されていればよい。
また、実施例1から実施例9までは、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を発光層に含有させたときの実施例であり、実施例10は、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を電子輸送層に含有させたときの実施例である。また、当然、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物を、発光層や電子輸送層以外の有機層に含有させたときであっても、本発明の効果を得ることができると期待できる。このように、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物は、有機層のうち少なくとも1層に含有されていればよい。
[実施例11]
《有機EL素子1101の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HI−1の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒でITO透明電極上に蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を形成した。
《有機EL素子1101の作製》
50mm×50mm、厚さ0.7mmのガラス基板上に、陽極としてITO(インジウムチンオキシド)を150nmの厚さで成膜し、パターニングを行った後、このITO透明電極を付けた透明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分間行った後、この透明基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。
真空蒸着装置内の蒸着用るつぼの各々に、各層の構成材料を、各々素子作製に最適の量を充填した。蒸着用るつぼはモリブデン製又はタングステン製の抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。
真空度1×10−4Paまで減圧した後、HI−1の入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒でITO透明電極上に蒸着し、層厚15nmの正孔注入層を形成した。
次いで、HT−5を同様にして蒸着し、層厚70nmの正孔輸送層を形成した。
次いで、ホスト化合物HS−53、リン光発光性化合物GD−1、リン光発光性化合物RD−1が、それぞれ88%、10%、2%の体積%になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚15nmの第1発光層を形成した。
次いで、本発明に係る一般式(I)で表される構造を有する化合物HS−53、リン光発光性化合物BD−4が、それぞれ90%、10%の体積%になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚20nmの第2発光層を形成した。
次いで、ホスト化合物HS−53、リン光発光性化合物GD−1、リン光発光性化合物RD−1が、それぞれ88%、10%、2%の体積%になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚15nmの第1発光層を形成した。
次いで、本発明に係る一般式(I)で表される構造を有する化合物HS−53、リン光発光性化合物BD−4が、それぞれ90%、10%の体積%になるように蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚20nmの第2発光層を形成した。
次いで、化合物HB−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚5nmの正孔阻止層を形成した。その後、化合物ET−1を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚45nmの電子輸送層を形成した。さらに、フッ化カリウムを層厚2.0nmで形成した後に、アルミニウム100nmを蒸着して陰極を形成した。
上記素子の非発光面側を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下、缶状ガラスカバーで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子1101を作製した。
また、有機EL素子1101を用いて図7及び図8に示すような照明装置を形成して通電したところ、白色の発光が得られ、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物をホスト化合物として用いた有機EL素子は、照明装置として利用可能なことがわかった。
上記素子の非発光面側を、純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下、缶状ガラスカバーで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子1101を作製した。
また、有機EL素子1101を用いて図7及び図8に示すような照明装置を形成して通電したところ、白色の発光が得られ、本発明に係る一般式(1)で表される構造を有する化合物をホスト化合物として用いた有機EL素子は、照明装置として利用可能なことがわかった。
[実施例12]
《有機ELフルカラー表示装置の作製》
図9は、有機ELフルカラー表示装置の概略構成図を示す。
ガラス基板201上に、陽極としてITO透明電極202を100nm成膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)に100μmのピッチでパターニングを行った後(図9(a)参照)、このガラス基板201上であってITO透明電極202の間に非感光性ポリイミドの隔壁203(幅20μm、厚さ2.0μm)をフォトリソグラフィーで形成した(図9(b)参照)。
《有機ELフルカラー表示装置の作製》
図9は、有機ELフルカラー表示装置の概略構成図を示す。
ガラス基板201上に、陽極としてITO透明電極202を100nm成膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)に100μmのピッチでパターニングを行った後(図9(a)参照)、このガラス基板201上であってITO透明電極202の間に非感光性ポリイミドの隔壁203(幅20μm、厚さ2.0μm)をフォトリソグラフィーで形成した(図9(b)参照)。
ITO透明電極202上であって隔壁203同士の間に下記組成の正孔注入層組成物を、インクジェットヘッド(エプソン社製;MJ800C)を用いて吐出注入し、紫外光を200秒間照射し、60℃、10分間の乾燥処理により、層厚40nmの正孔注入層204を設けた(図9(c)参照)。
この正孔注入層204上に、各々下記組成の青色発光層組成物、緑色発光層組成物、赤色発光層組成物を、同様にインクジェットヘッドを使用して吐出注入し、60℃、10分間乾燥処理し、各色の発光層205B、205G、205Rを設けた(図9(d)参照)。
この正孔注入層204上に、各々下記組成の青色発光層組成物、緑色発光層組成物、赤色発光層組成物を、同様にインクジェットヘッドを使用して吐出注入し、60℃、10分間乾燥処理し、各色の発光層205B、205G、205Rを設けた(図9(d)参照)。
(正孔注入層組成物)
HT−5:20質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(青色発光層組成物)
HS−53:0.80質量部
BD−4:0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(緑色発光層組成物)
HS−53:0.70質量部
GD−1:0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(赤色発光層組成物)
HS−53:0.70質量部
RD−1:0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
HT−5:20質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(青色発光層組成物)
HS−53:0.80質量部
BD−4:0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(緑色発光層組成物)
HS−53:0.70質量部
GD−1:0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(赤色発光層組成物)
HS−53:0.70質量部
RD−1:0.04質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
次に、各発光層205B、205G、205Rを覆うように電子輸送材料(ET−1)を蒸着して層厚45nmの電子輸送層(図示略)を設け、更にフッ化リチウムを蒸着して層厚0.5nmの電子注入層(図示略)を設け、Alを蒸着して層厚130nmの陰極206を設けて有機EL素子を作製した(図9(e)参照)。
作製した有機EL素子はそれぞれ電極に電圧を印加することにより青色、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わかった。
作製した有機EL素子はそれぞれ電極に電圧を印加することにより青色、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わかった。
以上のように、本発明によれば、発光効率が高く、長寿命であり、耐熱性に優れた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を提供することができる。
また、ウェットプロセスにより成膜された有機層に、一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有させることが有用であることがわかった。
また、ウェットプロセスにより成膜された有機層に、一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有させることが有用であることがわかった。
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 コンデンサー
101 照明装置内の有機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
201 ガラス基板
202 ITO透明電極
203 隔壁
204 正孔注入層
205B、205G、205R 各色の発光層
A 表示部
B 制御部
C 配線部
L 発光光
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 コンデンサー
101 照明装置内の有機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
201 ガラス基板
202 ITO透明電極
203 隔壁
204 正孔注入層
205B、205G、205R 各色の発光層
A 表示部
B 制御部
C 配線部
L 発光光
Claims (10)
- 陽極と陰極の間に少なくとも1層の有機層を挟持し、前記有機層のうち少なくとも1層が発光層を含む有機層である有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記少なくとも1層の有機層が下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
〔一般式(1)中、Xは、酸素(O)原子、硫黄(S)原子又はNR基を表す。Rは、水素(H)原子又は置換基を表す。環Aは、少なくとも一つの窒素(N)原子を有し、5員環又は6員環の組み合わせで構成される、縮合した芳香族複素環を表す。R1及びR2は、それぞれ、ハロゲノ基、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、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し、さらに置換基を有していてもよい。ただし、R1及びR2の少なくとも一方は、炭素数2以上の1級又は2級アルキル基である。R1は、Xを含む芳香族縮合環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。R2は、環Aの芳香族複素環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。nは、0以上7以下の整数を表す。mは、0以上の整数を表す。ただし、nとmがともに0になることはない。また、nとmがともに2以上の場合は、複数のR1及びR2は同じでも異なっていても良い。〕 - 前記一般式(1)におけるXが、酸素(O)原子又は硫黄(S)原子を表すことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記一般式(1)におけるR1及びR2の1級又は2級アルキル基の炭素数が、2〜20の範囲内の整数であることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記一般式(1)における環Aが、カルバゾール環を表すこと特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記一般式(1)における環Aが、ベンズイミダゾール環を表すことを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有する有機層が、発光層であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 白色に発光することを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子材料。
〔一般式(1)中、Xは、酸素(O)原子、硫黄(S)原子又はNR基を表す。Rは、水素(H)原子又は置換基を表す。環Aは、少なくとも一つの窒素(N)原子を有し、5員環又は6員環の組み合わせで構成される、縮合した芳香族複素環を表す。R1及びR2は、それぞれ、ハロゲノ基、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、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し、さらに置換基を有していてもよい。ただし、R1及びR2の少なくとも一方は、炭素数2以上の1級又は2級アルキル基である。R1は、Xを含む芳香族縮合環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。R2は、環Aの芳香族複素環上の置換可能な任意の箇所において、置換することができる。nは、0以上7以下の整数を表す。mは、0以上の整数を表す。ただし、nとmがともに0になることはない。また、nとmがともに2以上の場合は、複数のR1及びR2は同じでも異なっていても良い。〕
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