説明

有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置

【課題】高い発光輝度を示し、且つ、低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた照明装置、表示装置を提供する。
【解決手段】陽極と陰極の間に、複数の有機化合物層が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、複数の有機化合物層のうちの1層はリン光発光性化合物を含有した発光層であり、また他の1層は電子輸送層であり、複数の有機化合物層のうちのいずれかの1層には一般式(1)で表され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)
(Ar1)n1−Y1

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、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(以下、ELDという)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(以下、有機EL素子ともいう)が挙げられる。
【0003】
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EL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、更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。
【0004】
しかしながら、今後の実用化に向けた有機EL素子においては、更に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。
【0005】
特許第3093796号公報では、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体また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。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(例えば、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(例えば、特開平3−255190号公報)等が知られている。
【0006】
上記文献に開示されている技術では、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。
【0007】
ところが、プリンストン大より励起三重項からのリン光発光を用いる有機EL素子の報告(M.A.Baldo et al.,Nature、395巻、151〜154頁(1998年))がされて以来、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。
【0008】
例えば、M.A.Baldo et al.,Nature、403巻、17号、750〜753頁(2000年)、また米国特許第6,097,147号明細書等にも開示されている。
【0009】
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4倍となり、冷陰極管とほぼ同等の性能が得られる可能性があることから照明用途としても注目されている。
【0010】
例えば、S.Lamansky et al.,J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)等においては、多くの化合物がイリジウム錯体系等重金属錯体を中心に合成検討されている。
【0011】
また、前述のM.A.Baldo et al.,Nature,403巻、17号、750〜753頁(2000年)においては、ドーパントとして、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウムを用いた検討がされている。
【0012】
中心金属をイリジウムの代わりに、白金としたオルトメタル化錯体も注目されている。この種の錯体に関しては、配位子に特徴を持たせた例が多数知られている。
【0013】
これらリン光発光性ドーパントのホスト化合物として、CBP、m−CPに代表されるカルバゾール誘導体がよく知られている(例えば、国際公開第03/80760号パンフレット、国際公開第04/74399号パンフレット等)。
【0014】
特に青発光のホスト化合物としては、バンドギャップの大きなm−CPやその誘導体が知られている。
【0015】
一方、正孔阻止層(エキシトン阻止層)の導入により高い発光輝度を得る技術も開示されている。例えば、パイオニア社により、ある種のアルミニウム錯体を使用する例、フッ素置換化合物を用いることにより、高効率な発光を達成している(例えば、特許文献1参照)。
【0016】
ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体を電子輸送材料に使用する例が開示されている(例えば、特許文献2及び3参照)。また、ピリジン誘導体を電子輸送材料に使用する例が開示されている(例えば、特許文献4及び5参照。)。
【0017】
しかしながら、実用される有機エレクトロルミネッセンス素子としてはまだ、不十分であり、その改善が要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0018】
【特許文献1】特開2002−8860号公報
【特許文献2】国際公開第06/103909号パンフレット
【特許文献3】特開2003−45662号公報
【特許文献4】特開平4−68076号公報
【特許文献5】米国特許第5,077,142号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0019】
本発明の目的は、高い発光輝度を示し、且つ、低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた照明装置、表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0020】
本発明の上記目的は下記の構成により達成された。
【0021】
1.陽極と陰極の間に、複数の有機化合物層が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、複数の有機化合物層のうちの1層はリン光発光性化合物を含有する発光層であり、また他の1層は電子輸送層であり、該電子輸送層が下記一般式(1)で表され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。
【0022】
一般式(1)
(Ar1)n1−Y1
〔式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は下記一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。〕
【0023】
【化1】

【0024】
〔式中、Xは、−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は、−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1〜4の整数を表す。〕
2.前記一般式(1)のn1が2以上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。
【0025】
3.前記一般式(A)のY2が単なる結合手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。
【0026】
4.前記一般式(A)のn2が1または2を表すことを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0027】
5.前記一般式(A)のXが−N(R)−を表し、且つ、RがY1との連結部位を表すか、またはE3が−C(R1)=を表し、且つ、R1がY1との連結部位を表すことを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0028】
6.前記一般式(1)のY1が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことを特徴とする前記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。
【0029】
7.前記3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基が、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基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。
【0030】
8.前記一般式(A)のE1〜E8のうち6つ以上が−C(R1)=で表される基を表すことを特徴とする前記1〜7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0031】
9.前記一般式(A)のY3が6員の芳香族環から導出される基を表すことを特徴とする前記1〜8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0032】
10.前記一般式(A)のY4が6員の芳香族環から導出される基を表すことを特徴とする前記1〜9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0033】
11.前記一般式(A)のY4がN原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すことを特徴とする前記1〜10のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0034】
12.前記一般式(A)のY4がピリジン環を表すことを特徴とする前記11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0035】
13.前記一般式(A)のY3がベンゼン環から導出される基を表すことを特徴とする前記1〜12のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0036】
14.前記一般式(1)で表される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。
【0037】
【化2】

【0038】
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6〜Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
15.前記一般式(2)のY5が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことを特徴とする前記14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0039】
16.前記3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基が、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基を表す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。
【0040】
17.前記一般式(2)のE51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることを特徴とする前記14〜16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。
【0041】
18.前記一般式(2)のY7及びY9が、各々N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すことを特徴とする前記14〜17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。
【0042】
19.前記一般式(2)のY7及びY9が、各々ピリジン環から導出される基を表すことを特徴とする前記18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0043】
20.前記一般式(2)のY6及びY8が、各々ベンゼン環から導出される基を表すことを特徴とする前記14〜19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。
【0044】
21.前記一般式(2)のn3及びn4が、各々1〜2の整数を表し、n3+n4は2以上の整数を表すことを特徴とする前記14〜20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。
【0045】
22.前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物を表すことを特徴とする前記14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0046】
【化3】

【0047】
〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66、E71〜E88は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71〜E79の少なくとも1つ及びE80〜E88の少なくとも1つは−N=を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
23.前記一般式(3)のY5が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことを特徴とする前記22に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0048】
24.前記3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基が、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基を表すことを特徴とする前記23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0049】
25.前記一般式(3)のE51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることを特徴とする前記22〜24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。
【0050】
26.前記一般式(3)のE75〜E79の少なくとも1つ及びE84〜E88の少なくとも1つが−N=を表すことを特徴とする前記22〜25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。
【0051】
27.前記一般式(3)のE75〜E79のいずれか1つ及びE84〜E88のいずれか1つが−N=を表すことを特徴とする前記26に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0052】
28.前記一般式(3)のE71〜E74及びE80〜E83が、各々−C(R3)=で表されることを特徴とする前記22〜27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。
【0053】
29.前記一般式(3)において、n3及びn4が、各々1〜2の整数を表し、n3+n4は2以上の整数を表すことを特徴とする前記22〜28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。
【0054】
30.前記リン光発光性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1〜29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。
【0055】
【化4】

【0056】
〔式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ−Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕
31.前記一般式(4)で表される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30に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0057】
【化5】

【0058】
〔式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は−C(R01)=C(R02)−、−N=C(R02)−、−C(R01)=N−または−N=N−を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕
32.前記M1がイリジウムを表すことを特徴とする前記30または31に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【0059】
33.前記電子輸送層が湿式法(ウェットプロセス)により成膜、形成される工程を経て製造されたことを特徴とする前記1〜32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。
【0060】
34.前記発光層が湿式法(ウェットプロセス)により成膜、形成される工程を経て製造されたことを特徴とする前記1〜33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。
【0061】
35.白色に発光することを特徴とする前記1〜34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。
【0062】
36.前記1〜35のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【0063】
37.前記1〜35のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【0064】
本発明の目的は、発光効率が高く、発光寿命が長く、且つ、低駆動電圧の有機エレクトロルミネッセンス素子、及び該素子を用いた照明装置、表示装置を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【0065】
【図1】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。
【図2】表示部Aの模式図である。
【図3】画素の模式図である。
【図4】パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。
【図5】照明装置の概略図である。
【図6】照明装置の模式図である。
【図7】有機ELフルカラー表示装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0066】
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、請求項1〜37のいずれか1項に規定の構成にすることにより、発光効率が高く、発光寿命が長く、且つ、低駆動電圧(電圧上昇率が低いともいう)である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。
【0067】
更に、前記特性を示す、有機EL素子を用いて、高輝度の表示装置、照明装置を得ることができた。
【0068】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について順次説明する。
【0069】
本発明者等は、従来、電子輸送材料として知られている、ピリジン誘導体やピリミジン誘導体等の複素環誘導体の分子構造を鋭意検討の結果、前記一般式(1)で表される化合物の少なくとも1種を用いることにより、発光効率が高く、発光寿命が長く、且つ、低駆動電圧(電圧上昇率が低いともいう)である有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子とも言う)、及び該有機EL素子を有する照明装置や表示装置を提供できることを見いだした。
【0070】
併せて、上記の化合物を組み合わせることにより、高効率なフルカラー画像表示装置を得ることができた。
【0071】
本発明の有機EL素子は、陽極と陰極の間に、複数の有機化合物層が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、複数の有機化合物層のうちの1層はリン光発光性化合物を含有した発光層であり、また他の1層は電子輸送層であり、該電子輸送層が上記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。
【0072】
本発明の有機EL素子を構成する電子輸送層が上記一般式(1)で表される化合物を含有することが、本発明に記載の効果を得るための必須要件である。
【0073】
また、本発明に係る一般式(1)で表される化合物は、電子輸送性が高いため、発光ホストのように正孔と電子の両方を輸送するバイポーラー性の層(例えば、発光層である)に使用するには、キャリアの輸送バランス等の点から不向きである。
【0074】
尚、発光層、電子輸送層等、本発明の有機EL素子の構成層については、後述する有機EL素子の構成層のところで詳細に説明する。
【0075】
《一般式(1)で表される化合物》
本発明に係る一般式(1)で表される化合物について説明する。
【0076】
一般式(1)において、Y1で表される置換基の例としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、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任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基、ピペリジル基(ピペリジニル基ともいう)、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、リン酸エステル基(例えば、ジヘキシルホスホリル基等)、亜リン酸エステル基(例えばジフェニルホスフィニル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。
【0077】
これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
【0078】
一般式(1)において、Y1で表されるn1価の連結基としては、具体的には、2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基等が挙げられる。
【0079】
一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基としては、アルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、2,2,4−トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基(例えば、1,6−シクロヘキサンジイル基等)、シクロペンチレン基(例えば、1,5−シクロペンタンジイル基など)等)、アルケニレン基(例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、1−メチルビニレン基、1−メチルプロペニレン基、2−メチルプロペニレン基、1−メチルペンテニレン基、3−メチルペンテニレン基、1−エチルビニレン基、1−エチルプロペニレン基、1−エチルブテニレン基、3−エチルブテニレン基等)、アルキニレン基(例えば、エチニレン基、1−プロピニレン基、1−ブチニレン基、1−ペンチニレン基、1−ヘキシニレン基、2−ブチニレン基、2−ペンチニレン基、1−メチルエチニレン基、3−メチル−1−プロピニレン基、3−メチル−1−ブチニレン基等)、アリーレン基(例えば、o−フェニレン基、p−フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジイル基、3,3’−ビフェニルジイル基、3,6−ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等)、ヘテロアリーレン基(例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す)、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される2価の基等)、酸素や硫黄などのカルコゲン原子、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基等(ここで、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、好ましくはN、O及びSから選択されたヘテロ原子を、縮合環を構成する元素として含有する芳香族複素縮合環であることが好ましく、具体的には、アクリジン環、ベンゾキノリン環、カルバゾール環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、カルボリン環、サイクラジン環、キンドリン環、テペニジン環、キニンドリン環、トリフェノジチアジン環、トリフェノジオキサジン環、フェナントラジン環、アントラジン環、ペリミジン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の任意の一つが窒素原子で置き換わったものを表す)、フェナントロリン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ナフトフラン環、ナフトチオフェン環、ベンゾジフラン環、ベンゾジチオフェン環、ナフトジフラン環、ナフトジチオフェン環、アントラフラン環、アントラジフラン環、アントラチオフェン環、アントラジチオフェン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、チオファントレン環(ナフトチオフェン環)等)が挙げられる。
【0080】
一般式(1)において、Y1で表される3価の連結基としては、例えば、エタントリイル基、プロパントリイル基、ブタントリイル基、ペンタントリイル基、ヘキサントリイル基、ヘプタントリイル基、オクタントリイル基、ノナントリイル基、デカントリイル基、ウンデカントリイル基、ドデカントリイル基、シクロヘキサントリイル基、シクロペンタントリイル基、ベンゼントリイル基、ナフタレントリイル基、ピリジントリイル基、カルバゾールトリイル基等が挙げられる。
【0081】
一般式(1)において、Y1で表される4価の連結基としては、上記の3価の基に更にひとつ結合基がついたものであり、例えば、プロパンジイリデン基、1,3−プロパンジイル−2−イリデン基、ブタンジイリデン基、ペンタンジイリデン基、ヘキサンジイリデン基、ヘプタンジイリデン基、オクタンジイリデン基、ノナンジイリデン基、デカンジイリデン基、ウンデカンジイリデン基、ドデカンジイリデン基、シクロヘキサンジイリデン基、シクロペンタンジイリデン基、ベンゼンテトライル基、ナフタレンテトライル基、ピリジンテトライル基、カルバゾールテトライル基等が挙げられる。
【0082】
尚、上記の2価の連結基、3価の連結基、4価の連結基は、各々更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有していても良い。
【0083】
一般式(1)で表される化合物の好ましい態様としては、Y1が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を表すことが好ましく、該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環としては、ジベンゾフラン環またはジベンゾチオフェン環が好ましい。また、n1が2以上であることが好ましい。
【0084】
更に、一般式(1)で表される化合物は、分子内に上記の3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。
【0085】
また、Y1がn1価の連結基を表す場合、一般式(1)で表される化合物の三重項励起エネルギーを高く保つために、Y1は非共役であることが好ましく、更に、Tg(ガラス転移点、ガラス転移温度ともいう)を向上させる点から、芳香環(芳香族炭化水素環+芳香族複素環)で構成されていることが好ましい。
【0086】
ここで、非共役とは、連結基が単結合(一重結合ともいう)と二重結合の繰り返しによって表記できないか、または連結基を構成する芳香環同士の共役が立体的に切断されている場合を意味する。
【0087】
(一般式(A)で表される基)
一般式(1)において、Ar1は、上記一般式(A)で表される基を表す。
【0088】
一般式(A)のXで表される−N(R)−または−Si(R)(R’)−において、更に、E1〜E8で表される−C(R1)=において、R、R’及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0089】
一般式(A)において、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。
【0090】
一般式(A)において、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の形成に用いられる5員または6員の芳香族環としては、ベンゼン環、オキサゾール環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
【0091】
更に、Y3及びY4で各々表される5員または6員の芳香族環から導出される基の少なくとも一方は、環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すが、該環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環としては、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ジアジン環、トリアジン環、イミダゾール環、イソオキサゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
【0092】
(Y3で表される基の好ましい態様)
一般式(A)において、Y3で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、更に好ましくは、ベンゼン環から導出される基である。
【0093】
(Y4で表される基の好ましい態様)
一般式(A)において、Y4で表される基としては、上記6員の芳香族環から導出される基であることが好ましく、更に好ましくは、窒素原子を環構成原子と含む芳香族複素環から導出される基であり、特に好ましくは、Y4がピリジン環から導出される基であることである。
【0094】
(一般式(A)で表される基の好ましい態様)
一般式(A)で表される基の好ましい態様としては、下記一般式(A−1)、(A−2)、(A−3)または(A−4)のいずれかで表される基が挙げられる。
【0095】
【化6】

【0096】
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E11〜E20は、−C(R2)=または−N=を表し、少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表す。但し、E11、E12の少なくとも1つは−C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
【0097】
【化7】

【0098】
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E21〜E25は−C(R2)=または−N=を表し、E26〜E30は−C(R2)=、−N=、−O−、−S−または−Si(R3)(R4)−を表し、E21〜E30の少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E21またはE22の少なくとも1つは−C(R2)=を表し、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
【0099】
【化8】

【0100】
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E31〜E35は−C(R2)=、−N=、−O−、−S−または−Si(R3)(R4)−を表し、E36〜E40は−C(R2)=または−N=を表し、E31〜E40の少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E32またはE33の少なくとも1つは−C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
【0101】
【化9】

【0102】
式中、Xは−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。E41〜E50は−C(R2)=、−N=、−O−、−S−または−Si(R3)(R4)−を表し、少なくとも1つは−N=を表す。R2は、水素原子、置換基または連結部位を表し、R3及びR4は水素原子または置換基を表す。但し、E42またはE43の少なくとも1つは−C(R2)=で表され、R2は連結部位を表す。n2は1〜4の整数を表す。*は、上記一般式(1)のY1との連結部位を表す。
【0103】
以下、一般式(A−1)〜(A−4)のいずれかで表される基について説明する。
【0104】
一般式(A−1)〜(A−4)で表される基のいずれかのXで表される−N(R)−または−Si(R)(R’)−において、更に、E1〜E8で表される−C(R1)=において、R、R’及びR1で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0105】
一般式(A−1)〜(A−4)で表される基のいずれかにおいて、Y2で表される2価の連結基としては、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基と同義である。
【0106】
一般式(A−1)のE11〜E20、一般式(A−2)のE21〜E30、一般式(A−3)のE31〜E40、一般式(A−4)のE41〜E50で、各々表される−C(R2)=のR2で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0107】
次に、本発明に係る一般式(1)で表される化合物の更に好ましい態様について説明する。
【0108】
《一般式(2)で表される化合物》
本発明では、上記一般式(1)で表される化合物の中でも、上記一般式(2)で表される化合物が好ましい。以下、一般式(2)で表される化合物について説明する。
【0109】
一般式(2)において、Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基の一例として記載されているアリーレン基、ヘテロアリーレン基と各々同義である。
【0110】
Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。
【0111】
一般式(2)において、E51〜E66で各々表される−C(R3)=のR3で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0112】
一般式(2)において、E51〜E66で各々表される基としては、E51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい。
【0113】
一般式(2)において、Y6〜Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基の形成に用いられる芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
【0114】
更に、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0115】
一般式(2)において、Y6〜Y9は、各々芳香族複素環から導出される基の形成に用いられる芳香族複素環としては、例えば、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
【0116】
更に、前記芳香族炭化水素環は、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0117】
一般式(2)において、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方で表されるN原子を含む芳香族複素環から導出される基の形成に用いられるN原子を含む芳香族複素環としては、例えば、例えば、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、インダゾール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、シンノリン環、キノリン環、イソキノリン環、フタラジン環、ナフチリジン環、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(カルボリン環を構成する炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環を示す)等が挙げられる。
【0118】
一般式(2)において、Y7、Y9で表される基としては、各々ピリジン環から導出される基を表すことが好ましい。
【0119】
また、一般式(2)において、Y6及びY8で表される基としては、各々ベンゼン環から導出される基を表すことが好ましい。
【0120】
更に、本発明に係る一般式(2)で表される化合物の中でも更に好ましい態様について説明する。
【0121】
《一般式(3)で表される化合物》
本発明では、上記一般式(2)で表される化合物の中でも、更に上記一般式(3)で表される化合物が好ましい。以下、一般式(2)で表される化合物について説明する。
【0122】
一般式(3)において、Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基は、一般式(1)において、Y1で表される2価の連結基の一例として記載されているアリーレン基、ヘテロアリーレン基と各々同義である。
【0123】
Y5で表されるアリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基の好ましい態様としては、ヘテロアリーレン基の中でも、3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことが好ましく、また、該3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基としては、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基が好ましい。
【0124】
一般式(3)において、E51〜E66、E71〜E78で各々表される−C(R3)=のR3で表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0125】
一般式(3)において、E51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい。
【0126】
一般式(3)において、E75〜E79の少なくとも1つ及びE84〜E88の少なくとも1つが−N=を表すことが好ましい。
【0127】
更には、一般式(3)において、E75〜E79のいずれか1つ及びE84〜E88のいずれか1つが−N=を表すことが好ましい。
【0128】
また、一般式(3)において、E71〜E74及びE80〜E83が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい態様として挙げられる。
【0129】
更に、一般式(2)または一般式(3)で表される化合物において、E53が−C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましく、更に、E61も同時に−C(R3)=で表され、且つ、R3が連結部位を表すことが好ましい。
【0130】
更に、E75及びE84が−N=で表されることが好ましく、E71〜E74及びE80〜E83が、各々−C(R3)=で表されることが好ましい。
【0131】
以下、本発明に係る一般式(1)、(2)または(3)で表され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。
【0132】
【化10】

【0133】
【化11】

【0134】
【化12】

【0135】
【化13】

【0136】
【化14】

【0137】
【化15】

【0138】
【化16】

【0139】
【化17】

【0140】
【化18】

【0141】
【化19】

【0142】
【化20】

【0143】
【化21】

【0144】
【化22】

【0145】
【化23】

【0146】
【化24】

【0147】
【化25】

【0148】
【化26】

【0149】
【化27】

【0150】
【化28】

【0151】
【化29】

【0152】
【化30】

【0153】
【化31】

【0154】
【化32】

【0155】
【化33】

【0156】
【化34】

【0157】
【化35】

【0158】
【化36】

【0159】
【化37】

【0160】
以下に代表的な化合物の合成例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
【0161】
《化合物5の合成例》
【0162】
【化38】

【0163】
工程1:(中間体1の合成)
窒素雰囲気下、3,6−ジブロモジベンゾフラン(1.0モル)、カルバゾール(2.0モル)、銅粉末(3.0モル)、炭酸カリウム(1.5モル)をDMAc(ジメチルアセトアミド)300ml中に混合し、130℃で24時間撹拌した。反応液を室温まで冷却後、トルエン1lを加え、蒸留水で3回洗浄し、有機層を減圧下に溶媒を留去し、残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(n−ヘプタン:トルエン=4:1〜3:1)にて精製し、中間体1を収率85%で得た。
【0164】
工程2:(中間体2の合成)
室温、大気下で中間体1(0.5モル)をDMF100mlに溶解し、NBS(2.0モル)を加え、一晩室温で撹拌した。得られた沈殿を濾過し、メタノールで洗浄し、中間体2を収率92%で得た。
【0165】
工程3:(化合物5の合成)
窒素雰囲気下、中間体2(0.25モル)、2−フェニルピリジン(1.0モル)、ルテニウム錯体[(η−C)RuCl(0.05モル)、トリフェニルホスフィン(0.2モル)、炭酸カリウム(12モル)をNMP(N−メチル−2−ピロリドン)3l中で混合し、140℃で一晩撹拌した。
【0166】
反応液を室温まで冷却後、ジクロロメタン5lを加え、反応液を濾過した。濾液は減圧下に溶媒を留去し(800Pa、80℃)、(N−メチル−2−ピロリドン)残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィー(CHCl:EtN=20:1〜10:1)にて精製した。
【0167】
各フラクションを集めて溶媒を減圧下に留去後、残渣をジクロロメタンに再び溶解し、水で3回洗浄後した。有機相を無水硫酸マグネシウムで乾燥後、溶媒を減圧下に留去して化合物5を収率68%で得た。
【0168】
次に、代表的な有機EL素子の構成について述べる。
【0169】
《有機EL素子の構成層》
本発明の有機EL素子の構成層について説明する。
【0170】
本発明の有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【0171】
(i)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(vi)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(vii)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層または複数層設けることができる。
【0172】
本発明に係る一般式(1)、(2)または(3)のいずれかで表される化合物は、少なくとも1層の電子輸送層に用いられる。
【0173】
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、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もでき、例えば、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、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。
【0174】
更に、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。更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。
【0175】
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えば、トリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Gaまたは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。
【0176】
その他、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、また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。
【0177】
電子輸送層は上記電子輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子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、好ましくは5nm〜200nmである。電子輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
【0178】
また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
【0179】
本発明においては、このようなn性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【0180】
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。
【0181】
発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、かつ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2nm〜5μmの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは2nm〜200nmの範囲に調整され、特に好ましくは、10nm〜20nmの範囲である。
【0182】
発光層の作製は、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法、インクジェット法等の公知の薄膜化法を適用して差成膜・形成することができる。
【0183】
本発明の有機EL素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント(リン光発光性化合物(リン光発光性ドーパント、リン光発光性化合物等ともいう)や蛍光ドーパント等)の少なくとも1種類とを含有することが好ましい。
【0184】
(ホスト化合物(発光ホスト等ともいう))
本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
【0185】
ここで、本発明においてホスト化合物とは、室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。
【0186】
ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を単独で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
【0187】
また、以下に示すような従来公知の発光ドーパントを併用してもよい。従来公知の低分子化合物でも、繰り返し単位をもつ高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような重合性基を有する低分子化合物(蒸着重合性発光ホスト)でもよい。
【0188】
本発明に併用してもよい公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ発光の長波長化を防ぎ、なお且つ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。
【0189】
以下に、本発明に併用可能なホスト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。
【0190】
【化39】

【0191】
【化40】

【0192】
【化41】

【0193】
【化42】

【0194】
【化43】

【0195】
【化44】

【0196】
【化45】

【0197】
【化46】

【0198】
【化47】

【0199】
【化48】

【0200】
【化49】

【0201】
【化50】

【0202】
【化51】

【0203】
【化52】

【0204】
【化53】

【0205】
公知のホスト化合物の具体例としては、更に、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。
【0206】
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。
【0207】
(発光ドーパント)
本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
【0208】
本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう)、リン光ドーパント(リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう)を用いることができるが、より発光効率の高い有機EL素子を得る観点からは、本発明の有機EL素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント(単に、発光材料ということもある)としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光発光性化合物を含有することが好ましい。
【0209】
(リン光発光性化合物(リン光ドーパント等ともいう)))
本発明に係るリン光発光性化合物について説明する。
【0210】
本発明に係るリン光発光性化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
【0211】
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発光性化合物は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
【0212】
リン光発光性化合物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発光性化合物に移動させることでリン光発光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光発光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光発光性化合物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。
【0213】
《一般式(4)で表される化合物》
本発明の有機EL素子に係るリン光発光性化合物としては、上記一般式(4)で表される化合物が好ましい。
【0214】
以下、一般式(4)で表される化合物について説明する。尚、一般式(4)で表されるリン光発光性化合物(リン光発光性の金属錯体ともいう)は、本発明の有機EL素子の発光層に発光ドーパントとして含有されることが好ましい態様であるが、発光層以外の構成層(本発明の有機EL素子の構成層については後に詳細に説明する。)に含有されていても良い。
【0215】
一般式(4)において、A1がP−Cと共に形成する芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
【0216】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0217】
一般式(4)において、A1が、P−Cと共に形成する芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環等が挙げられる。
【0218】
ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。
【0219】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0220】
一般式(4)において、A2が、Q−Nと共に形成する芳香族複素環としては、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
【0221】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0222】
一般式(4)において、P−L1−Pで表される2座の配位子としては、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
【0223】
一般式(4)において、j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。
【0224】
一般式(4)において、M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)が用いられるが、中でも、イリジウム好ましい。
【0225】
《一般式(5)で表される化合物》
本発明に係る一般式(4)で表される化合物の中でも、一般式(5)で表される化合物が好ましい。
【0226】
一般式(5)において、Zで表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。
【0227】
また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。
【0228】
これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0229】
一般式(5)において、Zで表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン環、1,4−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−1、1−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタン環等から導出される基を挙げられる。
【0230】
これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0231】
芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
【0232】
これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0233】
好ましくは、Zで表される基は芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基である。
【0234】
一般式(5)において、A1が、P−Cと共に形成する芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ビフェニル環、ナフタレン環、アズレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環、クリセン環、ナフタセン環、トリフェニレン環、o−テルフェニル環、m−テルフェニル環、p−テルフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、フルオレン環、フルオラントレン環、ナフタセン環、ペンタセン環、ペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピレン環、ピラントレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。
【0235】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0236】
一般式(5)において、A1がP−Cと共に形成する芳香族複素環としては、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、ベンゾイミダゾール環、オキサジアゾール環、トリアゾール環、イミダゾール環、ピラゾール環、チアゾール環、インドール環、ベンゾイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環、キノキサリン環、キナゾリン環、フタラジン環、カルバゾール環、カルボリン環、アザカルバゾール環等が挙げられる。
【0237】
ここで、アザカルバゾール環とは、前記カルバゾール環を構成するベンゼン環の炭素原子が1つ以上窒素原子で置き換わったものを示す。
【0238】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0239】
一般式(5)のA3で表される、−C(R01)=C(R02)−、−N=C(R02)−、−C(R01)=N−において、R01、R02で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0240】
一般式(5)において、P−L1−Pで表される2座の配位子としては、フェニルピリジン、フェニルピラゾール、フェニルイミダゾール、フェニルトリアゾール、フェニルテトラゾール、ピラザボール、アセチルアセトン、ピコリン酸等が挙げられる。
【0241】
また、j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3を表す、中でも、j2は0である場合が好ましい。
【0242】
一般式(5)において、M1で表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素(単に遷移金属ともいう)は、一般式(4)において、M1で表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素と同義である。
【0243】
《一般式(6)で表される化合物》
上記一般式(5)で表される化合物の好ましい態様のひとつとして、上記一般式(6)で表される化合物が挙げられる。
【0244】
【化54】

【0245】
式中、R03は置換基を表し、R04は水素原子または置換基を表し、複数のR04は互いに結合して環を形成してもよい。n01は1〜4の整数を表す。R05は水素原子または置換基を表し、複数のR05は互いに結合して環を形成してもよい。n02は1〜2の整数を表す。R06は水素原子または置換基を表し、互いに結合して環を形成してもよい。n03は1〜4の整数を表す。Z1はC−Cと共に6員の芳香族炭化水素環もしくは、5員または6員の芳香族複素環を形成するのに必要な原子群を表す。Z2は炭化水素環基または複素環基を形成するのに必要な原子群を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。R03とR06、R04とR06及びR05とR06は互いに結合して環を形成していてもよい。
【0246】
一般式(6)において、R03、R04、R05、R06で各々表される置換基は、一般式(1)において、Y1で表される置換基と同義である。
【0247】
一般式(6)において、Z1がC−Cと共に形成する6員の芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環等が挙げられる。
【0248】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0249】
一般式(6)において、Z1がC−Cと共に形成する5員または6員の芳香族複素環としては、例えば、オキサゾール環、オキサジアゾール環、オキサトリアゾール環、イソオキサゾール環、テトラゾール環、チアジアゾール環、チアトリアゾール環、イソチアゾール環、チオフェン環、フラン環、ピロール環、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、トリアゾール環等が挙げられる。
【0250】
これらの環は更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0251】
一般式(6)において、Z2で表される炭化水素環基としては、非芳香族炭化水素環基、芳香族炭化水素環基が挙げられ、非芳香族炭化水素環基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でも後述する置換基を有していてもよい。
【0252】
また、芳香族炭化水素環基(芳香族炭化水素基、アリール基等ともいう)としては、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等が挙げられる。これらの基は、無置換でもよく、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0253】
一般式(6)において、Z2で表される複素環基としては、非芳香族複素環基、芳香族複素環基等が挙げられ、非芳香族複素環基としては、例えば、エポキシ環、アジリジン環、チイラン環、オキセタン環、アゼチジン環、チエタン環、テトラヒドロフラン環、ジオキソラン環、ピロリジン環、ピラゾリジン環、イミダゾリジン環、オキサゾリジン環、テトラヒドロチオフェン環、スルホラン環、チアゾリジン環、ε−カプロラクトン環、ε−カプロラクタム環、ピペリジン環、ヘキサヒドロピリダジン環、ヘキサヒドロピリミジン環、ピペラジン環、モルホリン環、テトラヒドロピラン環、1,3−ジオキサン環、1,4−ジオキサン環、トリオキサン環、テトラヒドロチオピラン環、チオモルホリン環、チオモルホリン−1、1−ジオキシド環、ピラノース環、ジアザビシクロ[2,2,2]−オクタン環等から導出される基を挙げることができる。これらの基は無置換でもよく、また、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0254】
芳香族複素環基としては、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等が挙げられる。
【0255】
これらの環は無置換でもよく、更に、一般式(1)において、Y1で表される置換基を有してもよい。
【0256】
一般式(6)において、Z1及びZ2で形成される基としては、ベンゼン環が好ましい。
【0257】
一般式(6)において、P−L1−Pで表される2座の配位子は、一般式(4)において、P−L1−Pで表される2座の配位子と同義である。
【0258】
一般式(6)において、M1で表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素は、一般式(4)において、M1で表される元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素と同義である。
【0259】
また、リン光発光性化合物は、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。
【0260】
本発明に係るリン光発光性化合物は、好ましくは元素の周期表で8〜10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
【0261】
本発明に係るリン光発光性化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
【0262】
【化55】

【0263】
【化56】

【0264】
【化57】

【0265】
【化58】

【0266】
【化59】

【0267】
【化60】

【0268】
【化61】

【0269】
【化62】

【0270】
上記のリン光発光性化合物(リン光発光性金属錯体等ともいう)は、例えば、Organic Letter誌、vol3、No.16、2579〜2581頁(2001)、Inorganic Chemistry,第30巻、第8号、1685〜1687頁(1991年)、J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第40巻、第7号、1704〜1711頁(2001年)、Inorganic Chemistry,第41巻、第12号、3055〜3066頁(2002年)、New Journal of Chemistry.,第26巻、1171頁(2002年)、European Journal of Organic Chemistry,第4巻、695〜709頁(2004年)、更にこれらの文献中に記載の参考文献等の方法を適用することにより合成できる。
【0271】
(蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう))
蛍光ドーパント(蛍光性化合物)としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
【0272】
次に、本発明の有機EL素子の構成層として用いられる電荷輸送層、すなわち、注入層、阻止層等について説明する。
【0273】
《注入層:電子注入層、正孔注入層》
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
【0274】
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123頁〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。
【0275】
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。
【0276】
陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるがその膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。
【0277】
《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
【0278】
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【0279】
また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
【0280】
本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
【0281】
正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたカルバゾール誘導体、カルボリン誘導体、ジアザカルバゾール誘導体(カルボリン誘導体のカルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わったものを示す。)を含有することが好ましい。
【0282】
また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の50質量%以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが0.3eV以上大きいことが好ましい。
【0283】
イオン化ポテンシャルは化合物のHOMO(最高被占分子軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
【0284】
(1)米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98、Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用い、キーワードとしてB3LYP/6−31G*を用いて構造最適化を行うことにより算出した値(eV単位換算値)の小数点第2位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
【0285】
(2)イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Model AC−1」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
【0286】
尚、本発明に係る前記一般式(1)〜(4)のいずれかで表される部分構造、一般式(5)〜(8)のいずれかで表される部分構造、一般式(9)〜(12)のいずれかで表される部分構造、または、一般式(13)〜(16)のいずれかで表される部分構造を有する化合物を正孔阻止層に含有することも可能である。
【0287】
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
【0288】
また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、好ましくは3nm〜100nmであり、更に好ましくは5nm〜30nmである。
【0289】
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
【0290】
正孔輸送材料としては、正孔の注入または輸送、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。例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
【0291】
正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
【0292】
芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、更には米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
【0293】
更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。また、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
【0294】
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、所謂p型正孔輸送材料を用いることもできる。本発明においては、より高効率の発光素子が得られることからこれらの材料を用いることが好ましい。
【0295】
正孔輸送層は上記正孔輸送材料を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5nm〜200nmである。この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
【0296】
また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもできる。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
【0297】
本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
【0298】
《陽極》
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。
【0299】
また、IDIXO(In−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度を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。
【0300】
あるいは、有機導電性化合物のように塗布可能な物質を用いる場合には、印刷方式、コーティング方式等湿式成膜法を用いることもできる。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。更に膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1000nm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。
【0301】
《陰極》
一方、陰極としては仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。
【0302】
陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。尚、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
【0303】
また、陰極に上記金属を1nm〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明また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。
【0304】
《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。
【0305】
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、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(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
【0306】
樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m・24h)以下のバリア性フィルムであることが好ましく、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/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、10−5g/(m・24h)以下の高バリア性フィルムであることが好ましい。
【0307】
バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。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。
【0308】
バリア膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004−68143号公報に記載の大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
【0309】
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。
【0310】
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効率は、1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。
【0311】
ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。
【0312】
また、カラーフィルター等の色相改良フィルター等を併用しても、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。
【0313】
《封止》
本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
【0314】
封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
【0315】
具体的には、ガラス板、ポリマ板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマ板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
【0316】
本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。
【0317】
更には、ポリマーフィルムは、JIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10−3ml/(m・24h・atm)以下、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が、1×10−3g/(m・24h)以下のものであることが好ましい。
【0318】
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
【0319】
接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
【0320】
また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
【0321】
尚、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。
【0322】
封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
【0323】
また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
【0324】
更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。
【0325】
これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
【0326】
封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
【0327】
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
【0328】
《保護膜、保護板》
有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマ板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
【0329】
《光取り出し》
有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7〜2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%から20%程度の光しか取り出せないことが一般的にいわれている。これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
【0330】
この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(特開昭63−314795号公報)、有機EL素子の側面等に反射面を形成する方法(特開平1−220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(特開昭62−172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)等がある。
【0331】
本発明においては、これらの方法を本発明に係る有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
【0332】
本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた有機EL素子を得ることができる。
【0333】
透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。
【0334】
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5〜1.7程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましいく、更に好ましくは1.35以下であることが好ましい。
【0335】
また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
【0336】
全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は回折格子が1次の回折や2次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
【0337】
導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な1次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
【0338】
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
【0339】
回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約1/2〜3倍程度が好ましい。
【0340】
回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
【0341】
《集光シート》
本発明に係る有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工し、あるいは所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
【0342】
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を二次元に配列する。一辺は10μm〜100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
【0343】
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)等を用いることができる。
【0344】
プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
【0345】
また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)等を用いることができる。
【0346】
《有機EL素子の作製方法》
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
【0347】
まず、適当な基体上に所望の電極物質、例えば、陽極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは10nm〜200nmの膜厚になるように蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等の有機化合物を含有する薄膜を形成させる。
【0348】
この有機化合物を含有する薄膜の薄膜化の方法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、且つピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。更に層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。
【0349】
製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10−6Pa〜10−2Pa、蒸着速度0.01nm/秒〜50nm/秒、基板温度−50℃〜300℃、膜厚0.1μm〜5μmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。
【0350】
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を1μm以下、好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。
【0351】
また、作製順序を逆にして、陰極、陰極バッファー層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。
【0352】
このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には陽極を+、陰極を−の極性として電圧2V〜40V程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【0353】
本発明の有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施しても構わない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。
【0354】
《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。
【0355】
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。
【0356】
本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。また、本発明に係る有機EL白色素子の白色とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000cd/mでの色温度が7000K〜2500K(黒体軌跡からの偏差Δuv=±0.02)の領域内にあることをいう。
【0357】
《表示装置》
本発明の表示装置について説明する。
【0358】
本発明の表示装置は、本発明の有機EL素子を具備したものである。
【0359】
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。
【0360】
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。
【0361】
得られた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2V〜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。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【0362】
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。
【0363】
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。
【0364】
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。
【0365】
図1は有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機EL素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。
【0366】
ディスプレイ1は複数の画素を有する表示部A、画像情報に基づいて表示部Aの画像走査を行う制御部B等からなる。
【0367】
制御部Bは表示部Aと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Aに表示する。
【0368】
図2は表示部Aの模式図である。表示部Aは基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と複数の画素3等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
【0369】
図においては、画素3の発光した光が白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
【0370】
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。
【0371】
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。
【0372】
次に、画素の発光プロセスを説明する。
【0373】
図3は画素の模式図である。画素は有機EL素子10、スイッチングトランジスタ11、駆動トランジスタ12、コンデンサ13等を備えている。複数の画素に有機EL素子10として、赤色、緑色、青色発光の有機EL素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
【0374】
図3において、制御部Bからデータ線6を介してスイッチングトランジスタ11のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Bから走査線5を介してスイッチングトランジスタ11のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ11の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ13と駆動トランジスタ12のゲートに伝達される。
【0375】
画像データ信号の伝達により、コンデンサ13が画像データ信号の電位に応じて充電されると共に、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。
【0376】
制御部Bの順次走査により走査信号が次の走査線5に移ると、スイッチングトランジスタ11の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ11の駆動がオフしてもコンデンサ13は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ12の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機EL素子10の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ12が駆動して有機EL素子10が発光する。
【0377】
即ち、有機EL素子10の発光は、複数の画素それぞれの有機EL素子10に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ11と駆動トランジスタ12を設けて、複数の画素3それぞれの有機EL素子10の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
【0378】
ここで、有機EL素子10の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、2値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。また、コンデンサ13の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
【0379】
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。
【0380】
図4はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図4において、複数の走査線5と複数の画像データ線6が画素3を挟んで対向して格子状に設けられている。順次走査により走査線5の走査信号が印加されたとき、印加された走査線5に接続している画素3が画像データ信号に応じて発光する。
【0381】
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。
【0382】
《照明装置》
本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は上記有機EL素子を有する。
【0383】
本発明の有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
【0384】
また、本発明の有機EL素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。
【0385】
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。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
【0386】
また本発明の有機EL材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
【0387】
また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
【0388】
発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。
【0389】
この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機EL装置と異なり、素子自体が発光白色である。
【0390】
発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
【0391】
《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。
【0392】
本発明の有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成することができる。
【0393】
図5は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機EL素子101はガラスカバー102で覆われている(尚、ガラスカバーでの封止作業は、有機EL素子101を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で行った。)。
【0394】
図6は、照明装置の断面図を示し、図6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。
【0395】
尚、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。
【実施例】
【0396】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。また、以下の実施例において用いられる化合物の構造を下記に示す。
【0397】
【化63】

【0398】
【化64】

【0399】
【化65】

【0400】
【化66】

【0401】
実施例1
《有機EL素子1−1の作製》
陽極としてガラス上にITO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iso−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。
【0402】
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5つのタンタル製抵抗加熱ボートにα−NPD、H−4、Ir−12、BAlq、Alqをそれぞれ入れ、真空蒸着装置(第1真空槽)に取り付けた。
【0403】
更に、タンタル製抵抗加熱ボートにフッ化リチウムをタングステン製抵抗加熱ボートにアルミニウムをそれぞれ入れ、真空蒸着装置の第2真空槽に取り付けた。
【0404】
まず、第1の真空槽を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加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で透明支持基板に膜厚20nmの厚さになるように蒸着し、正孔注入/輸送層を設けた。
【0405】
更に、H4の入った前記加熱ボートとIr−12の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるH4と発光ドーパントであるIr−12の蒸着速度が100:6になるように調節し、膜厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【0406】
次いで、BAlqの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で厚さ10nmの正孔阻止層を設けた。更にAlqの入った前記加熱ボートを通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒〜0.2nm/秒で膜厚20nmの電子輸送層を設けた。
【0407】
次に、電子輸送層まで成膜した素子を真空のまま第2真空槽に移した後、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が配置されるように装置外部からリモートコントロールして設置した。
【0408】
第2真空槽を2×10−4Paまで減圧した後、フッ化リチウム入りのボートに通電して蒸着速度0.01nm/秒〜0.02nm/秒で膜厚0.5nmの陰極バッファー層を設け、次いでアルミニウムの入ったボートに通電して、蒸着速度1nm/秒〜2nm/秒で膜厚150nmの陰極をつけ、有機EL素子1−1を作製した。
【0409】
《有機EL素子1−2〜1−7の作製》
有機EL素子1−1の作製において、電子輸送層の電子輸送化合物をAlqから下記に記載の化合物に変更した以外は同様にして、有機EL素子1−2〜1−7を作製した。
【0410】
《有機EL素子1−1〜1−7の評価》
得られた有機EL素子1−1〜1−7を評価するに際しては、作製後の各有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止して、上記の図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0411】
(外部取り出し量子効率)
有機EL素子を室温(約23℃〜25℃)、2.5mA/cmの定電流条件下による点灯を行い、点灯開始直後の発光輝度(L)[cd/m]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。
【0412】
ここで、発光輝度の測定はCS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。
【0413】
外部取り出し量子効率は有機EL素子1を100とする相対値で表した。
【0414】
(駆動電圧)
有機EL素子を室温(約23℃〜25℃)、2.5mA/cmの定電流条件下により駆動したときの電圧を各々測定し、測定結果を下記に示すように、有機EL素子1−1(比較例)を100として各々相対値で示した。
【0415】
電圧=(各素子の駆動電圧/有機EL素子1−1の駆動電圧)×100
尚、値が小さいほうが比較に対して駆動電圧が低いことを示す。
【0416】
得られた結果を下記に示す。
【0417】
素子 電子輸送化合物 駆動電圧(V) 外部取り出し 備考
No (相対値) 量子効率(%)
1−1 Alq 100 100 比較例
1−2 比較化合物9 91 122 比較例
1−3 化合物4 80 142 本発明
1−4 化合物5 72 141 本発明
1−5 93 82 138 本発明
1−6 94 85 135 本発明
1−7 95 87 129 本発明
上記から、本発明に係る化合物を用いて作製した有機EL素子は、比較の有機EL素子に比べ、高い発光効率と駆動電圧の低下を達成できることが明らかである。
【0418】
実施例2
《フルカラー表示装置の作製》
(青色発光素子の作製)
実施例1の有機EL素子1−4を青色発光素子として用いた。
【0419】
(緑色発光素子の作製)
実施例1の有機EL素子1−4において、Ir−12をIr−1に変更した以外は同様にして緑色発光素子を作製し、これを緑色発光素子として用いた。
【0420】
(赤色発光素子の作製)
実施例1の有機EL素子1−4において、Ir−12をIr−9に変更した以外は同様にして、赤色発光素子を作製し、これを赤色発光素子として用いた。
【0421】
上記で作製した赤色、緑色、青色発光有機EL素子を同一基板上に並置し、図1に記載のような形態を有するアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。図2には、作製した前記表示装置の表示部Aの模式図のみを示した。
【0422】
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)。
【0423】
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。このように赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示装置を作製した。
【0424】
このフルカラー表示装置は駆動することにより、輝度が高く、高耐久性を有し、且つ、鮮明なフルカラー動画表示が得られることが判った。
【0425】
実施例3
《白色発光素子及び白色照明装置の作製》
実施例1の透明電極基板の電極を20mm×20mmにパターニングし、その上に実施例1と同様に正孔注入/輸送層としてα−NPDを25nmの厚さで成膜し、更に、H−4の入った前記加熱ボートと例示化合物Ir−13の入ったボート及びIr−9の入ったボートをそれぞれ独立に通電して、発光ホストであるH−4と発光ドーパントであるIr−13及びIr−9の蒸着速度が100:5:0.6になるように調節し、膜厚30nmの厚さになるように蒸着し、発光層を設けた。
【0426】
次いで、BAlqを10nm成膜して正孔阻止層を設けた。更に、例示化合物5を40nmで成膜し、電子輸送層を設けた。
【0427】
次に、実施例1と同様に電子注入層の上にステンレス鋼製の透明電極とほぼ同じ形状の正方形穴あきマスクを設置し、陰極バッファー層としてフッ化リチウム0.5nm及び陰極としてアルミニウム150nmを蒸着成膜した。
【0428】
この素子を実施例1と同様な方法及び同様な構造の封止缶を具備させ、図5、図6に示すような平面ランプを作製した。この平面ランプに通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることが判った。
【0429】
実施例4
《有機EL素子4−1の作製》
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(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分間行った。
【0430】
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、膜厚20nmの正孔輸送層を設けた。
【0431】
この基板を窒素雰囲気下に移し、正孔輸送層上に、50mgの正孔輸送材料1を10mlのトルエンに溶解した溶液を1500rpm、30秒の条件で正孔輸送層上にスピンコーティングし、薄膜を形成した。更に180秒間紫外光を照射し、光重合・架橋を行い、膜厚約20nmの第2正孔輸送層とした。
【0432】
この第2正孔輸送層上に、100mgのH31と10mgのIr−1を10mlのトルエンに溶解した溶液を用いて600rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した。60℃で1時間真空乾燥し、膜厚約70nmの発光層とした。
【0433】
次にこの発光層上に、50mgの比較化合物1を10mlのヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解した溶液を用いて、1000rpm、30秒の条件でスピンコート法により薄膜を形成した。更に60℃で1時間真空乾燥し、膜厚約30nmの電子輸送層とした。
【0434】
続いて、この基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、陰極バッファー層としてフッ化リチウムを0.4nm、更に陰極としてアルミニウムを110nm蒸着して陰極を形成し、有機EL素子4−1を作製した。
【0435】
《有機EL素子4−1〜4−8の作製》
有機EL素子4−1の作製において、比較化合物1を下記に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機EL素子4−2〜4−8を作製した。
【0436】
《有機EL素子4−1〜4−8の評価》
得られた有機EL素子4−1〜4−8を評価するに際しては、作製後の各有機EL素子の比発光面をガラスカバーで覆い、ガラスカバーと有機EL素子が作製されたガラス基板とが接触するガラスカバー側の周囲にシール剤としてエポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラクストラックLC0629B)を適用し、これを上記陰極側に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して硬化させ、封止して、上記の図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0437】
有機EL素子4−1〜4−8について、下記に記す測定法に従って、保存性の評価を行った。
【0438】
(経時安定性)
各有機EL素子を85℃で24時間保存した後、保存前後における2.5mA/cmの定電流駆動での各輝度を測定し、各輝度比を下式に従って求め、これを経時安定性の尺度とした。
【0439】
経時安定性(%)=保存後の輝度(2.5mA/cm)/保存前の輝度(2.5mA/cm)×100
得られた結果を下記に示す。
【0440】
素子 電子輸送 経時安定性 備考
No 化合物 (%)
4−1 比較化合物1 29 比較例
4−2 比較化合物2 46 比較例
4−3 36 71 本発明
4−4 50 75 本発明
4−5 25 86 本発明
4−6 96 77 本発明
4−7 97 66 本発明
4−8 98 61 本発明
上記から、比較に比べて、本発明の有機EL素子は経時安定性に優れていることが判った。
【0441】
実施例5
《有機EL素子5−1の作製》
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
【0442】
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TPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにホスト化合物としてH34を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにIr−25を入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートに比較化合物3を入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【0443】
次いで真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、TPDの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板上に蒸着し、正孔輸送層を設けた。更にH34とIr−25の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.012nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して発光層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、比較化合物3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層の上に蒸着して電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【0444】
引き続き、フッ化リチウムム0.5nm及びアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子5−1を作製した。
【0445】
《有機EL素子5−2〜5−6の作製》
有機EL素子5−1の作製において、比較化合物3を下記に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機EL素子5−2〜5−6を各々作製した。
【0446】
《有機EL素子5−1〜5−6の評価》
得られた有機EL素子5−1〜5−6を評価するに際しては、有機EL素子1−1と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0447】
以下のようにして得られた有機EL素子の評価を行い、その結果を下記に示す。
【0448】
〈経時安定性〉
有機EL素子を60℃、70%RHの条件で一ヶ月保存後、実施例1と同様に保存前後における2.5mA/cmの定電流駆動での各輝度を測定し、各輝度比を下式に従って求め、これを経時安定性の尺度とした。
【0449】
経時安定性(%)=保存後の輝度(2.5mA/cm)/保存前の輝度(2.5mA/cm)×100
得られた結果を下記に示す。
【0450】
素子 電子輸送 経時安定性 備考
No 化合物 (%)
5−1 比較化合物3 38 比較例
5−2 比較化合物4 30 比較例
5−3 55 76 本発明
5−4 99 72 本発明
5−5 100 65 本発明
5−6 101 56 本発明
上記から、比較に比べて、本発明の有機EL素子は経時安定性に優れていることが判った。
【0451】
実施例6
《有機EL素子6−1の作製》
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
【0452】
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、膜厚20nmの正孔輸送層を設けた。
【0453】
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ホスト化合物としてH33を200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにIr−26を入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートに電子輸送化合物3を入れ、真空蒸着装置に取り付けた。
【0454】
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加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で正孔輸送層上に蒸着し、正孔輸送層2を設けた。更にH33とIr−26の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.012nm/秒で前記正孔輸送層2上に共蒸着して発光層を設けた。
【0455】
尚、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、比較化合物5の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記発光層の上に蒸着して電子輸送層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【0456】
引き続き、フッ化リチウム0.5nm及びアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子6−1を作製した。
【0457】
《有機EL素子6−2〜6−7の作製》
有機EL素子6−1の作製において、比較化合物5を下記に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機EL素子6−2〜6−7を作製した。
【0458】
《有機EL素子6−1〜6−7の評価》
得られた有機EL素子6−1〜6−7を評価するに際しては、有機EL素子1−1と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0459】
以下のようにして、得られた有機EL素子の評価を行い、その結果を下記に示す。
【0460】
(外部取り出し量子効率)
有機EL素子を室温(約23℃〜25℃)下、2.5mA/cmの定電流条件下で発光させ、発光開始直後の発光輝度(L)[cd/m]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。
【0461】
ここで、発光輝度の測定はCS−1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。
【0462】
尚、外部取り出し量子効率は有機EL素子6−1を100とする相対値で表した。
【0463】
(発光寿命)
有機EL素子を室温下、2.5mA/cmの定電流条件下による連続発光を行い、初期輝度の半分の輝度になるのに要する時間(τ1/2)を測定した。
【0464】
尚、発光寿命は有機EL素子6−1を100と設定する相対値で表した。
【0465】
得られた結果を下記に示す。
【0466】
素子 電子輸送 外部取り出し 寿命 備考
No 化合物 量子効率(%) (%)
6−1 比較化合物5 100 100 比較例
6−2 16 132 640 本発明
6−3 26 127 560 本発明
6−4 32 125 550 本発明
6−5 102 120 490 本発明
6−6 103 116 420 本発明
6−7 104 110 350 本発明
上記から、比較に比べて、本発明の素子は、外部取り出し量子効率及び寿命特性ともに優れていることが判る。
【0467】
実施例7
《有機EL素子7−1の作製》
有機EL素子4−1の作製おいて、正孔輸送材料1の変わりに5mgの正孔輸送材料3と45mgの正孔輸送材料4とを10mlのトルエンに溶解した混合溶液を用い、H31の変わりにH32を用い、Ir−1の代わりにIr−30を用い、更に比較化合物1の変わりにBCPを用いた以外は同様にして、有機EL素子7−1を作製した。
【0468】
《有機EL素子7−2〜7−6の作製》
有機EL素子7−1の作製において、BCPを下記に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機EL素子7−2〜7−6を作製した。
【0469】
《有機EL素子7−1〜7−6の評価》
得られた有機EL素子7−1〜7−6を評価するに際しては、有機EL素子1−1と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0470】
以下のようにして、得られた有機EL素子の評価を行い、その結果を表7に示す。
【0471】
(発光輝度)
有機EL素子に室温(約23〜25℃)下、4V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m)を測定した。
【0472】
(外部取り出し量子効率)
有機EL素子6−1〜6−8と同様にして2.5mA/cmの定電流条件下における部取り出し量子効率を求めた。
【0473】
発光輝度及び外部取り出し量子効率は有機EL素子7−1を100とする相対値で表した。
【0474】
(電圧上昇率)
6mA/cmの一定電流で駆動したときに、初期電圧と150時間後の電圧を測定した。初期電圧に対する100時間後の電圧の相対値を電圧上昇率とした。
【0475】
尚、発光輝度、外部取り出し量子効率はそれぞれ有機EL素子7−1の結果を100とする相対値で表した。
【0476】
素子 電子輸送 外部取り出し 寿命 電圧上昇率 備考
No 化合物 量子効率(%) (%)
7−1 BCP 100 100 122 比較例
7−2 比較化合物6 114 130 135 比較例
7−3 105 136 760 104 本発明
7−4 106 133 640 104 本発明
7−5 107 131 570 105 本発明
7−6 108 124 400 108 本発明
上記から、本発明の素子は電圧上昇率が減少し、経時安定性が向上した。更に膜面密度とバンドギャップが本発明の範囲にある素子に関しては上記の性能が更に向上するのに加えて発光輝度の向上も認められた。
【0477】
実施例8
《有機EL素子8−1の作製》
有機EL素子4−1の作製おいて、H31の変わりにH35を用い、Ir−1の代わりにIr−12を用い、比較化合物1の変わりに比較化合物7を用いた以外は同様にして、有機EL素子8−1を作製した。
【0478】
《有機EL素子8−2〜8−4の作製》
有機EL素8−1の作製において、Ir−12と比較化合物7を表8に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機EL素子8−2〜8−4を作製した。
【0479】
《有機EL素子8−1〜8−4の評価》
得られた有機EL素子8−1〜8−4を評価するに際しては、有機EL素子1−1と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0480】
作製した素子について、有機EL素子6−1〜6−8と同様にして2.5mA/cmの定電流条件下における外部取り出し量子効率及び発光寿命を求めた。
【0481】
また、2.5mA/cmの定電流条件下における連続発光を行った際の発光色を目視で評価した。各々有機EL素子8−1の結果を100とする相対値で表した。
【0482】
素子 リン光発光 電子輸送 外部取り出し 寿命 発光色 備考
No 性化合物 化合物 量子効率(%) (%)
8−1 Ir−12 比較化合物7 100 100 青 比較例
8−2 Ir−12 22 108 160 青 本発明
8−3 Ir−24 22 113 710 青 本発明
8−4 Ir−26 22 120 5700 青 本発明
上記から、比較に比べて本発明の素子は、外部取り出し量子効率が高く、長寿命であることが判る。
【0483】
実施例9
《有機EL素子9−1の作製》
有機EL素子6−1の作製おいて、H33の変わりに例示化合物10を用い、Ir−26の代わりにIr−18を用い、比較化合物5の代わりに比較化合物7を用いた以外は同様にして、有機EL素子9−1を作製した。
【0484】
《有機EL素子9−2及び9−3の作製》
有機EL素子9−1の作製において、ホスト化合物と電子輸送化合物を下記に記載の化合物に変えた以外は同様にして、有機EL素子9−2及び9−3を作製した。
【0485】
《有機EL素子9−1〜9−3の評価》
得られた有機EL素子9−1〜9−3を評価するに際しては、有機EL素子1−1と同様に封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成して評価した。
【0486】
作製した素子について、有機EL素子6−1〜6−8と同様にして2.5mA/cmの定電流条件下における部取り出し量子効率及び発光寿命を求めた。それぞれ有機EL素子9−1の結果を100とする相対値で表した。
【0487】
素子 ホスト 電子輸送 外部取り出し 寿命 備考
No 化合物 化合物 量子効率(%) (%)
9−1 10 比較化合物7 100 100 比較例
9−2 10 33 109 480 本発明
9−3 H48 33 128 640 本発明
上記から、比較に比べて、本発明の素子は、外部取り出し量子効率及び寿命共に優れていることが判る。
【0488】
実施例10
《有機ELフルカラー表示装置の作製》
図7は有機ELフルカラー表示装置の概略構成図を示す。陽極としてガラス基板201上に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、このガラス基板上でITO透明電極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させた。
【0489】
ITO電極上ポリイミド隔壁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150秒間照射し、60℃、10分間の乾燥処理により膜厚40nmの正孔注入層204を作製した。
【0490】
この正孔注入層上に、各々下記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、それぞれの発光層(205B、205G、205R)を形成させた。次に、発光層を覆うように上に例示化合物110を20nm蒸着し、更にフッ化リチウムを0.6nm、陰極としてAl(206)を130nm真空蒸着して有機EL素子を作製した。
【0491】
作製した有機EL素子はそれぞれの電極に電圧を印加することにより各々青色、緑色、赤色の発光を示し、フルカラー表示装置として利用できることが判った。
【0492】
(正孔注入層組成物)
正孔輸送材料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)
H4 0.7質量部
Ir−26 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)
H4 0.7質量部
Ir−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)
H4 0.7質量部
Ir−18 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
実施例11
《白色の有機EL素子11−1の作製》
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
【0493】
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3000rpm、30秒でスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの第一正孔輸送層を設けた。
【0494】
この基板を窒素雰囲気下に移し、第一正孔輸送層上に、50mgの正孔輸送材料6を10mlのトルエンに溶解した溶液を1000rpm、30秒の条件下、スピンコート法により成膜した。180秒間紫外光を照射し、光重合・架橋を行った後、60℃で1時間真空乾燥し第2正孔輸送層とした。
【0495】
次に、H32(60mg)、Ir−9(3.0mg)、Ir−24(3.0mg)をトルエン6mlに溶解した溶液を用い、1000rpm、30秒の条件下、スピンコート法により成膜した。60℃で1時間真空乾燥し発光層とした。
【0496】
更に、111(30mg)をヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)5mlに溶解した溶液を用い、1500rpm、30秒の条件下、スピンコート法により成膜した後、60℃で1時間真空乾燥し第一電子輸送層とした。
【0497】
続いて、この基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、モリブデン製抵抗加熱ボートにAlqを200mg入れ、真空蒸着装置に取り付けた。真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、Alqの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で前記第一電子輸送層の上に蒸着して、更に膜厚40nmの第二電子輸送層を設けた。
【0498】
尚、蒸着時の基板温度は室温であった。
【0499】
引き続き、フッ化リチウム0.5nm及びアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子11−1を作製した。
【0500】
この素子に通電したところほぼ白色の光が得られ、照明装置として使用できることが判った。尚、例示の他の化合物に置き換えても同様に白色の発光が得られることが判った。
【符号の説明】
【0501】
1 ディスプレイ
3 画素
5 走査線
6 データ線
7 電源ライン
10 有機EL素子
11 スイッチングトランジスタ
12 駆動トランジスタ
13 コンデンサ
A 表示部
B 制御部
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

【特許請求の範囲】
【請求項1】
陽極と陰極の間に、複数の有機化合物層が挟持されてなる有機エレクトロルミネッセンス素子であって、複数の有機化合物層のうちの1層はリン光発光性化合物を含有する発光層であり、また他の1層は電子輸送層であり、該電子輸送層が下記一般式(1)で表され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)
(Ar1)n1−Y1
〔式中、n1は1以上の整数を表し、Y1はn1が1の場合は置換基を表し、n1が2以上の場合は単なる結合手またはn1価の連結基を表す。Ar1は下記一般式(A)で表される基を表し、n1が2以上の場合、複数のAr1は同一でも異なっていてもよい。但し、前記一般式(1)で表される化合物は分子内に3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環を少なくとも2つ有する。〕
【化1】

〔式中、Xは、−N(R)−、−O−、−S−または−Si(R)(R’)−を表し、E1〜E8は、−C(R1)=または−N=を表し、R、R’及びR1は水素原子、置換基またはY1との連結部位を表す。*はY1との連結部位を表す。Y2は単なる結合手または2価の連結基を表す。Y3及びY4は、各々5員または6員の芳香族環から導出される基を表し、少なくとも一方は環構成原子として窒素原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n2は1〜4の整数を表す。〕
【請求項2】
前記一般式(1)のn1が2以上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。
【請求項3】
前記一般式(A)のY2が単なる結合手であることを特徴とする請求項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。
【請求項4】
前記一般式(A)のn2が1または2を表すことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項5】
前記一般式(A)のXが−N(R)−を表し、且つ、RがY1との連結部位を表すか、またはE3が−C(R1)=を表し、且つ、R1がY1との連結部位を表すことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項6】
前記一般式(1)のY1が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことを特徴とする請求項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。
【請求項7】
前記3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基が、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基であることを特徴とする請求項6に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項8】
前記一般式(A)のE1〜E8のうち6つ以上が−C(R1)=で表される基を表すことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項9】
前記一般式(A)のY3が6員の芳香族環から導出される基を表すことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項10】
前記一般式(A)のY4が6員の芳香族環から導出される基を表すことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項11】
前記一般式(A)のY4がN原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項12】
前記一般式(A)のY4がピリジン環を表すことを特徴とする請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項13】
前記一般式(A)のY3がベンゼン環から導出される基を表すことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項14】
前記一般式(1)で表される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2】

〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。Y6〜Y9は、各々芳香族炭化水素環から導出される基または芳香族複素環から導出される基を表し、Y6またはY7の少なくとも一方、及びY8またはY9の少なくとも一方は、N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
【請求項15】
前記一般式(2)のY5が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことを特徴とする請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項16】
前記3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基が、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基を表すことを特徴とする請求項15に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項17】
前記一般式(2)のE51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることを特徴とする請求項14〜16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。
【請求項18】
前記一般式(2)のY7及びY9が、各々N原子を含む芳香族複素環から導出される基を表すことを特徴とする請求項14〜17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。
【請求項19】
前記一般式(2)のY7及びY9が、各々ピリジン環から導出される基を表すことを特徴とする請求項18に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項20】
前記一般式(2)のY6及びY8が、各々ベンゼン環から導出される基を表すことを特徴とする請求項14〜19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。
【請求項21】
前記一般式(2)のn3及びn4が、各々1〜2の整数を表し、n3+n4は2以上の整数を表すことを特徴とする請求項14〜20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。
【請求項22】
前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物を表すことを特徴とする請求項14に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化3】

〔式中、Y5は、アリーレン基、ヘテロアリーレン基またはそれらの組み合わせからなる2価の連結基を表す。E51〜E66、E71〜E88は、各々−C(R3)=または−N=を表し、R3は水素原子または置換基を表す。但し、E71〜E79の少なくとも1つ及びE80〜E88の少なくとも1つは−N=を表す。n3及びn4は0〜4の整数を表すが、n3+n4は2以上の整数である。〕
【請求項23】
前記一般式(3)のY5が3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基を含むことを特徴とする請求項22に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項24】
前記3環以上の環が縮合してなる縮合芳香族複素環から導出される基が、ジベンゾフラン環から導出される基またはジベンゾチオフェン環から導出される基を表すことを特徴とする請求項23に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項25】
前記一般式(3)のE51〜E58のうちの6つ以上及びE59〜E66のうちの6つ以上が、各々−C(R3)=で表されることを特徴とする請求項22〜24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。
【請求項26】
前記一般式(3)のE75〜E79の少なくとも1つ及びE84〜E88の少なくとも1つが−N=を表すことを特徴とする請求項22〜25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。
【請求項27】
前記一般式(3)のE75〜E79のいずれか1つ及びE84〜E88のいずれか1つが−N=を表すことを特徴とする請求項26に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項28】
前記一般式(3)のE71〜E74及びE80〜E83が、各々−C(R3)=で表されることを特徴とする請求項22〜27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。
【請求項29】
前記一般式(3)において、n3及びn4が、各々1〜2の整数を表し、n3+n4は2以上の整数を表すことを特徴とする請求項22〜28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。
【請求項30】
前記リン光発光性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請求項1〜29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。
【化4】

〔式中、P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A2はQ−Nと共に芳香族複素環を形成する原子群を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕
【請求項31】
前記一般式(4)で表される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請求項30に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【化5】

〔式中、Zは、炭化水素環基または複素環基を表す。P、Qは、各々炭素原子または窒素原子を表し、A1はP−Cと共に芳香族炭化水素環または芳香族複素環を形成する原子群を表す。A3は−C(R01)=C(R02)−、−N=C(R02)−、−C(R01)=N−または−N=N−を表し、R01、R02は、各々水素原子または置換基を表す。P1−L1−P2は2座の配位子を表し、P1、P2は各々独立に炭素原子、窒素原子、または酸素原子を表す。L1はP1、P2と共に2座の配位子を形成する原子群を表す。j1は1〜3の整数を表し、j2は0〜2の整数を表すが、j1+j2は2または3である。M1は元素周期表における8族〜10族の遷移金属元素を表す。〕
【請求項32】
前記M1がイリジウムを表すことを特徴とする請求項30または31に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
【請求項33】
前記電子輸送層が湿式法(ウェットプロセス)により成膜、形成される工程を経て製造されたことを特徴とする請求項1〜32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。
【請求項34】
前記発光層が湿式法(ウェットプロセス)により成膜、形成される工程を経て製造されたことを特徴とする請求項1〜33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。
【請求項35】
白色に発光することを特徴とする請求項1〜34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。
【請求項36】
請求項1〜35のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項37】
請求項1〜35のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−251675(P2010−251675A)
【公開日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−115333(P2009−115333)
【出願日】平成21年5月12日(2009.5.12)
【出願人】(000001270)コニカミノルタホールディングス株式会社 (4,463)
【Fターム(参考)】