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JP2016036025A - ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND π CONJUGATED COMPOUND - Google Patents

ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE AND π CONJUGATED COMPOUND Download PDF

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JP2016036025A
JP2016036025A JP2015148588A JP2015148588A JP2016036025A JP 2016036025 A JP2016036025 A JP 2016036025A JP 2015148588 A JP2015148588 A JP 2015148588A JP 2015148588 A JP2015148588 A JP 2015148588A JP 2016036025 A JP2016036025 A JP 2016036025A
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electron
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威人 並川
Taketo Namikawa
威人 並川
北 弘志
Hiroshi Kita
弘志 北
押山 智寛
Tomohiro Oshiyama
智寛 押山
服部 達哉
Tatsuya Hattori
達哉 服部
康生 宮田
Yasuo Miyata
康生 宮田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic EL device which is superior in electric power efficiency and initial drive voltage, and exhibits blue-color light emission with good chromaticity.SOLUTION: An organic EL device of the present invention comprises: a positive electrode; a negative electrode; and an organic layer including at least one light-emitting layer between the positive and negative electrodes. The at least one layer of the organic layer includes a π conjugated compound having, in a molecule, an electron-withdrawing part and an electron-donating part. In the π conjugated compound, the nearest interatomic distance of the electron-withdrawing part and the electron-donating part is 10 nm or less; the absolute value (ΔE) of an energy difference of the minimum excited singlet level and the minimum excited triplet level of the π conjugated compound is 0.5 eV or less.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子及びπ共役系化合物に関する。より詳しくは、電力効率及び初期駆動電圧に優れ、色度のよい青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子、並びにπ共役系化合物に関する。   The present invention relates to an organic electroluminescence device and a π-conjugated compound. More specifically, the present invention relates to an organic electroluminescent device that excels in power efficiency and initial driving voltage and exhibits blue light emission with good chromaticity, and a π-conjugated compound.

電子ディスプレイや平面照明として既に商品化されている有機エレクトロルミネッセンス(electroluminescence:EL)素子は、発光機構から分類すると、一重項励起子からの発光を利用する蛍光方式と、三重項励起子からの発光を利用するリン光方式の二つがある。   Organic electroluminescence (EL) elements that have already been commercialized as electronic displays and flat illumination can be classified according to the light emission mechanism. Fluorescence method using light emission from singlet excitons and light emission from triplet excitons. There are two types of phosphorescence methods that use.

発光効率の観点では、リン光方式が最も優れており、低消費電力を要求される照明用途やモバイルディスプレイ用途などでは、やはり全ての光にリン光発光を利用することが望まれている。しかしながら、リン光方式では、青色発光、特に短波長な発光波長が求められる純青又は深い青(ディープブルー)に適用しにくいという問題点があり、その要因は、要求されるバンドギャップにある。   From the viewpoint of light emission efficiency, the phosphorescence method is the most excellent, and it is desired that phosphorescence emission is used for all light in lighting applications and mobile display applications that require low power consumption. However, the phosphorescence method has a problem that it is difficult to apply blue light emission, particularly pure blue or deep blue (deep blue) for which a short light emission wavelength is required, and the cause is a required band gap.

同一分子における三重項励起エネルギーは、対応する一重項励起エネルギーよりも必ず低い。すなわち、青色をリン光発光で得ようとする場合には、もともとのバンドギャップ(一重項励起エネルギーに相当)を広くする必要がある。ただ、このようなワイドバンドギャップを有機物質で得るためには、通常、共役系を縮小するか、又は切断することが必要となり、これは有機物質自体の安定性を低下させてしまう要因となる。
また、リン光発光性化合物(ドーパントともいう。)は高濃度で存在させると凝集や結晶化が起こることから、発光波長を適正に保つために、リン光発光性化合物をホスト化合物で分散させる必要がある。その場合、ホスト化合物は更に高い三重項励起エネルギーが必要となり、これも有機物質の安定性の観点では大きな足かせとなっている。
The triplet excitation energy in the same molecule is always lower than the corresponding singlet excitation energy. That is, in order to obtain blue by phosphorescence emission, it is necessary to widen the original band gap (corresponding to singlet excitation energy). However, in order to obtain such a wide band gap with an organic material, it is usually necessary to reduce or cut the conjugated system, which causes a decrease in the stability of the organic material itself. .
In addition, since a phosphorescent compound (also referred to as a dopant) causes aggregation and crystallization when present at a high concentration, it is necessary to disperse the phosphorescent compound with a host compound in order to maintain an appropriate emission wavelength. There is. In that case, the host compound requires a higher triplet excitation energy, which is also a big obstacle from the viewpoint of the stability of the organic substance.

すなわち、純青〜ディープブルーのリン光発光を実用レベルで達成するためには、ドーパントとホスト化合物の両方を、十分高い三重項エネルギーで分子設計し、更にドーパントとホスト化合物との間で、適切なキャリア移動又はエネルギー移動ができることが必要となるが、その両者を同時に設計することは容易ではない。
しかるに、将来に向けてのリン光有機EL素子開発は、青色リン光材料、すなわち青色リン光ドーパント及び青色リン光ホスト化合物の開発とほぼ同義であると言ってもいい。
That is, in order to achieve pure blue to deep blue phosphorescence emission at a practical level, both the dopant and the host compound are molecularly designed with a sufficiently high triplet energy. However, it is not easy to design both at the same time.
However, it can be said that the development of a phosphorescent organic EL element toward the future is almost synonymous with the development of a blue phosphorescent material, that is, a blue phosphorescent dopant and a blue phosphorescent host compound.

しかし、リン光発光方式は上記のような技術課題のほかに、希少金属であるイリジウムやプラチナを使わざるを得ないという資源的な問題点もあり、例えば、一般照明のような大量生産が求められる領域においては大きな問題となっている。   However, in addition to the above technical problems, the phosphorescent light emitting method has a resource problem that iridium and platinum, which are rare metals, must be used. For example, mass production like general lighting is required. It is a big problem in the area where

旧来の蛍光有機EL素子と上記のリン光有機EL素子の両方の問題点(すなわち、前者は発光効率が低いという問題、後者は青色発光に不利という問題)を解決するために開発されたのが遅延蛍光方式である。
遅延蛍光方式には、三重項励起子2分子の衝突により一重項励起子1分子を形成するトリプレット−トリプレット アニヒレーション(Triplet−Triplet Annihilation:TTA、Triplet−Triplet Fusion:TTFともいう。)方式と、三重項励起子から一重項励起子への熱的な逆項間交差を利用する熱励起型(Thermally Activated Delayed Fluorescence:TADF)方式の二つが見出されている。
しかし、TTA方式では、原理的に三重項励起子の半分は発光に寄与できずに熱失活してしまうため、根本的な発光効率改善にはならず、実際の研究例を見ても外部量子効率で10%程度、内部量子効率で換算すると40〜50%程度で頭打ちとなっており、将来の低消費電力に向けての技術にはなり得ない。
一方で、近年その現象が発見されたTADF方式は、一重項励起エネルギーと三重項励起エネルギーが近接し、更に蛍光量子収率を100%まで高めることができれば、原理的にはリン光方式同様、電界励起で発生したすべての励起子を光に変換することができるため、リン光と並ぶ低消費電力技術になり得るものである。
しかし、TADF方式にも弱点がある。
It was developed to solve the problems of both the conventional fluorescent organic EL element and the phosphorescent organic EL element (that is, the former is a problem of low luminous efficiency and the latter is disadvantageous for blue light emission). This is a delayed fluorescence method.
The delayed fluorescence method includes a triplet-triplet anionization (TTA, triplet-triplet fusion: TTF) method in which one singlet exciton molecule is formed by collision of two triplet excitons. Two types of thermal excitation-type (Thermal Activated Delayed Fluorescence (TADF)) using thermal inverse intersystem crossing from triplet excitons to singlet excitons have been found.
However, in the TTA method, half of the triplet excitons in principle do not contribute to light emission and are thermally deactivated, so that the fundamental light emission efficiency is not improved. When it is converted to about 10% in terms of quantum efficiency and about 40% to 50% in terms of internal quantum efficiency, it cannot be a technology for future low power consumption.
On the other hand, in the TADF method in which the phenomenon has been discovered in recent years, if the singlet excitation energy and the triplet excitation energy are close to each other and the fluorescence quantum yield can be further increased to 100%, in principle, as in the phosphorescence method, Since all excitons generated by electric field excitation can be converted into light, it can be a low power consumption technology similar to phosphorescence.
However, the TADF method also has a weak point.

TADF現象を引き起こすためには、室温又は発光素子中の発光層温度で逆項間交差を起こすことが必要で、そのためには最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差(以降、ΔEstと呼ぶ。)が極めて小さいことが必須となる。有機化合物でこのような状態を作るには分子中のHOMOとLUMOとを混在させないこと、できればできるだけ遠くに局在化させて完全に分離することが望ましい。
例えば、図1に示すように、2CzPNでは、ベンゼン環上の1位と2位とのカルバゾリル基にHOMOが分布し、4位と5位とのシアノ基にLUMOが分布する(図1(a)参照。)ことで、HOMOとLUMOとが隔絶し、ΔEstが0.1eV以下となり(図1(b)参照。)、TADF現象が発現する。
これに対し、図2に示すように、4位と5位のシアノ基をメチル基に置き換えた2CzXyでは、このようなHOMOとLUMOとの明確な分離ができないために(図2(a)参照。)、ΔEstを小さくすることはできず(図2(b)参照。)、TADF現象を発現させるには至らない。
現在までに有機EL素子としてTADF現象が確認されている報告例のすべてが、シアノ基やスルホニル基、又はトリアジニル基のような強い電子吸引基を含有する化合物を発光材料として用いている(例えば、特許文献1参照。)。
このような有機化合物は、必ずHOMO準位が深く(−5.5eV以下)なってしまう。
In order to cause the TADF phenomenon, it is necessary to cause reverse intersystem crossing at room temperature or the temperature of the light emitting layer in the light emitting element. For this purpose, the energy difference between the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level ( hereinafter referred to as ΔE st.) it is essential extremely small. In order to create such a state with an organic compound, it is desirable not to mix HOMO and LUMO in the molecule, and to localize them as far as possible and completely separate them.
For example, as shown in FIG. 1, in 2CzPN, HOMO is distributed in carbazolyl groups at the 1st and 2nd positions on the benzene ring, and LUMO is distributed in cyano groups at the 4th and 5th positions (FIG. 1 (a ) reference.) it is, and the HOMO and LUMO are isolated, Delta] E st becomes less 0.1 eV (see FIG. 1 (b).), TADF phenomenon occurs.
On the other hand, as shown in FIG. 2, 2CzXy in which the cyano group at the 4th and 5th positions is replaced with a methyl group cannot clearly separate such HOMO and LUMO (see FIG. 2 (a)). ), ΔE st cannot be reduced (see FIG. 2B), and the TADF phenomenon does not occur.
All of the reported examples in which the TADF phenomenon has been confirmed as an organic EL device to date uses a compound containing a strong electron-withdrawing group such as a cyano group, a sulfonyl group, or a triazinyl group as a light emitting material (for example, (See Patent Document 1).
Such an organic compound always has a deep HOMO level (−5.5 eV or less).

有機EL素子においては、その耐久性及び正孔輸送性の観点から、正孔輸送層材料として、多くはトリフェニルアミン誘導体が用いられている。トリフェニルアミン誘導体は、その置換基選択にもよるが、およそHOMO準位は−4.5〜−5.5eV程度であるため、発光層中の発光材料のHOMO準位が深くなると、基本的に発光材料に正孔を注入することができなくなる。
また、ホスト化合物を介して正孔を注入する場合においても、ホスト化合物のHOMO準位は発光材料のそれよりも同等又は深くする必要があり、いずれにしても発光層中に正孔を注入することが困難となり、発光させるためにはそのバンドギャップに打ち勝つ高電圧が必要となる。いくら発光量子効率を高くしても、駆動電圧が高ければ、[lm/W]で表される電力効率を高くすることは困難となり、低消費電力の実現はできない。
In organic EL elements, triphenylamine derivatives are often used as the hole transport layer material from the viewpoint of durability and hole transport properties. The triphenylamine derivative has a HOMO level of about −4.5 to −5.5 eV, although it depends on the choice of substituents. Therefore, when the HOMO level of the light emitting material in the light emitting layer becomes deeper, It becomes impossible to inject holes into the light emitting material.
Even when holes are injected through the host compound, the HOMO level of the host compound needs to be equal to or deeper than that of the light emitting material, and in any case, holes are injected into the light emitting layer. In order to emit light, a high voltage that overcomes the band gap is required. No matter how high the light emission quantum efficiency is, if the drive voltage is high, it is difficult to increase the power efficiency represented by [lm / W], and low power consumption cannot be realized.

この現象は、赤よりも緑、緑よりも青、青よりもディープブルーと、必要とされるバンドギャップが大きくなるほど顕著となる。すなわち、遅延蛍光においても、発光材料の技術難度のみならず、合わせられるホスト化合物の選択肢が少ないことも大きな問題であり、リン光方式においてもTADF方式においても、結局のところ技術開発の最難関問題は青色発光材料ということになる。   This phenomenon becomes more prominent as the required band gap becomes larger: green rather than red, blue than green, and deep blue rather than blue. In other words, even in delayed fluorescence, not only the technical difficulty of luminescent materials but also the lack of choice of host compounds to be combined is a big problem. Is a blue light emitting material.

次に、別の観点として、HOMOとLUMOとが局在化することの問題点について説明する。
図3(a)にTADF化合物である2CzPNの電子状態を模式化して示した。図3(a)に示されるように、2CzPNの電子状態は、図3(b)及び(c)に示される代表的なリン光発光性化合物であるIr(ppy)やホスト化合物であるDBF−Czと異なり、その電荷分布が極端に局在化している。
すなわち、HOMOとLUMOとが局在化するということは、CT錯体型色素と同じ電子状態と考えることができる。
CT錯体型色素としては、例えば、カラー写真の画像色素として用いられているアゾメチン色素がその代表例である。このような色素(化合物)は、その電荷分布が極端に局在化していることから、媒体となる物質(例えば、溶媒やホスト)のわずかな電荷の偏りを利用して静電的に強く吸着するため、さまざまな位置にさまざまな方位で相互作用が形成され、励起状態におけるエネルギー分布が広がり、吸収スペクトルや発光スペクトルが幅広くなることが知られている。
TADF化合物も、ホスト化合物との間で同じような状況を作るため、図4で示されるように(図中、吸着の強さを位置的な近さで表記している。)、強固かつさまざまな相互作用が形成され、発光スペクトルがブロード化している。
Next, as another point of view, the problem of localization of HOMO and LUMO will be described.
FIG. 3A schematically shows the electronic state of 2CzPN, which is a TADF compound. As shown in FIG. 3A, the electronic state of 2CzPN depends on Ir (ppy) 3 which is a typical phosphorescent compound shown in FIGS. 3B and 3C and DBF which is a host compound. Unlike -Cz, its charge distribution is extremely localized.
That is, the fact that HOMO and LUMO are localized can be considered as the same electronic state as the CT complex dye.
A typical example of the CT complex dye is an azomethine dye used as an image dye for color photography. Since such a dye (compound) has an extremely localized charge distribution, it is strongly adsorbed electrostatically by utilizing a slight charge bias of the substance (eg, solvent or host) that becomes the medium. Therefore, it is known that interactions are formed at various positions in various directions, the energy distribution in the excited state is broadened, and the absorption spectrum and emission spectrum are widened.
Since the TADF compound also creates the same situation with the host compound, as shown in FIG. 4 (in the figure, the strength of adsorption is expressed in terms of positional proximity), it is strong and various. Interaction is formed, and the emission spectrum is broadened.

この現象は、ホスト化合物選択の上で、特に青色発光素子においては致命的な問題となる。つまり、発光色を特徴付ける蛍光極大波長(λmax)と、最低励起一重項準位のエネルギー(S)を決める発光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長との差が大きくなるために、例えば、緑色のTADF発光を効率よく得るためには高い(S)が必要となり、すなわち、リン光青色ホスト化合物程度の高S化合物(これと同義で高T化合物)が必要となる。
ここまではライトブルーのリン光ホスト化合物を使えるため、それほど大きな問題にはならないが、TADF方式で青色発光、更にはディープブルー発光を得るためには、もっと大きなバンドギャップを持つホスト化合物が必要となり、そうなると化合物の安定性が問題となってくる。
This phenomenon becomes a fatal problem in selecting a host compound, particularly in a blue light emitting device. That is, the difference between the fluorescence maximum wavelength (λmax) that characterizes the emission color and the rising wavelength on the short wavelength side of the emission spectrum that determines the energy (S 1 ) of the lowest excitation singlet level becomes large. In order to obtain TADF light emission efficiently, a high (S 1 ) is required, that is, a high S 1 compound (high T 1 compound in the same meaning) as a phosphorescent blue host compound is required.
So far, a light blue phosphorescent host compound can be used, so this is not a big problem, but in order to obtain blue light emission and further deep blue light emission by the TADF method, a host compound having a larger band gap is required. Then, the stability of the compound becomes a problem.

図5には、これと対比する目的で、リン光発光性化合物とホスト化合物との相互作用を示す模式図を示した。
図5に示されるように、イリジウム錯体は緩くHOMOとLUMOとに偏りがあるものの、HOMO部分はほぼ錯体中央部のイリジウム金属に存在するために、静電的な相互作用には寄与しないし、配位子に分布するLUMOも配位子の中で非局在化するため電子密度的にはそれほど高くならず、結果として、ホスト化合物ともそれほど強い静電相互作用も起こらず、発光スペクトルのブロード化も起こらない。
従って、TADF方式においても、このような弱い相互作用でホスト化合物が共存できるような、TADF発光材料の分子設計が必要になってくるわけである。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the interaction between the phosphorescent compound and the host compound for the purpose of comparison.
As shown in FIG. 5, although the iridium complex is loose and HOMO and LUMO are biased, the HOMO portion is present in the iridium metal in the center of the complex, so it does not contribute to the electrostatic interaction. Since LUMO distributed in the ligand is also delocalized in the ligand, the electron density is not so high, and as a result, there is no strong electrostatic interaction with the host compound, resulting in a broad emission spectrum. It will not happen.
Therefore, even in the TADF method, it is necessary to design a molecule of the TADF light emitting material so that the host compound can coexist with such a weak interaction.

また、違った観点から考えてみることにする。
TADF発光は、必ずしも単一物質からなるものばかりではない。上記のようにHOMOとLUMOとを遠くに引き離すという観点から、ドナー性物質とアクセプター性物質との対から形成されるエキサイプレックス発光は、異分子にHOMOとLOMOとが局在化するため、実質上のΔEstを極小にすることができる。例えば、図6(a)及び(b)に示したような、ドナー物質であるトリフェニルアミン系化合物m−MTDATAと、アクセプター物質であるオキサジアゾール系化合物t−Bu−PBDとの共蒸着膜を発光層に用いた有機EL素子において、TADF現象が観測されている(非特許文献1参照。)。しかし、図6(c)にも示されるように、エキサイプレックス発光は、その実質上のバンドギャップがドナー物質のHOMO準位とアクセプター物質のLUMO準位とのエネルギー差となるため、原理的に高バンドギャップの発光を得るのが難しい。すなわち、青色発光には適用しにくいという問題点があり、この技術を青色発光TADFに適用することはほぼ困難であるといえる。
I will also think from a different perspective.
TADF light emission is not always composed of a single substance. From the viewpoint of separating HOMO and LUMO far away as described above, the exciplex emission formed from a pair of a donor substance and an acceptor substance is substantially localized because HOMO and LOMO are localized in different molecules. ΔE st can be minimized. For example, as shown in FIGS. 6A and 6B, a co-deposited film of a triphenylamine compound m-MTDATA as a donor material and an oxadiazole compound t-Bu-PBD as an acceptor material In an organic EL element using a light emitting layer, a TADF phenomenon has been observed (see Non-Patent Document 1). However, as shown in FIG. 6 (c), the exciplex emission is principally because the band gap in effect is an energy difference between the HOMO level of the donor material and the LUMO level of the acceptor material. It is difficult to obtain high band gap light emission. That is, there is a problem that it is difficult to apply to blue light emission, and it can be said that it is almost difficult to apply this technique to blue light emission TADF.

TADFを発現させるにはΔEstを小さくする必要があることは先にも述べたが、ΔEstを小さくするためにHOMO−LUMOが完全分離してしまうと電子遷移が発生しなくなり、結果としてTADFが発現しなくなる。つまり、HOMOとLUMOとが混在し、その重なりが大きすぎるとTADFが発現せず、重なりが小さすぎるとTADFが発現するものの強度は小さくなる。
そのため、従来の化合物ではHOMOとLUMOとに若干重なりを持たせることでTADFを発現させていたが、実用的な強度や効率を有するTADF発光を示す分子の設計は容易ではなく、改善の余地があった。
As described above, it is necessary to reduce ΔE st in order to express TADF. However, if HOMO-LUMO is completely separated in order to reduce ΔE st , electronic transition does not occur, and as a result, TADF No longer develops. That is, if HOMO and LUMO coexist and the overlap is too large, TADF is not expressed, and if the overlap is too small, the strength of what TADF is expressed is reduced.
For this reason, in conventional compounds, TADF was expressed by slightly overlapping HOMO and LUMO. However, it is not easy to design a molecule exhibiting TADF emission having practical intensity and efficiency, and there is room for improvement. there were.

ところで、ホスト化合物と発光性化合物とからなる発光層に、TADF現象を示す化合物を第三成分(アシストドーパント)として発光層に含めると、高発光効率発現に有効であることが知られている(例えば、非特許文献2参照。)。アシストドーパント上に、25%の一重項励起子と75%の三重項励起子とを電界励起により発生させることによって、三重項励起子は逆項間交差(Reverse intersystem crossing:RISC)を伴って一重項励起子を生成することができる。一重項励起子のエネルギーは、発光性化合物へエネルギー移動し、移動してきたエネルギーにより発光性化合物が発光することが可能となる。従って、理論上100%の励起子エネルギーを利用して、発光性化合物を発光させることが可能となり、高発光効率が発現する。   By the way, it is known that when a light emitting layer composed of a host compound and a light emitting compound contains a compound exhibiting a TADF phenomenon as a third component (assist dopant) in the light emitting layer, it is effective for high luminous efficiency expression ( For example, refer nonpatent literature 2.). By generating 25% singlet excitons and 75% triplet excitons on the assist dopant by electric field excitation, the triplet excitons are singlet with reverse intersystem crossing (RISC). Term excitons can be generated. The energy of the singlet exciton is transferred to the luminescent compound, and the luminescent compound can emit light by the transferred energy. Therefore, theoretically, it becomes possible to cause the luminescent compound to emit light using 100% exciton energy, and high luminous efficiency is exhibited.

国際公開第2013/154064号International Publication No. 2013/154064

応用物理、第82巻、第6号、2013Applied Physics, Vol.82, No.6, 2013 H.Nakanоtani et al.,Nature Communicaion,2014,5,4016−4022H. Nakanitani et al. , Nature Communication, 2014, 5, 4016-4022.

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、電力効率及び初期駆動電圧に優れ、色度のよい青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子、並びにπ共役系化合物を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems and situations, and the problem to be solved is an organic electroluminescent element that exhibits blue light emission with excellent power efficiency and initial driving voltage, and good chromaticity, and a π-conjugated compound. Is to provide.

本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、有機層の少なくとも一層には、分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物が含有され、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が、0.5eV以下であることにより、電力効率及び初期駆動電圧に優れ、色度のよい青色発光を呈する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出し、本発明に至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor contains a π-conjugated compound having an electron-withdrawing part and an electron-donating part in the molecule in at least one layer of the organic layer in the process of examining the cause of the problem. And the energy between the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π-conjugated compound is such that the distance between the nearest atoms of the electron-withdrawing portion and the electron-donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less. It was found that when the absolute value of the difference (ΔE st ) is 0.5 eV or less, it is possible to provide an organic electroluminescence device that exhibits blue light emission with excellent power efficiency and initial driving voltage and good chromaticity, and has led to the present invention. It was.

すなわち、本発明に係る上記課題は、以下の手段により解決される。   That is, the said subject which concerns on this invention is solved by the following means.

1.陽極と陰極との間に、少なくとも一層の発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層の少なくとも一層には、分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物が含有され、
前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、前記π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が、0.5eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
1. An organic electroluminescence device having an organic layer including at least one light emitting layer between an anode and a cathode,
At least one layer of the organic layer contains a π-conjugated compound having an electron withdrawing portion and an electron donating portion in the molecule,
The nearest atomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less, and the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π conjugated compound are An organic electroluminescence device characterized in that the absolute value (ΔE st ) of the energy difference is 0.5 eV or less.

2.前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部との最近接原子間距離が1nm以下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。   2. 2. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the closest interatomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is 1 nm or less.

3.前記π共役系化合物が、前記電子吸引部と前記電子供与部との間に結合部を有し、前記結合部が、少なくとも一か所でπ共役系が不連続となる部分を有していることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   3. The π-conjugated compound has a bond part between the electron withdrawing part and the electron donating part, and the bond part has a part where the π-conjugated system is discontinuous at least at one place. The organic electroluminescent element according to item 1 or 2, characterized in that:

4.前記π共役系化合物が、下記一般式(A)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3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   4). 4. The organic electroluminescence device according to item 3, wherein the π-conjugated compound is a compound having a structure represented by the following general formula (A).

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(一般式(A)中、X〜X及びY〜Yは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素原子、又は窒素原子を表す。) (In General Formula (A), X 1 to X 3 and Y 1 to Y 3 each independently represent a substituted or unsubstituted carbon atom or a nitrogen atom.)

5.前記π共役系化合物が、下記一般式(B)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3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   5. 4. The organic electroluminescence device according to item 3, wherein the π-conjugated compound is a compound having a structure represented by the following general formula (B).

Figure 2016036025
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(一般式(B)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はフェニル基を表すが、R〜Rのうち少なくとも二つはフェニル基を表す。) (In general formula (B), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or a phenyl group, but at least two of R 1 to R 3 represent a phenyl group.)

6.前記結合部が、アダマンタン構造を有していることを特徴とする第3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   6). 4. The organic electroluminescence element according to item 3, wherein the coupling portion has an adamantane structure.

7.前記結合部が、ボラジン構造を有していることを特徴とする第3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   7). 4. The organic electroluminescence element according to item 3, wherein the coupling portion has a borazine structure.

8.前記結合部が、ジベンゾホスホールオキシド構造を有していることを特徴とする第3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   8). 4. The organic electroluminescence device according to item 3, wherein the bonding part has a dibenzophosphole oxide structure.

9.前記結合部が、トリプチセン構造を有していることを特徴とする第3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   9. 4. The organic electroluminescence device according to item 3, wherein the coupling portion has a triptycene structure.

10.前記結合部が、ペンチプセン構造を有していることを特徴とする第3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   10. 4. The organic electroluminescence device according to item 3, wherein the coupling portion has a penthipcene structure.

11.前記結合部が、シクロファン構造を有していることを特徴とする第3項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   11. 4. The organic electroluminescence device according to item 3, wherein the coupling portion has a cyclophane structure.

12.前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部とが、少なくとも二つの原子で連結されていることを特徴とする第1項から第11項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   12 The organic electro according to any one of items 1 to 11, wherein the electron withdrawing part and the electron donating part in the π-conjugated compound are connected by at least two atoms. Luminescence element.

13.前記発光層には、前記π共役系化合物と、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも1種類とが含有されていることを特徴とする第1項から第12項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   13. Any one of Items 1 to 12, wherein the light-emitting layer contains the π-conjugated compound and at least one of a fluorescent compound and a phosphorescent compound. The organic electroluminescence device according to one item.

14.前記発光層には、前記π共役系化合物と、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも1種類と、ホスト化合物とが含有されていることを特徴とする第1項から第12項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   14 Item 1 to Item 12, wherein the light emitting layer contains the π-conjugated compound, at least one of a fluorescent compound and a phosphorescent compound, and a host compound. The organic electroluminescent element as described in any one of the above.

15.分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物であって、
前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、前記π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が0.5eV以下であることを特徴とするπ共役系化合物。
15. A π-conjugated compound having an electron withdrawing portion and an electron donating portion in the molecule,
The nearest atomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less, and the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π conjugated compound are An absolute value (ΔE st ) of the energy difference of π is conjugated to a π-conjugated compound, which is 0.5 eV or less.

本発明の上記手段により、電力効率及び初期駆動電圧に優れ、色度のよい青色発光を呈する有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。   By the above means of the present invention, it is possible to provide an organic electroluminescence device that exhibits blue light emission with excellent power efficiency and initial driving voltage and good chromaticity.

本発明の効果の発現機構・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。   The expression mechanism / action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.

TADF現象を発現させるにはΔEstが小さい必要があることは先に述べたとおりであるが、0.5eV以下の値であればTADF発現確率が高くなることが知られている。π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離を10nm以下とすることにより、電子吸引部にLUMOを、電子供与部にHOMOを分離局在化させてΔEstを0.5eV以下にすることが可能で、TADF現象を発現させることができる。 Although it is to express the TADF phenomenon must Delta] E st is small is as previously described, TADF expression probability if the following values 0.5eV that increases are known. By the nearest interatomic distance between the electron-withdrawing unit and an electron donor unit in the π-conjugated compound 10nm or less, the LUMO to the electron-withdrawing unit, a Delta] E st to separate localize HOMO the electron donor unit 0 0.5 eV or less, and the TADF phenomenon can be expressed.

通常、TADF現象が発現する際の電子遷移は、電子供与部に局在化するHOMOと電子吸引部に局在化するLUMOとの間を、共有結合の分子鎖を経由することで行われるが、本発明においては、電子供与部に局在化するHOMOと電子吸引部に局在化するLUMOとの空間が近接しているので、共有結合の分子鎖を介することなく、電子供与部に局在化するHOMOから電子吸引部に局在化するLUMOに直接ホッピングすることで電子遷移が発生する。本発明のπ共役系化合物は、従来のTADF化合物と比べて、電子の遷移距離が短くて済むので、必ずしも強い電子吸引部を必要とせず、その結果、「HOMOが深くなる。」という問題を解決することができる(すなわち、HOMO準位が−5.5eVまで深くなることはない。)ものと考えられる。   In general, when the TADF phenomenon occurs, the electron transition is performed between the HOMO localized in the electron donating portion and the LUMO localized in the electron attracting portion via a covalently bonded molecular chain. In the present invention, the space between the HOMO localized in the electron donating portion and the LUMO localized in the electron attracting portion is close to each other. Electron transitions are generated by directly hopping from the localized HOMO to the LUMO localized in the electron withdrawing portion. Since the π-conjugated compound of the present invention requires a shorter electron transition distance than a conventional TADF compound, a strong electron withdrawing portion is not necessarily required, and as a result, the problem of “deep HOMO” occurs. It can be solved (that is, the HOMO level does not become as deep as -5.5 eV).

また、強い電子吸引部を持たない場合、電荷の局在状態も穏やかなものとなるため、周囲の媒体(主に、ホスト化合物や溶媒)との間に生じる電荷の偏りも穏やかなものとなり、従来型TADF発光材料に比べて相互作用が小さくなり、「発光スペクトルのブロード化」を抑えることができるものと考えられる。   In addition, if there is no strong electron withdrawing part, the localized state of the charge will also be gentle, so the bias of charge generated with the surrounding medium (mainly the host compound or solvent) will also be gentle, It is considered that the interaction is smaller than that of the conventional TADF light emitting material, and “broadening of the emission spectrum” can be suppressed.

2CzPNのエネルギータイヤグラムを示す模式図Schematic diagram showing energy tire grams of 2CzPN 2CzXyのエネルギータイヤグラムを示す模式図Schematic showing energy tiregram of 2CzXy 従来のTADF化合物、リン光発光性化合物及びホスト化合物の電子状態を示す模式図Schematic diagram showing the electronic states of conventional TADF compounds, phosphorescent compounds and host compounds 従来のTADF化合物とホスト化合物間の相互作用を示す模式図Schematic diagram showing the interaction between a conventional TADF compound and a host compound リン光発光性化合物とホスト化合物間の相互作用を示す模式図Schematic diagram showing the interaction between the phosphorescent compound and the host compound エキサイプレックス発光の電子の流れを示す模式図Schematic diagram showing the flow of electrons in exciplex light emission 本発明のπ共役系化合物の電子供与部及び電子吸引部の共役平面の位置関係を示す模式図The schematic diagram which shows the positional relationship of the conjugation plane of the electron donor part and electron withdrawing part of the π-conjugated compound of the present invention 本発明のπ共役系化合物とホスト化合物間の相互作用を示す模式図Schematic diagram showing the interaction between the π-conjugated compound of the present invention and the host compound 本発明のπ共役系化合物のエネルギータイヤグラムを示す模式図Schematic diagram showing energy tire grams of the π-conjugated compound of the present invention 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Schematic diagram showing an example of a display device composed of organic EL elements アクティブマトリクス方式による表示装置の模式図Schematic diagram of an active matrix display device 画素の回路を示した概略図Schematic showing the pixel circuit パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図Schematic diagram of a passive matrix display device 照明装置の概略図Schematic of lighting device 照明装置の断面図Cross section of the lighting device

本発明の有機EL素子は、陽極と陰極との間に、少なくとも一層の発光層を含む有機層を有し、有機層の少なくとも一層には、分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物が含有され、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が、0.5eV以下であることを特徴とする。この特徴は、請求項1から請求項15までの請求項に係る発明に共通する技術的特徴である。 The organic EL device of the present invention has an organic layer including at least one light emitting layer between an anode and a cathode, and at least one layer of the organic layer has an electron withdrawing portion and an electron donating portion in the molecule. a π-conjugated compound is contained, the distance between the nearest atoms of the electron-withdrawing portion and the electron-donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less, and the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet of the π-conjugated compound The absolute value (ΔE st ) of the energy difference from the term level is 0.5 eV or less. This feature is a technical feature common to the inventions according to claims 1 to 15.

本発明の実施態様としては、ΔEstを小さくできる観点から、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離が1nm以下であることが好ましい。なぜなら、HOMOとLUMOとの中心間距離を離して、HOMO−LUMOの分離を達成しながらも、最近接原子間距離を1nm以下とすることにより、より空間的に近接した状態を取り得るからである。 The embodiments of the present invention, from the viewpoint of reducing the Delta] E st, it is preferable nearest interatomic distance between the electron-withdrawing unit and an electron donor unit in the π-conjugated compound is 1nm or less. This is because, by separating the distance between the centers of HOMO and LUMO to achieve HOMO-LUMO separation, the closest interatomic distance can be made 1 nm or less so that a more spatially close state can be obtained. is there.

また、π共役系化合物が、電子吸引部と電子供与部との間に結合部を有し、結合部が、少なくとも一か所でπ共役系が不連続となる部分を有していることが好ましい。これにより、電子吸引部が弱いものであっても、電子吸引部と電子供与部との区別が明確となる。また、HOMOとLUMOとの分離が明確になるのでHOMOとLUMOとが完全分離しやすくなり、その結果、ΔEstを極限まで小さくすることができる。 Further, the π-conjugated compound has a bonding portion between the electron withdrawing portion and the electron donating portion, and the bonding portion has a portion where the π-conjugated system is discontinuous at least at one place. preferable. Thereby, even if the electron withdrawing part is weak, the distinction between the electron withdrawing part and the electron donating part becomes clear. Further, the HOMO and LUMO is easily completely separated because the separation between the HOMO and LUMO become clear, as a result, it is possible to reduce the Delta] E st to the limit.

また、ΔEstを小さくする観点から、π共役系化合物が一般式(A)又は一般式(B)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。 Further, from the viewpoint of reducing ΔE st , the π-conjugated compound is preferably a compound having a structure represented by the general formula (A) or the general formula (B).

また、電子供与部と電子吸引部との距離を近接させた構造を取りやすいという観点から、結合部がアダマンタン構造、ジベンゾホスホールオキシド構造、トリプチセン構造、ペンチプセン構造又はシクロファン構造を有していることが好ましい。
また、発光性向上、及び複素環側鎖に電子供与部及び電子吸引部を導入した分子を合成しやすいという観点から、結合物がボラジン構造を有していることが好ましい。
Further, from the viewpoint of easily taking a structure in which the distance between the electron donating part and the electron withdrawing part is close, the bonding part has an adamantane structure, a dibenzophosphole oxide structure, a triptycene structure, a pentypcene structure, or a cyclophane structure. It is preferable.
Moreover, it is preferable that the combined substance has a borazine structure from the viewpoints of improving luminous properties and easily synthesizing a molecule in which an electron donating part and an electron withdrawing part are introduced into a heterocyclic side chain.

また、電子供与部と電子吸引部との距離を近接させた構造を取りやすいという観点から、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部とが、少なくとも二つの原子で連結されていることが好ましい。   In addition, from the viewpoint of easily taking a structure in which the distance between the electron donating part and the electron withdrawing part is close, the electron withdrawing part and the electron donating part in the π-conjugated compound are connected by at least two atoms. preferable.

また、有機EL素子の発光効率向上の観点から、発光層には、π共役系化合物と、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも1種類とが含有されていることが好ましい。   Further, from the viewpoint of improving the light emission efficiency of the organic EL element, the light emitting layer preferably contains a π-conjugated compound and at least one of a fluorescent light emitting compound and a phosphorescent light emitting compound.

また、有機EL素子の発光効率向上の観点から、発光層には、π共役系化合物と、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも1種類と、ホスト化合物とが含有されていることが好ましい。   From the viewpoint of improving the light emission efficiency of the organic EL device, the light emitting layer contains a π-conjugated compound, at least one of a fluorescent light emitting compound and a phosphorescent light emitting compound, and a host compound. Is preferred.

本発明においては、分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物であって、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が0.5eV以下であるπ共役系化合物が提供される。 In the present invention, a π-conjugated compound having an electron-withdrawing portion and an electron-donating portion in the molecule, and the closest interatomic distance between the electron-withdrawing portion and the electron-donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less. In addition, a π-conjugated compound having an absolute value (ΔE st ) of an energy difference between the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π-conjugated compound of 0.5 eV or less is provided.

以下、本発明とその構成要素、及び本発明を実施するための形態・態様について詳細な説明をする。なお、本願において、数値範囲を表す「〜」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している。
本論に入る前に、本発明の技術思想と関連する、有機EL素子の発光方式及び発光材料について述べる。
Hereinafter, the present invention, its components, and modes and modes for carrying out the present invention will be described in detail. In addition, in this application, "-" showing a numerical range is used by the meaning containing the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
Before going into the present discussion, the light emitting method and light emitting material of the organic EL element related to the technical idea of the present invention will be described.

≪有機EL素子の発光方式≫
有機EL素子の発光方式としては、三重項励起状態から基底状態に戻る際に光を発する「リン光発光」と、一重項励起状態から基底状態に戻る際に光を発する「蛍光発光」の二通りがある。
有機EL素子のような電界で励起する場合には、三重項励起子が75%の確率で、一重項励起子が25%の確率で生成するため、リン光発光の方が蛍光発光に比べ発光効率を高くすることが可能で、低消費電力化を実現するには優れた方式である。
一方、蛍光発光においても、通常では無輻射失活により熱にしかならない75%の三重項励起子を高密度で存在させることによって、二つの三重項励起子から一つの一重項励起子を発生させて発光効率を向上させるTTA機構を利用した方式が見つかっている。
≪Light emission method of organic EL element≫
There are two types of emission methods for organic EL elements: phosphorescence emission, which emits light when returning from the triplet excited state to the ground state, and fluorescence emission, which emits light when returning from the singlet excited state to the ground state. There is a street.
When excited by an electric field as in an organic EL element, triplet excitons are generated with a probability of 75% and singlet excitons are generated with a probability of 25%. Therefore, phosphorescence emission emits light more than fluorescence emission. It is an excellent method for realizing high efficiency and low power consumption.
On the other hand, in fluorescence emission, one singlet exciton is generated from two triplet excitons by causing a high density of 75% triplet excitons that normally only become heat due to non-radiation deactivation. Thus, a method using a TTA mechanism for improving luminous efficiency has been found.

さらに、近年では、安達らの発見により一重項励起状態と三重項励起状態のエネルギーギャップを小さくすることで、発光中のジュール熱及び/又は発光素子が置かれる環境温度によりエネルギー準位の低い三重項励起状態から一重項励起状態に逆項間交差がおこり、結果としてほぼ100%に近い蛍光発光を可能とする現象(熱励起型遅延蛍光、又は熱励起型遅延蛍光ともいう:「TADF」)とそれを可能にする蛍光物質が見出されている(例えば、「照明に向けた燐光有機EL技術の開発」応用物理 第80巻、第4号、2011年等参照。)。   Furthermore, in recent years, the discovery of Adachi et al. Has reduced the energy gap between the singlet excited state and the triplet excited state. Reverse intersystem crossing from the singlet excited state to the singlet excited state, and as a result, a phenomenon that enables nearly 100% fluorescence emission (also referred to as thermally excited delayed fluorescence or thermally excited delayed fluorescence: “TADF”) Fluorescent materials that make this possible have been found (see, for example, “Development of Phosphorescent Organic EL Technology for Lighting”, Applied Physics Vol. 80, No. 4, 2011, etc.).

≪リン光発光性化合物≫
前述のとおり、リン光発光は発光効率的には蛍光発光よりも理論的には3倍有利であるが、三重項励起状態から一重項基底状態へのエネルギー失活(=リン光発光)は禁制遷移であり、また同様に一重項励起状態から三重項励起状態への項間交差も禁制遷移であるため、通常その速度定数は小さい。すなわち、遷移が起こりにくいため、励起子寿命はミリ秒から秒オーダーと長くなり、所望の発光を得ることが困難である。
ただし、イリジウムや白金などの重金属を用いた錯体が発光する場合には、中心金属の重原子効果によって、上記の禁制遷移の速度定数が3桁以上増大し、配位子の選択によっては、100%のリン光量子収率を得ることも可能となる。
しかしながら、このような理想的な発光を得るためには、希少金属であるイリジウムやパラジウム、白金などのいわゆる白金属と呼ばれる貴金属を用いる必要があり、大量に使用されることになるとその埋蔵量や金属自体の値段が産業上大きな問題となってくる。
≪Phosphorescent compound≫
As described above, phosphorescence is theoretically 3 times more advantageous than fluorescence in terms of light emission efficiency, but energy deactivation (= phosphorescence) from triplet excited state to singlet ground state is forbidden. Similarly, since the intersystem crossing from the singlet excited state to the triplet excited state is also a forbidden transition, the rate constant is usually small. That is, since the transition is difficult to occur, the exciton lifetime is increased from millisecond to second order, and it is difficult to obtain desired light emission.
However, when a complex using a heavy metal such as iridium or platinum emits light, the rate constant of the forbidden transition is increased by 3 digits or more due to the heavy atom effect of the central metal. % Phosphorescence quantum yield can be obtained.
However, in order to obtain such ideal light emission, it is necessary to use a rare metal called a white metal such as iridium, palladium, or platinum, which is a rare metal. The price of the metal itself is a major industrial issue.

≪蛍光発光性化合物≫
一般的な蛍光発光性化合物としては、リン光発光性化合物のような重金属錯体である必要性は特になく、炭素、酸素、窒素、水素などの一般的な元素の組み合わせから構成される、いわゆる有機化合物が適用でき、更に、リンや硫黄、ケイ素などその他の非金属元素を用いることも可能で、また、アルミニウムや亜鉛などの典型金属の錯体も活用できるなど、その多様性はほぼ無限といえる。
ただし、従来の蛍光発光性化合物では上記のように励起子の25%しか発光に適用できないために、リン光発光のような高効率発光は望めない。
≪Fluorescent compound≫
A general fluorescent compound is not necessarily a heavy metal complex such as a phosphorescent compound, and is a so-called organic compound composed of a combination of common elements such as carbon, oxygen, nitrogen, and hydrogen. The compounds can be applied, and other non-metallic elements such as phosphorus, sulfur and silicon can be used, and complexes of typical metals such as aluminum and zinc can be used.
However, since only 25% of excitons can be applied to light emission as described above with conventional fluorescent compounds, high efficiency light emission such as phosphorescence emission cannot be expected.

≪遅延蛍光化合物≫
<励起三重項−三重項消滅(TTA)遅延蛍光化合物>
蛍光発光性化合物の問題点を解決すべく登場したのが、遅延蛍光を利用した発光方式である。三重項励起子同士の衝突を起源とするTTA方式は、下記のような一般式で記述できる。すなわち、従来、励起子のエネルギーが、無輻射失活により熱にしか変換されなかった三重項励起子の一部が、発光に寄与し得る一重項励起子に逆項間交差できるメリットがあり、実際の有機EL素子においても従来の蛍光発光素子の約2倍の外部取り出し量子効率を得ることができている。
≪Delayed fluorescent compound≫
<Excited triplet-triplet annihilation (TTA) delayed fluorescent compound>
In order to solve the problems of fluorescent compounds, a light emission method using delayed fluorescence has appeared. The TTA method that originates from collisions between triplet excitons can be described by the following general formula. That is, there is a merit that a part of triplet excitons, in which the energy of excitons has been converted only to heat by non-radiation deactivation, can cross back to singlet excitons that can contribute to light emission, Even in an actual organic EL element, an external extraction quantum efficiency that is about twice that of a conventional fluorescent light emitting element can be obtained.

一般式: T+T → S+S
(式中、Tは三重項励起子、Sは一重項励起子、Sは基底状態分子を表す。)
General formula: T * + T * → S * + S
(In the formula, T * represents a triplet exciton, S * represents a singlet exciton, and S represents a ground state molecule.)

しかしながら、上式からも分かるように、二つの三重項励起子から発光に利用できる一重項励起子は一つしか生成しないため、この方式で100%の内部量子効率を得ることは原理上できない。   However, as can be seen from the above equation, since only one singlet exciton that can be used for light emission is generated from two triplet excitons, it is theoretically impossible to obtain 100% internal quantum efficiency by this method.

<熱活性型遅延蛍光(TADF)化合物>
もう一つの高効率蛍光発光であるTADF方式は、TTAの問題点を解決できる方式である。
蛍光発光性化合物は、上記のように無限に分子設計できる利点を持っている。すなわち、分子設計された化合物の中で、特異的に三重項励起状態と一重項励起状態のエネルギー準位差(ΔEst)が極めて近接する化合物が存在する。
このような化合物は、分子内に重原子を持っていないにもかかわらず、ΔEstが小さいために通常では起こりえない三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が起こる。さらに、一重項励起状態から基底状態への失活(=蛍光発光)の速度定数が極めて大きいことから、三重項励起子はそれ自体が基底状態に熱的に失活(無輻射失活)するよりも、一重項励起状態経由で蛍光を発しながら基底状態に戻る方が速度論的に有利である。そのため、TADFでは理想的には100%の蛍光発光が可能となる(特許文献1、非特許文献1、及び、H Nakanotani et al.,Scientific Reports 3,Article number:2127 doi:10.1038/srep02127、H Uotyama et al.,Nature 2012,492,234−238、Organic Electronics Volume 14,Issue 11,November 2013,Pages 2721−2726参照。)。
<Thermal activated delayed fluorescence (TADF) compound>
The TADF method, which is another highly efficient fluorescent emission, is a method that can solve the problems of TTA.
Fluorescent compounds have the advantage that they can be designed indefinitely as described above. In other words, among the compounds that are molecularly designed, there are compounds in which the energy level difference (ΔE st ) between the triplet excited state and the singlet excited state is extremely close.
Such compounds, even though in the molecule does not have a heavy atom, reverse intersystem crossing from a triplet excited state which can not occur in normal order Delta] E st is small to the singlet excited state occurs. Furthermore, since the rate constant of deactivation from singlet excited state to ground state (= fluorescence emission) is extremely large, triplet excitons themselves are thermally deactivated to ground state (non-radiative deactivation). It is more kinetically advantageous to return to the ground state while emitting fluorescence via the singlet excited state. Therefore, TADF can ideally emit 100% fluorescence (Patent Document 1, Non-Patent Document 1, and H Nakanotani et al., Scientific Reports 3, Article number: 2127 doi: 10.1038 / srep02127). , H Uotyama et al., Nature 2012, 492, 234-238, Organic Electronics Volume 14, Issue 11, November 2013, Pages 2721-2726).

<ΔEstに関する分子設計思想>
上記ΔEstを小さくするための分子設計について説明する。
ΔEstを小さくするためには、原理上分子内の最高被占軌道(Highest Occupied Molecular Orbital:HOMO)と最低空軌道(Lowest Unoccupied Molecular Orbital:LUMO)の空間的な重なりを小さくすることが最も効果的である。
一般に分子の電子軌道において、HOMOは電子供与部に、LUMOは電子吸引部に分布することが知られており、分子内に電子供与性と電子吸引性の骨格を導入することによって、HOMOとLUMOとが存在する位置を遠ざけることが可能である。
<Molecular design concept for ΔE st >
A molecular design for reducing the ΔE st will be described.
In order to reduce ΔE st , in principle, it is most effective to reduce the spatial overlap between the highest occupied orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) in the molecule. Is.
Generally, it is known that HOMO is distributed in the electron donating part and LUMO is distributed in the electron withdrawing part in the electron orbit of the molecule. By introducing an electron donating and electron withdrawing skeleton into the molecule, HOMO and LUMO are distributed. It is possible to keep away from the position where and exist.

例えば、前述の文献「照明に向けた燐光有機EL技術の開発」においては、シアノ基やスルホニル基、トリアジンなどの電子吸引性の骨格と、カルバゾールやジフェニルアミノ基等の電子供与性の骨格とを導入することで、LUMOとHOMOとをそれぞれ局在化させている。
また、化合物の基底状態と三重項励起状態との分子構造変化を小さくすることも効果的である。構造変化を小さくするための方法としては、例えば、化合物を剛直にすることなどが効果的である。ここで述べる剛直とは、例えば、分子内の環と環との結合における自由回転を抑制したり、π共役面の大きい縮合環を導入したりするなど、分子内において自由に動ける部位が少ないことを意味する。特に、発光に関与する部位を剛直にすることによって、励起状態における構造変化を小さくすることが可能である。
For example, in the above-mentioned document “Development of phosphorescent organic EL technology for illumination”, an electron-withdrawing skeleton such as a cyano group, a sulfonyl group, or a triazine and an electron-donating skeleton such as a carbazole or a diphenylamino group are used. By introducing, LUMO and HOMO are localized.
It is also effective to reduce the change in molecular structure between the ground state and triplet excited state of the compound. As a method for reducing the structural change, for example, making the compound rigid is effective. Rigidity described here means that there are few sites that can move freely in the molecule, for example, by suppressing free rotation in the bond between rings in the molecule or by introducing a condensed ring with a large π conjugate plane. Means. In particular, it is possible to reduce the structural change in the excited state by making the portion involved in light emission rigid.

<TADF化合物が抱える一般的な問題>
TADF化合物は、その発光機構及び分子構造の面から種々の問題を抱えている。以下に、一般的にTADF化合物が抱える問題の一部について記載する。
<General problems with TADF compounds>
TADF compounds have various problems in terms of their light emission mechanism and molecular structure. The following describes some of the problems generally associated with TADF compounds.

TADF化合物においては、ΔEstを小さくするためにHOMOとLUMOとの存在する部位をできるだけ離すことが必要であるが、このため、分子の電子状態はHOMO部位とLUMO部位が分離したドナー/アクセプター型の分子内CT(分子内電荷移動状態)に近い状態となってしまう。
このような分子は、複数存在すると、一方の分子のドナー部(電子供与部)と他方の分子のアクセプター部(電子吸引部)とを近接させると安定化が図られる。そのような安定化状態は2分子間での形成に限らず、3分子間又は5分子間であったりと複数の分子間でも形成が可能であり、結果、広い分布を持った種々の安定化状態が存在することになり、吸収スペクトル及び発光スペクトルの形状はブロードとなる。また、2分子を超える多分子集合体を形成しない場合であっても、二つの分子の相互作用する方向や角度などの違いによって様々な存在状態を取り得るため、基本的にはやはり吸収スペクトル及び発光スペクトルの形状はブロードになる。
In the TADF compound, it is necessary to separate the sites where HOMO and LUMO exist as much as possible in order to reduce ΔE st . For this reason, the electronic state of the molecule is a donor / acceptor type in which the HOMO and LUMO sites are separated. It becomes a state close to intramolecular CT (intramolecular charge transfer state).
When a plurality of such molecules are present, stabilization is achieved by bringing the donor part (electron donating part) of one molecule and the acceptor part (electron attracting part) of the other molecule close to each other. Such a stabilization state is not limited to the formation between two molecules, but can also be formed between a plurality of molecules such as three or five molecules, resulting in various stabilization with a wide distribution. A state will exist, and the shape of the absorption spectrum and emission spectrum will be broad. In addition, even when a multimolecular assembly exceeding two molecules is not formed, various existence states can be taken depending on the direction and angle of interaction between the two molecules. The shape of the emission spectrum becomes broad.

発光スペクトルがブロードになることは、二つの大きな問題を発生する。
一つは、発光色の色純度が低くなってしまう問題である。照明用途に適用する場合にはそれほど大きな問題にはならないが、電子ディスプレイ用途に用いる場合には色再現域が小さくなり、また、純色の色再現性が低くなることから、実際に商品として適用するのは困難になる。
The broad emission spectrum creates two major problems.
One problem is that the color purity of the emitted color is lowered. This is not a big problem when applied to lighting applications, but when used for electronic displays, the color gamut is small and the color reproducibility of pure colors is low. It becomes difficult.

もう一つの問題は、発光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長(「蛍光0−0バンド」と呼ぶ。)が短波長化、すなわち高S化(最低励起一重項エネルギーの高エネルギー化)してしまうことである。
当然、蛍光0−0バンドが短波長化すると、Sよりもエネルギーの低いTに由来するリン光0−0バンドも短波長化(高T化)してしまう。そのため、ホスト化合物に用いる化合物はドーパントからの逆エネルギー移動を起こさないようにするために、高S化かつ高T化する必要が生じてくる。これは、非常に大きな問題である。
基本的に有機化合物からなるホスト化合物は、有機EL素子中で、カチオンラジカル状態、アニオンラジカル状態及び励起状態という、複数の活性かつ不安定な化学種の状態を取るが、それら化学種は分子内のπ共役系を拡大することで比較的安定に存在させることができる。
Another problem is that the rising wavelength (referred to as “fluorescence 0-0 band”) on the short wavelength side of the emission spectrum is shortened, that is, the S 1 is increased (the lowest excitation singlet energy is increased). It is to end.
Naturally, when the wavelength of the fluorescent 0-0 band is shortened, the phosphorescent 0-0 band derived from T 1 having lower energy than S 1 is also shortened (higher T 1 ). Therefore, the compound used in the host compound in order not to cause reverse energy transfer from the dopant, arises the need to 1 reduction and high T 1 of high S. This is a very big problem.
A host compound consisting essentially of an organic compound takes a plurality of active and unstable chemical species such as a cation radical state, an anion radical state, and an excited state in an organic EL device. By expanding the π-conjugated system, it can exist relatively stably.

しかしながら、高S化かつ高T化を達成するには、分子内のπ共役系を縮小するか又は断ち切ることが必要となり、安定性と両立させることが困難になって、結果的には発光素子の寿命を短くしてしまうことになる。
また、重金属を含まないTADF化合物においては、三重項励起状態から基底状態に失活する遷移は禁制遷移であるため、三重項励起状態での存在時間(励起子寿命)は数百μ秒からミリ秒オーダーと極めて長い。そのため、仮にホスト化合物のTエネルギーが蛍光発光性化合物のそれよりも高いエネルギーレベルであったとしても、その存在時間の長さから蛍光発光性化合物の三重項励起状態からホスト化合物へと逆エネルギー移動を起こす確率が増大してしまう。その結果、本来意図するTADF化合物の三重項励起状態から一重項励起状態への逆項間交差が十分に起こらずに、ホスト化合物への好ましくない逆エネルギー移動が主流となって、十分な発光効率が得られないという不具合が生じてしまう。
However, in order to achieve high S 1 and high T 1 , it is necessary to reduce or cut off the π-conjugated system in the molecule, which makes it difficult to achieve both stability and as a result. The life of the light emitting element is shortened.
In addition, in a TADF compound that does not contain a heavy metal, a transition that is deactivated from a triplet excited state to a ground state is a forbidden transition, and therefore the existence time (exciton lifetime) in the triplet excited state is from several hundred microseconds to millisecond. It is very long with second order. Therefore, even if the T 1 energy of the host compound is higher than that of the fluorescent compound, the reverse energy from the triplet excited state of the fluorescent compound to the host compound is determined from the length of the existence time. The probability of causing movement increases. As a result, the reverse reverse energy transfer from the triplet excited state to the singlet excited state of the originally intended TADF compound does not occur sufficiently, and unfavorable reverse energy transfer to the host compound becomes the mainstream, resulting in sufficient luminous efficiency. Inconvenience that cannot be obtained.

上記のような問題を解決するためには、TADF化合物の発光スペクトル形状をシャープ化し、発光極大波長と発光スペクトルの立ち上がり波長の差を小さくすることが必要となる。そのためには、基本的には一重項励起状態及び三重項励起状態の分子構造の変化を小さくすることにより達成することが可能である。
また、ホスト化合物への逆エネルギー移動を抑制するためには、TADF化合物の三重項励起状態の存在時間(励起子寿命)を短くすることが効果的である。それを実現するには、基底状態と三重項励起状態との分子構造変化を小さくすること、及び禁制遷移をほどくのに好適な置換基や元素を導入することなどの対策を講じることで、問題点を解決することが可能である。
In order to solve the above problems, it is necessary to sharpen the emission spectrum shape of the TADF compound and reduce the difference between the emission maximum wavelength and the rising wavelength of the emission spectrum. This can be basically achieved by reducing the change in the molecular structure of the singlet excited state and the triplet excited state.
In order to suppress reverse energy transfer to the host compound, it is effective to shorten the existence time (exciton lifetime) of the triplet excited state of the TADF compound. To achieve this, it is necessary to take measures such as reducing the molecular structure change between the ground state and the triplet excited state and introducing suitable substituents and elements to undo the forbidden transition. It is possible to solve the point.

本発明のπ共役系化合物は、蛍光発光性化合物や、後述するようなアシストドーパントとして適用可能であるが、上記のように励起状態の構造変化を抑えた蛍光発光性化合物及び三重項励起状態の存在時間が短い蛍光発光性化合物も設計思想として含むものである。
以下に、本発明のπ共役系化合物に関する種々の測定方法について記載する。
The π-conjugated compound of the present invention can be applied as a fluorescent compound or an assist dopant as described later. However, as described above, the fluorescent compound and triplet excited state in which the structural change of the excited state is suppressed. A fluorescent compound having a short existence time is included as a design concept.
Hereinafter, various measurement methods relating to the π-conjugated compound of the present invention will be described.

<電子密度分布>
本発明のπ共役系化合物は、ΔEstを小さくするという観点から、分子内においてHOMOとLUMOとが実質的に分離していることが好ましい。これらHOMO及びLUMOの分布状態、及びΔEstについては、半経験的分子軌道計算により得られる構造最適化した際の電子密度分布から求めることができる。
本発明のπ共役系化合物のHOMO、LUMO及びΔEstの値の算出には、米国Gaussian社製のGaussian09(Revision C.01,M.J.Frisch,G.W.Trucks,H.B.Schlegel,G.E.Scuseria,M.A.Robb,J.R.Cheeseman,G.Scalmani,V.Barone,B.Mennucci,G.A.Petersson,H.Nakatsuji,M.Caricato,X.Li,H.P.Hratchian,A.F.Izmaylov,J.Bloino,G.Zheng,J.L.Sonnenberg,M.Hada,M.Ehara,K.Toyota,R.Fukuda,J.Hasegawa,M.Ishida,T.Nakajima,Y.Honda,O.Kitao,H.Nakai,T.Vreven,J.A.Montgomery,Jr.,J.E.Peralta,F.Ogliaro,M.Bearpark,J.J.Heyd,E.Brothers,K.N.Kudin,V.N.Staroverov,T.Keith,R.Kobayashi,J.Normand,K.Raghavachari,A.Rendell,J.C.Burant,S.S.Iyengar,J.Tomasi,M.Cossi,N.Rega,J.M.Millam,M.Klene,J.E.Knox,J.B.Cross,V.Bakken,C.Adamo,J.Jaramillo,R.Gomperts,R.E.Stratmann,O.Yazyev,A.J.Austin,R.Cammi,C.Pomelli,J.W.Ochterski,R.L.Martin,K.Morokuma,V.G.Zakrzewski,G.A.Voth,P.Salvador,J.J.Dannenberg,S.Dapprich,A.D.Daniels,O.Farkas,J.B.Foresman,J.V.Ortiz,J.Cioslowski,and D.J.Fox,Gaussian,Inc.,Wallingford CT,2010.)ソフトウェアを用いて、計算手法として密度汎関数法(B3LYP/6−31G(d))を用いて算出した。ソフトウェアや計算手法に特に限定はなく、いずれを用いても同様に求めることができる。
<Electron density distribution>
Π conjugated compound of the present invention, from the viewpoint of reducing the Delta] E st, it is preferable that the HOMO and LUMO are substantially separated in the molecule. These HOMO and LUMO of the distribution, and the Delta] E st can be determined from the electron density distribution when the structure optimization obtained by semi-empirical molecular orbital calculations.
For calculating the values of HOMO, LUMO and ΔE st of the π-conjugated compound of the present invention, Gaussian 09 (Revision C.01, MJ Frisch, GW Trucks, HB Schlegel, manufactured by Gaussian, USA) was used. , GE Scuseria, MA Robb, JR Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, GA A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H P. Hratchian, A. F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J. L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida. .Nak Jima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, JA Montgomery, Jr., JE Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J. J. Heid, E. Brothers. , K. N. Kudin, V. N. Staroverov, T. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Ragavachari, A. Rendell, J. C. Burant, S. S. Iyengar, J. Tomasi, Cossi, N. Rega, JM Millam, M. Klene, JE Knox, JB Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann , OY zyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, R. L. Martin, K. Morokuma, V. G. Zakrzewski, GA A. Voth, P. Salvador, J .; J. Dannenberg, S. Dapprich, AD Daniels, O. Farkas, J. B. Forsman, J. V. Ortiz, J. Cioslowski, and D. J. Fox, Gaussian, Inc., Wallingford CT. .) Software, and using the density functional method (B3LYP / 6-31G (d)) as a calculation method. There is no particular limitation on the software and the calculation method, and any of them can be similarly obtained.

また、「HOMOとLUMOが実質的に分離している」とは、上記分子計算により算出されたHOMO軌道分布及びLUMO軌道分布の中心部位が離れており、より好ましくはHOMO軌道の分布とLUMO軌道の分布がほぼ重なっていないことを意味する。
また、HOMOとLUMOとの分離状態については、前述の汎関数としてB3LYP、基底関数として6−31G(d)を用いた構造最適化計算から、更に時間依存密度汎関数法(Time−Dependent DFT)による励起状態計算を実施してS及びTのエネルギー(それぞれE(S)及びE(T))を求めて、ΔEst=E(S)−E(T)として算出することも可能である。算出されたΔEstが小さいほど、HOMOとLUMOとがより分離していることを示す。本発明においては、前述と同様の計算手法を用いて算出されたΔEstが0.5eV以下であり、より好ましくは0.2eV以下であり、更に好ましくは0.1eV以下である。
Further, “HOMO and LUMO are substantially separated” means that the HOMO orbital distribution calculated by the above molecular calculation and the central part of the LUMO orbital distribution are separated, more preferably the HOMO orbital distribution and the LUMO orbital. This means that the distributions of do not overlap.
As for the separation state of HOMO and LUMO, the time-dependent density functional method (Time-Dependent DFT) is further obtained from the structure optimization calculation using B3LYP as the above-mentioned functional and 6-31G (d) as the basis function. To calculate the energy of S 1 and T 1 (E (S 1 ) and E (T 1 ), respectively) and calculate ΔE st = E (S 1 ) −E (T 1 ). It is also possible. As the calculated ΔE st is smaller, HOMO and LUMO are more separated. In the present invention, ΔE st calculated using the same calculation method as described above is 0.5 eV or less, more preferably 0.2 eV or less, and further preferably 0.1 eV or less.

<最低励起一重項エネルギーS
本発明のπ共役系化合物の最低励起一重項エネルギーSについては、本発明においても通常の手法と同様にして算出されるもので定義される。すなわち、測定対象となる化合物を石英基板上に蒸着して試料を作製し、常温(300K)でこの試料の吸収スペクトル(縦軸:吸光度、横軸:波長とする。)を測定する。この吸収スペクトルの長波長側の立ち上がりに対して接線を引き、その接線と横軸との交点の波長値に基づいて、所定の換算式から算出される。
ただし、本発明において使用するπ共役系化合物の分子自体の凝集性が比較的高い場合、薄膜の測定においては凝集による誤差を生じる可能性がある。本発明のπ共役系化合物はストークスシフトが比較的小さいこと、更に励起状態と基底状態との構造変化が小さいことを考慮し、本発明における最低励起一重項エネルギーSは、室温(25℃)におけるπ共役系化合物の溶液状態の最大発光波長のピーク値を近似値として用いた。
ここで、使用する溶媒は、π共役系化合物の凝集状態に影響を与えない、すなわち、溶媒効果の影響が小さい溶媒、例えば、シクロヘキサンやトルエン等の非極性溶媒等を用いることができる。
<Minimum excitation singlet energy S 1 >
The lowest excited singlet energy S 1 of the π-conjugated compound of the present invention is defined in the present invention as calculated in the same manner as a normal method. That is, a sample to be measured is deposited on a quartz substrate to prepare a sample, and the absorption spectrum (vertical axis: absorbance, horizontal axis: wavelength) of this sample is measured at room temperature (300 K). A tangent line is drawn with respect to the rising edge of the absorption spectrum on the long wavelength side, and is calculated from a predetermined conversion formula based on the wavelength value at the intersection of the tangent line and the horizontal axis.
However, when the molecules themselves of the π-conjugated compound used in the present invention have a relatively high aggregation property, an error due to aggregation may occur in the measurement of the thin film. Considering that the Stokes shift of the π-conjugated compound of the present invention is relatively small and that the structural change between the excited state and the ground state is small, the lowest excited singlet energy S 1 in the present invention is room temperature (25 ° C.). The peak value of the maximum emission wavelength in the solution state of the π-conjugated compound in was used as an approximate value.
Here, as the solvent to be used, a solvent that does not affect the aggregation state of the π-conjugated compound, that is, a solvent having a small influence of the solvent effect, for example, a nonpolar solvent such as cyclohexane or toluene can be used.

<最低励起三重項エネルギーT
本発明のπ共役系化合物の最低励起三重項エネルギー(T)については、溶液又は薄膜のフォトルミネッセンス(PL)特性により算出した。例えば、薄膜における算出方法としては、希薄状態のπ共役系化合物の分散物を薄膜にした後に、ストリークカメラを用い、過渡PL特性を測定することで、蛍光成分とリン光成分との分離を行い、そのエネルギー差をΔEstとして最低励起一重項エネルギーから最低励起三重項エネルギーを求めることができる。
測定・評価にあたって、絶対PL量子収率の測定については、絶対PL量子収率測定装置C9920−02(浜松ホトニクス社製)を用いた。発光寿命は、ストリークカメラC4334(浜松ホトニクス社製)を用いて、サンプルをレーザー光で励起させながら測定した。
<Lowest excitation triplet energy T 1 >
The lowest excited triplet energy (T 1 ) of the π-conjugated compound of the present invention was calculated from the photoluminescence (PL) characteristics of the solution or thin film. For example, as a calculation method for a thin film, after making a dispersion of a π-conjugated compound in a thin state into a thin film, the transient PL characteristics are measured using a streak camera to separate the fluorescent component and the phosphorescent component. , it can be determined the lowest excited triplet energy from the lowest excited singlet energy the energy difference as Delta] E st.
In measurement / evaluation, an absolute PL quantum yield measurement apparatus C9920-02 (manufactured by Hamamatsu Photonics) was used for measurement of the absolute PL quantum yield. The light emission lifetime was measured using a streak camera C4334 (manufactured by Hamamatsu Photonics) while exciting the sample with laser light.

≪有機EL素子の構成層≫
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。
≪Component layer of organic EL element≫
As typical element structures in the organic EL element of the present invention, the following structures can be exemplified, but the invention is not limited thereto.

(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
(1) Anode / light emitting layer / cathode (2) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (3) Anode / hole transport layer / light emitting layer / cathode (4) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron Transport layer / cathode (5) anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (6) anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode ( 7) Anode / hole injection layer / hole transport layer / (electron blocking layer /) light emitting layer / (hole blocking layer /) electron transport layer / electron injection layer / cathode

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。
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補助層を設けてもよい。
Among the above, the configuration (7) is preferably used, but is not limited thereto.
The light emitting layer according to the present invention is composed of a single layer or a plurality of layers, and when there are a plurality of light emitting layers, a non-light emitting auxiliary layer may be provided between the light emitting layers.

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、正孔輸送層は、複数層で構成されていてもよい。
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、電子輸送層は、複数層で構成されていてもよい。
上記の代表的な素子構成において、陽極と陰極とを除いた層を「有機層」ともいう。
If necessary, a hole blocking layer (also referred to as a hole blocking layer) or an electron injection layer (also referred to as a cathode buffer layer) may be provided between the light emitting layer and the cathode. An electron blocking layer (also referred to as an electron barrier layer) or a hole injection layer (also referred to as an anode buffer layer) may be provided therebetween.
The hole transport layer used in the present invention is a layer having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer may be composed of a plurality of layers.
The electron transport layer used in the present invention is a layer having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. Further, the electron transport layer may be composed of a plurality of layers.
In the above typical element configuration, a layer excluding the anode and the cathode is also referred to as an “organic layer”.

<タンデム構造>
また、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。
<Tandem structure>
The organic EL element of the present invention may be a so-called tandem element in which a plurality of light emitting units including at least one light emitting layer are stacked.
Examples of typical element configurations of the tandem structure include the following configurations.

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   Anode / first light emitting unit / intermediate layer / second light emitting unit / intermediate layer / third light emitting unit / cathode

ここで、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。
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、公知の材料構成を用いることができる。
Here, the first light emitting unit, the second light emitting unit, and the third light emitting unit may all be the same or different. Two light emitting units may be the same, and the remaining one may be different.
The plurality of light emitting units may be laminated directly or via an intermediate layer, and the intermediate layer is generally an intermediate electrode, an intermediate conductive layer, a charge generation layer, an electron extraction layer, a connection layer, A known material structure can be used as long as it is also called an intermediate insulating layer and has a function of supplying electrons to the anode-side adjacent layer and holes to the cathode-side adjacent layer.

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)、ZnO、TiN、ZrN、HfN、TiO、VO、CuI、InN、GaN、CuAlO、CuGaO、SrCu、LaB、RuO、Al等の導電性無機化合物層や、Au/Bi等の2層膜や、SnO/Ag/SnO、ZnO/Ag/ZnO、Bi/Au/Bi、TiO/TiN/TiO、TiO/ZrN/TiO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、陽極と陰極と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。
Examples of materials used for the intermediate layer include ITO (indium tin oxide), IZO (indium zinc oxide), ZnO 2 , TiN, ZrN, HfN, TiO x , VO x , CuI, InN, GaN, Conductive inorganic compound layers such as CuAlO 2 , CuGaO 2 , SrCu 2 O 2 , LaB 6 , RuO 2 and Al, two-layer films such as Au / Bi 2 O 3 , SnO 2 / Ag / SnO 2 , ZnO / Multi-layer film such as Ag / ZnO, Bi 2 O 3 / Au / Bi 2 O 3 , TiO 2 / TiN / TiO 2 , TiO 2 / ZrN / TiO 2 , fullerenes such as C60, conductive organic substances such as oligothiophene Examples include layers, conductive organic compound layers such as metal phthalocyanines, metal-free phthalocyanines, metal porphyrins, metal-free porphyrins, etc. However, the present invention is not limited to these.
Examples of a preferable configuration in the light emitting unit include those in which the anode and the cathode are excluded from the configurations (1) to (7) described in the above representative element configurations. It is not limited to.

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。   Specific examples of the tandem organic EL element include, for example, US Pat. No. 6,337,492, US Pat. No. 7,420,203, US Pat. No. 7,473,923, US Pat. No. 6,872,472, US Pat. No. 6,107,734. Specification, US Pat. No. 6,337,492, International Publication No. 2005/009087, JP-A 2006-228712, JP-A 2006-24791, JP-A 2006-49393, JP-A 2006-49394 JP-A-2006-49396, JP-A-2011-96679, JP-A-2005-340187, JP-A-4711424, JP-A-34966681, JP-A-3848564, JP-A-4421169, JP 2010-192719, JP 009-076929, JP 2008-078414 A, JP 2007-059848 A, JP 2003-272860 A, JP 2003-045676 A, International Publication No. 2005/094130, etc. Although a structure, a constituent material, etc. are mentioned, this invention is not limited to these.

以下、本発明の有機EL素子を構成する各層について説明する。   Hereinafter, each layer which comprises the organic EL element of this invention is demonstrated.

≪発光層≫
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。本発明に用いられる発光層は、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の範囲内に調整することが好ましく、より好ましくは2〜500nmの範囲内に調整され、更に好ましくは5〜200nmの範囲内に調整される。
また、本発明に用いられる個々の発光層の層厚としては、2nm〜1μmの範囲内に調整することが好ましく、より好ましくは2〜200nmの範囲内に調整され、更に好ましくは3〜150nmの範囲内に調整される。
本発明に係る発光層には、発光ドーパント(発光性化合物、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。)やホスト化合物(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。)を含有することが好ましい。
≪Luminescent layer≫
The light emitting layer according to the present invention is a layer that provides a field in which electrons and holes injected from an electrode or an adjacent layer are recombined to emit light via excitons, and the light emitting portion is a layer of the light emitting layer. Even within, it may be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer. If the light emitting layer used for this invention satisfy | fills the requirements prescribed | regulated by this invention, there will be no restriction | limiting in particular in the structure.
The total thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but it prevents the uniformity of the film to be formed, the application of unnecessary high voltage during light emission, and the improvement of the stability of the emission color against the drive current. From the viewpoint, it is preferable to adjust in the range of 2 nm to 5 μm, more preferably in the range of 2 to 500 nm, and still more preferably in the range of 5 to 200 nm.
The thickness of each light emitting layer used in the present invention is preferably adjusted within the range of 2 nm to 1 μm, more preferably adjusted within the range of 2 to 200 nm, and further preferably 3 to 150 nm. Adjusted within range.
The light emitting layer according to the present invention contains a light emitting dopant (a light emitting compound, a light emitting dopant compound, a dopant compound, also simply referred to as a dopant) and a host compound (a matrix material, a light emitting host compound, also simply referred to as a host). It is preferable.

(1)発光ドーパント
発光ドーパントとしては、本発明のπ共役系化合物や、本発明のπ共役系化合物が後述するアシストドーパント(発光補助材料)として機能する場合に用いられる、従来公知の蛍光発光性化合物(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。)や、リン光発光性化合物(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。)を用いてもよい(詳細は後述する。)。本発明においては、少なくとも1層の発光層に、本発明のπ共役系化合物が発光ドーパント又はアシストドーパントとして含有される。
本発明においては、発光層が発光ドーパントを5〜40質量%の範囲内で含有することが好ましく、10〜30質量%の範囲内で含有することがより好ましい。
発光層中の発光ドーパントの濃度については、使用される特定の発光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、発光ドーパントは、複数種を併用して用いてもよく、構造の異なる発光ドーパント同士の組み合わせや、本発明のπ共役系化合物や、蛍光発光性化合物とリン光発光性化合物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。
(1) Luminescent dopant As a luminescent dopant, the conventionally well-known fluorescence emission property used when the (pi) conjugated compound of this invention and the (pi) conjugated compound of this invention function as an assist dopant (light emission auxiliary material) mentioned later. A compound (also referred to as a fluorescent dopant, a fluorescent dopant, or a fluorescent compound) or a phosphorescent compound (also referred to as a phosphorescent dopant, a phosphorescent dopant, or a phosphorescent compound) may be used (details). Will be described later.) In the present invention, the π-conjugated compound of the present invention is contained as a light emitting dopant or an assist dopant in at least one light emitting layer.
In this invention, it is preferable that a light emitting layer contains the light emission dopant within the range of 5-40 mass%, and it is more preferable to contain within the range of 10-30 mass%.
The concentration of the light-emitting dopant in the light-emitting layer can be arbitrarily determined based on the specific light-emitting dopant used and the requirements of the device, and is contained at a uniform concentration in the thickness direction of the light-emitting layer. Or may have an arbitrary concentration distribution.
In addition, a plurality of luminescent dopants may be used in combination, and a combination of luminescent dopants having different structures, a π-conjugated compound of the present invention, or a combination of a fluorescent compound and a phosphorescent compound. It may be used. Thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.

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3.16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、青と緑と赤と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、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/m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。
The light emission color of the organic EL device of the present invention and the compound used in the present invention is shown in FIG. 3.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured with the luminance meter CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
In the present invention, it is also preferable that the light emitting layer of one layer or a plurality of layers contains a plurality of light emitting dopants having different emission colors and emits white light.
There are no particular limitations on the combination of light-emitting dopants that exhibit white, but examples include blue and orange, and a combination of blue, green, and red.
The white color in the organic EL device of the present invention means that the chromaticity in the CIE 1931 color system at 1000 cd / m 2 is x = 0.39 ± 0.09 when the 2 ° viewing angle front luminance is measured by the method described above. Y = 0.38 ± 0.08.

(1.1)π共役系化合物
本発明のπ共役系化合物は、分子内に電子吸引部と電子供与部とを有し、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が0.5eV以下であることを特徴とする。
(1.1) π-conjugated compound The π-conjugated compound of the present invention has an electron withdrawing portion and an electron donating portion in the molecule, and the closest atom between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π conjugated compound. And the absolute value (ΔE st ) of the energy difference between the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π-conjugated compound is 0.5 eV or less. To do.

本発明のπ共役系化合物は、図7(a)及び(b)に示すように、共役系で構成される電子吸引部の共役平面APlaneに対し、共役平面APlaneの法線方向から、共役系で構成される電子供与部の共役平面DPlaneを投影した際に、共役平面DPlaneの投影像と共役平面APlaneとが重なりDを有し、かつ、電子供与部と電子吸引部とが近接した状態の化合物である。共役平面DPlaneの投影像と共役平面APlaneとの重なりDは一部でもよい。分子内に電子供与部又は電子吸引部を複数有する場合は、いずれかの電子供与部と電子吸引部の組み合わせにおいて、上記要件を満足していればよい。
「電子供与部と電子吸引部とが近接した状態」とは、フェルスター型のエネルギー移動が10nm以下の分子間距離で発生することから、本発明において、電子供与部と電子吸引部との最近接原子間距離が10nm以下である。
なお、本発明において、電子供与部と電子吸引部との最近接原子間距離は、HOMOが局在化した部位を電子供与部、LUMOが局在化した部位を電子吸引部として、上述したのと同様に、米国Gaussian社製のGaussian09ソフトウェアを用いて、計算手法として密度汎関数法(B3LYP/6−31G(d))を用いて算出する。ここで、HOMO及びLUMOが、近傍の原子あるいは原子団(原子団の一部も含む。)まで空間的な広がりを有している場合には、当該HOMO及びLUMOをそれぞれ電子供与部及び電子吸引部として最近接原子間距離を算出する。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the π-conjugated compound of the present invention is a conjugated system from the normal direction of the conjugate plane APlane with respect to the conjugate plane APlane of the electron withdrawing portion constituted by the conjugate system. When the conjugate plane DPlane of the electron donating unit composed of is projected, the projected image of the conjugate plane DPlane and the conjugate plane APlane have an overlap D, and the electron donating unit and the electron withdrawing unit are close to each other A compound. The overlap D between the projected image of the conjugate plane DPlane and the conjugate plane APlane may be a part. When there are a plurality of electron donating parts or electron withdrawing parts in the molecule, any combination of the electron donating part and the electron withdrawing part may satisfy the above requirements.
“The state in which the electron donating part and the electron attracting part are close to each other” means that the Forster energy transfer occurs at an intermolecular distance of 10 nm or less. The distance between contact atoms is 10 nm or less.
In the present invention, the closest interatomic distance between the electron donating part and the electron withdrawing part is as described above, with the part where HOMO is localized as the electron donating part and the part where LUMO is localized as the electron attracting part. In the same manner as above, the density functional method (B3LYP / 6-31G (d)) is used as a calculation method using Gaussian 09 software manufactured by Gaussian in the United States. Here, when HOMO and LUMO have a spatial extension to nearby atoms or atomic groups (including part of the atomic group), the HOMO and LUMO are respectively converted into an electron donor and an electron attracting part. Calculate the nearest interatomic distance as part.

ここで、電子供与部及び電子吸引部とは、電子供与部のHOMO(D)及びLUMO(D)と、電子吸引部のHOMO(A)及びLUMO(A)との値が、下記関係式を満足するものをいう。   Here, the electron donating part and the electron attracting part are the values of HOMO (D) and LUMO (D) of the electron donating part and HOMO (A) and LUMO (A) of the electron attracting part as shown in the following relational expression. Satisfaction.

HOMO(D)>HOMO(A),LUMO(D)>LUMO(A)   HOMO (D)> HOMO (A), LUMO (D)> LUMO (A)

TADF現象を発現させるにはΔEstが小さい必要があることは先に述べたが、0.5eV以下の値であれば、TADF発現確率が高くなることが知られている。上記構造を取ることで、電子吸引部にLUMOを、電子供与部にHOMOを分離局在させてΔEstを0.5eV以下にすることが可能で、TADF現象を発現させることができる。
通常、TADF現象が発現する際の電子遷移は、電子供与部に局在化するHOMOと電子吸引部に局在化するLUMOとの間を、共有結合の分子鎖を経由することで行われる。
しかし、上記のように電子供与部と電子吸引部とが投影面で重なりを持ち近接している場合は、電子供与部−電子吸引部間距離、すなわち、HOMOとLUMOとの空間が近接しているので、電子供与部−電子吸引部間の分子鎖を介さず、電子供与部のHOMOから電子吸引部のLUMOに直接ホッピングすることで電子遷移が発生するという特徴がある。これにより、従来のTADF化合物に比べて、電子の遷移距離が短くて済むので、必ずしも強い電子吸引部を必要としない。その結果、「HOMOが深くなる」という問題を解決することができる(−5.5eVまで深くなることはない。)。
It is to express the TADF phenomenon must Delta] E st is small has been described above, if the following values 0.5 eV, is known to TADF expression probability is high. By taking the above structure, the LUMO to the electron-withdrawing unit, the HOMO to the electron donor unit to separate localized can be a Delta] E st below 0.5 eV, it is possible to express the TADF phenomenon.
Usually, the electronic transition when the TADF phenomenon occurs is performed through a covalently bonded molecular chain between HOMO localized in the electron donating portion and LUMO localized in the electron withdrawing portion.
However, when the electron donating part and the electron attracting part are close to each other on the projection plane as described above, the distance between the electron donating part and the electron attracting part, that is, the space between the HOMO and the LUMO is close to each other. Therefore, there is a feature that electron transition occurs by hopping directly from the HOMO of the electron donating part to the LUMO of the electron attracting part without passing through the molecular chain between the electron donating part and the electron attracting part. Thereby, compared with the conventional TADF compound, the electron transition distance is shorter, so that a strong electron withdrawing portion is not necessarily required. As a result, the problem that “HOMO becomes deeper” can be solved (it does not become deeper to −5.5 eV).

π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部との最近接原子間距離は、1nm以下であることが好ましい。   The nearest interatomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is preferably 1 nm or less.

また、本発明のπ共役系化合物は、電子吸引部と電子供与部との間に結合部を有し、結合部が、少なくとも一か所でπ共役系が不連続となる部分を有していることが好ましい。
電子供与部と電子吸引部との間を結ぶ分子結合のどこかで共役二重結合を廃することで、電子吸引部が弱いものであっても、電子吸引部と電子供与部との区別が明確となり、HOMO及びLUMOの分離局在が可能となり、従来のTADF化合物ではHOMO及びLUMOを分離局在させるために必要であった強い電子吸引部を必ずしも必要としない。強い電子吸引部を持たない場合、電荷の局在状態も穏やかなものとなるため、周囲の媒体(主に、ホスト化合物や溶媒)との間に生じる電荷の偏りも穏やかなものとなるので、従来型TADF発光材料に比べて相互作用が小さくなり、「発光スペクトルのブロード化」を抑えることができる(図8参照。)。
Further, the π-conjugated compound of the present invention has a bonding part between the electron withdrawing part and the electron donating part, and the bonding part has a part where the π-conjugated system is discontinuous at least at one place. Preferably it is.
By eliminating the conjugated double bond somewhere in the molecular bond connecting the electron donating part and the electron withdrawing part, the electron withdrawing part can be distinguished from the electron donating part even if the electron withdrawing part is weak. It becomes clear and HOMO and LUMO can be separated and localized, and the conventional TADF compound does not necessarily require a strong electron withdrawing portion that is necessary to separate and localize HOMO and LUMO. When there is no strong electron withdrawing part, the localized state of the charge will be gentle, so the bias of charge generated with the surrounding medium (mainly the host compound or solvent) will also be gentle, The interaction is smaller than that of a conventional TADF light-emitting material, and “broadening of the emission spectrum” can be suppressed (see FIG. 8).

また、電子供与部と電子吸引部との間で共役二重結合を廃すると、HOMO及びLUMOの分離が明確になるので、HOMO及びLUMOが完全分離しやすくなり、その結果、ΔEstを極限まで小さくすることができる。HOMO及びLUMOが完全分離していても、HOMOが局在化する電子供与部とLUMOが局在化する電子吸引部が近接しているので、両者の間で電子遷移が発生し得、TADF発光を得ることができる。
つまり、ΔEstが極限まで小さいので、効率よくTADF発光を実現することができる。
Further, when the waste conjugated double bond between the electron donor unit and an electron withdrawing portion, since the separation of the HOMO and LUMO become clear, the HOMO and LUMO is easily completely separated, as a result, a Delta] E st to the extreme Can be small. Even if HOMO and LUMO are completely separated, since the electron donating part where HOMO is localized and the electron attracting part where LUMO is localized are close to each other, an electron transition may occur between them, and TADF emission Can be obtained.
That is, since ΔE st is as small as possible, TADF light emission can be realized efficiently.

以上のようなπ共役系化合物としては、下記一般式(A)又は一般式(B)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。   The π-conjugated compound as described above is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (A) or general formula (B).

Figure 2016036025
Figure 2016036025

一般式(A)中、X〜X及びY〜Yは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素原子、又は窒素原子を表す。 In General Formula (A), X 1 to X 3 and Y 1 to Y 3 each independently represent a substituted or unsubstituted carbon atom or a nitrogen atom.

〜X、Y〜Yが炭素原子である場合、当該炭素原子が有してもよい置換基としては、本発明の効果を阻害しない範囲において特に限定されず、例えば、直鎖又は分岐アルキル基、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、非芳香族複素環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、シクロアルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アミド基、カルバモイル基、ウレイド基、スルフィニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基、アミノ基、ハロゲン原子、フッ化炭化水素基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、チオール基、シリル基、重水素原子等が挙げられる。 When X 1 to X 3 and Y 1 to Y 3 are carbon atoms, the substituent that the carbon atom may have is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired. Or branched alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aromatic hydrocarbon ring group, aromatic heterocyclic group, non-aromatic hydrocarbon ring group, non-aromatic heterocyclic group, alkoxy group, cycloalkoxy group, aryloxy group, Alkylthio group, cycloalkylthio group, arylthio group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, sulfamoyl group, acyl group, acyloxy group, amide group, carbamoyl group, ureido group, sulfinyl group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group or heteroaryl Sulfonyl group, amino group, halogen atom, fluorinated hydrocarbon group, cyano group, nitro Group, hydroxy group, thiol group, silyl group, deuterium atom and the like.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

一般式(B)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はフェニル基を表すが、R〜Rのうち少なくとも二つはフェニル基を表す。 In general formula (B), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or a phenyl group, and at least two of R 1 to R 3 represent a phenyl group.

また、本発明のπ共役系化合物の結合部の構造としては、アダマンタン構造、ボラジン構造、ジベンゾホスホールオキシド構造、トリプチセン構造、ペンチプセン構造、シクロファン構造であることが好ましい。
また、π共役系化合物における電子吸引部と電子供与部とが、少なくとも二つの原子で連結されていることが好ましい。
Moreover, as a structure of the coupling | bond part of (pi) conjugated compound of this invention, it is preferable that they are an adamantane structure, a borazine structure, a dibenzophosphole oxide structure, a triptycene structure, a pentypcene structure, and a cyclophane structure.
Moreover, it is preferable that the electron withdrawing part and the electron donating part in the π-conjugated compound are connected by at least two atoms.

本発明のπ共役系化合物は、電子吸引部と電子供与部との投影面で重なりを有してしていれば両者をつなぐ結合構造は限定されない。例えば、電子供与部と電子吸引部とを結ぶ結合部でなく、側鎖に芳香族環、らせん構造又は環状構造を有し、それらの立体障害により、電子吸引部と電子供与部の投影面とが重なりを有していてもよい。アダマンタン構造を有する化合物も有効である。   As long as the π-conjugated compound of the present invention has an overlap in the projection plane between the electron withdrawing portion and the electron donating portion, the bonding structure connecting the two is not limited. For example, it has an aromatic ring, a helical structure, or a cyclic structure in the side chain instead of a bonding part connecting the electron donating part and the electron withdrawing part, and due to their steric hindrance, May have an overlap. A compound having an adamantane structure is also effective.

また、電子供与部と電子吸引部とは、分子内に一つずつである必要はなく、それぞれ少なくとも一つを有していればよく、それぞれを複数有していても構わない。また、π共役系化合物は、低分子であっても高分子であっても構わない。   Moreover, the electron donating part and the electron withdrawing part do not need to be one each in the molecule, it is sufficient that each has at least one, and a plurality of each may be provided. The π-conjugated compound may be a low molecule or a high molecule.

以下に、本発明で好ましく用いられるπ共役系化合物FD1〜FD4、FD6〜FD10及びFD13〜FD61を挙げるが、本発明はこれに限定されない。   Examples of the π-conjugated compounds FD1 to FD4, FD6 to FD10, and FD13 to FD61 that are preferably used in the present invention will be given below, but the present invention is not limited thereto.

Figure 2016036025
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Figure 2016036025
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上記π共役系化合物は、例えば、国際公開第2012/118164号、A.Iida et al.,Chemical Communications,2009,3002−3004、Qisheng Zhang et al.,Journal of the American Chemical Society 2012,134,14706−14709、Atsusi Wakamiya et al.,Journal of the American Chemical Society 2005,127,14859−14866、Y.Nakamura et al.,Synthesis,2004,2743、H.Shimizu et al.,Bull.Chem.Soc.Jpn.,82.86(2009)、S.Oi et al.,Tetrahedron,64,(2008)6051−6059に記載の方法を参照することにより合成することができる。   Examples of the π-conjugated compound include International Publication No. 2012/118164, A.I. Iida et al. , Chemical Communications, 2009, 3002-3004, Qisheng Zhang et al. , Journal of the American Chemical Society 2012, 134, 14706-14709, Atsushi Wakamiya et al. , Journal of the American Chemical Society 2005, 127, 14859-14866, Y. et al. Nakamura et al. , Synthesis, 2004, 2743, H. et al. Shimizu et al. Bull. Chem. Soc. Jpn. , 82.86 (2009), S .; Oi et al. , Tetrahedron, 64, (2008) 6051-6059.

(1.2)アシストドーパント
本発明の有機EL素子は、発光層中に、最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位の差の絶対値が0.5eV以下であるπ共役系化合物と、蛍光発光性化合物及び/又はリン光発光性化合物とが含有されていることが、高発光効率発現の観点から好適である。発光層には、更にホスト化合物が含有されていることが好ましい。本発明のπ共役系化合物、発光性化合物及びホスト化合物は、発光層中にそれぞれの成分数に制限はないが、π共役系化合物及び発光性化合物がそれぞれ1種ずつ含有されていることが好ましく、π共役系化合物、発光性化合物及びホスト化合物がそれぞれ1種ずつ含有されていることがより好ましい。
(1.2) Assist dopant The organic EL device of the present invention has a π-conjugated system in which the absolute value of the difference between the lowest excited singlet energy level and the lowest excited triplet energy level is 0.5 eV or less in the light emitting layer. It is preferable from the viewpoint of high luminous efficiency that the compound and the fluorescent compound and / or phosphorescent compound are contained. The light emitting layer preferably further contains a host compound. The π-conjugated compound, the luminescent compound, and the host compound of the present invention are not limited in the number of components in the light-emitting layer, but preferably each π-conjugated compound and luminescent compound are contained one by one. More preferably, each π-conjugated compound, luminescent compound, and host compound is contained.

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位の差の絶対値が0.5eV以下であるπ共役系化合物及び発光性化合物を含む発光層に、ホスト化合物が含有される場合、本発明のπ共役系化合物はアシストドーパントとして作用し、ホスト化合物が含有されていない場合、本発明のπ共役系化合物はホスト化合物として作用する。効果が発現する機構の特徴としては、いずれの場合も同様であり、本発明のπ共役系化合物上に生成した三重項励起子を逆項間交差(RISC)で一重項励起子へと変換する点にある。これにより、本発明のπ共役系化合物上に生成した理論上全ての励起子エネルギーを発光性化合物にエネルギー移動することができ、高発光効率発現を可能にする。
一例として、図9に本発明のπ共役系化合物がそれぞれアシストドーパント(図9(a)参照。)及びホスト化合物(図9(b)参照。)として作用する場合の模式図を示す。しかし、本発明のπ共役系化合物上に生成する三重項励起子の生成過程は、電界励起のみに限定されず、発光層内又は周辺層界面からのエネルギー移動や電子移動等も含まれる。さらに、図9では、発光材料として蛍光発光性化合物を用いて示しているが、これに限定されず、リン光発光性化合物を用いてもよいし、蛍光発光性化合物とリン光発光性化合物の両者を用いてもよい。
A host compound is contained in a light emitting layer containing a π-conjugated compound and a light emitting compound whose absolute value of the difference between the lowest excited singlet energy level and the lowest excited triplet energy level of the present invention is 0.5 eV or less. In this case, the π-conjugated compound of the present invention acts as an assist dopant, and when no host compound is contained, the π-conjugated compound of the present invention acts as a host compound. The characteristics of the mechanism that exerts the effect are the same in any case, and triplet excitons generated on the π-conjugated compound of the present invention are converted into singlet excitons by reverse intersystem crossing (RISC). In the point. Thereby, all the exciton energies generated theoretically on the π-conjugated compound of the present invention can be transferred to the luminescent compound, and high luminous efficiency can be expressed.
As an example, FIG. 9 shows a schematic diagram in the case where the π-conjugated compound of the present invention acts as an assist dopant (see FIG. 9A) and a host compound (see FIG. 9B), respectively. However, the process of generating triplet excitons generated on the π-conjugated compound of the present invention is not limited to electric field excitation, and includes energy transfer and electron transfer from the light emitting layer or from the peripheral layer interface. Further, in FIG. 9, a fluorescent material is used as a light-emitting material, but the present invention is not limited to this, and a phosphorescent compound may be used, or a fluorescent compound and a phosphorescent compound may be used. Both may be used.

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位との差の絶対値が0.5eV以下であるπ共役系化合物をアシストドーパントとして用いる場合、本発明のπ共役系化合物に対し、質量比率で100%以上のホスト化合物が存在し、蛍光発光性化合物及び/又はリン光発光性化合物は、π共役系化合物に対して、質量比率0.1〜50%の範囲内で含んでいる発光層が好ましい。本発明のπ共役系化合物のSとTとのエネルギー準位は、ホスト化合物のSとTとのエネルギー準位よりも低く、発光性化合物のSとTとのエネルギー準位よりも高い方が好ましい。 When a π-conjugated compound having an absolute value of the difference between the lowest excited singlet energy level of the present invention and the lowest excited triplet energy level of 0.5 eV or less is used as an assist dopant, the π-conjugated compound of the present invention On the other hand, a host compound having a mass ratio of 100% or more is present, and the fluorescent compound and / or phosphorescent compound is contained within a range of 0.1 to 50% by mass with respect to the π-conjugated compound. The light emitting layer is preferred. Energy level of the S 1 and T 1 of the π conjugated compound of the present invention is lower than the energy level of the S 1 and T 1 of the host compound, the energy level of the S 1 and T 1 of the light-emitting compound Higher than the position is preferred.

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位との差の絶対値が0.5eV以下であるπ共役系化合物をホスト化合物として用いる場合、蛍光発光性化合物及び/又はリン光発光性化合物は、本発明のπ共役系化合物に対して、質量比率0.1〜50%の範囲内で含んでいる発光層が好ましい。本発明のπ共役系化合物のSとTとのエネルギー準位は、発光性化合物のSとTとのエネルギー準位よりも高い方が好ましい。 When a π-conjugated compound in which the absolute value of the difference between the lowest excited singlet energy level and the lowest excited triplet energy level of the present invention is 0.5 eV or less is used as a host compound, a fluorescent compound and / or phosphorus The light-emitting compound is preferably a light-emitting layer that is contained within a mass ratio of 0.1 to 50% with respect to the π-conjugated compound of the present invention. The energy level between S 1 and T 1 of the π-conjugated compound of the present invention is preferably higher than the energy level between S 1 and T 1 of the luminescent compound.

本発明の最低励起一重項エネルギー準位と最低励起三重項エネルギー準位との差の絶対値が0.5eV以下であるπ共役系化合物をアシストドーパント又はホスト化合物として用いる場合、本発明のπ共役系化合物の発光スペクトルと発光性化合物の吸収スペクトルとが重なることが好ましい。   When a π-conjugated compound having an absolute value of the difference between the lowest excited singlet energy level and the lowest excited triplet energy level of the present invention of 0.5 eV or less is used as an assist dopant or host compound, the π conjugate of the present invention It is preferable that the emission spectrum of the compound and the absorption spectrum of the luminescent compound overlap.

(1.2.1)リン光発光性化合物
本発明のπ共役系化合物と併用することのできるリン光発光性化合物について説明する。
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。
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、本発明に用いられ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。
(1.2.1) Phosphorescent Compound The phosphorescent compound that can be used in combination with the π-conjugated compound of the present invention will be described.
A phosphorescent compound is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and the phosphorescence quantum yield is 25 ° C. Although defined as 0.01 or more compounds, the preferred phosphorescence quantum yield is 0.1 or more.
The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescent compound used in the present invention has the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. It only has to be achieved.

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。本発明に使用できる公知のリン光発光性化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Nature 395,151(1998)、Appl.Phys.Lett.78,1622(2001)、Adv.Mater.19,739(2007)、Chem.Mater.17,3532(2005)、Adv.Mater.17,1059(2005)、国際公開第2009/100991号、国際公開第2008/101842号、国際公開第2003/040257号、米国特許出願公開第2006/835469号明細書、米国特許出願公開第2006/0202194号明細書、米国特許出願公開第2007/0087321号明細書、米国特許出願公開第2005/0244673号明細書、Inorg.Chem.40,1704(2001)、Chem.Mater.16,2480(2004)、Adv.Mater.16,2003(2004)、Angew.Chem.lnt.Ed.2006,45,7800、Appl.Phys.Lett.86,153505(2005)、Chem.Lett.34,592(2005)、Chem.Commun.2906(2005)、Inorg.Chem.42,1248(2003)、国際公開第2009/050290号、国際公開第2002/015645号、国際公開第2009/000673号、米国特許出願公開第2002/0034656号明細書、米国特許第7332232号明細書、米国特許出願公開第2009/0108737号明細書、米国特許出願公開第2009/0039776号明細書、米国特許第6921915号明細書、米国特許第6687266号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2006/0008670号明細書、米国特許出願公開第2009/0165846号明細書、米国特許出願公開第2008/0015355号明細書、米国特許第7250226号明細書、米国特許第7396598号明細書、米国特許出願公開第2006/0263635号明細書、米国特許出願公開第2003/0138657号明細書、米国特許出願公開第2003/0152802号明細書、米国特許第7090928号明細書、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2005/123873号、国際公開第2007/004380号、国際公開第2006/082742号、米国特許出願公開第2006/0251923号明細書、米国特許出願公開第2005/0260441号明細書、米国特許第7393599号明細書、米国特許第7534505号明細書、米国特許第7445855号明細書、米国特許出願公開第2007/0190359号明細書、米国特許出願公開第2008/0297033号明細書、米国特許第7338722号明細書、米国特許出願公開第2002/0134984号明細書、米国特許第7279704号明細書、米国特許出願公開第2006/098120号明細書、米国特許出願公開第2006/103874号明細書、国際公開第2005/076380号、国際公開第2010/032663号、国際公開第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、米国特許出願公開第2012/228583号明細書、米国特許出願公開第2012/212126号明細書、特開2012−069737号公報、特開2012−195554号公報、特開2009−114086号公報、特開2003−81988号公報、特開2002−302671号公報、特開2002−363552号公報等である。
中でも、好ましいリン光発光性化合物としては、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、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含む錯体が好ましい。
The phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of the organic EL device. Specific examples of known phosphorescent compounds that can be used in the present invention include compounds described in the following documents.
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), International Publication No. 2009/100991, International Publication No. 2008/101842, International Publication No. 2003/040257, US Patent Application Publication No. 2006/835469, US Patent Application Publication No. 2006 /. No. 0202194, U.S. Patent Application Publication No. 2007/0087321, U.S. Patent Application Publication No. 2005/0244673, 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), International Publication No. 2009/050290, International Publication No. 2002/015645, International Publication No. 2009/000673, US Patent Application Publication No. 2002/0034656, and US Pat. No. 7,332,232. US Patent Application Publication No. 2009/0108737, US Patent Application Publication No. 2009/0039776, US Patent No. 6921915, US Patent No. 6,687,266, US Patent Application Publication No. 2007/0190359. Specification, US Patent Application Publication No. 2006/0008670, US Patent Application Publication No. 2009/0165846, US Patent Application Publication No. 2008/0015355, US Patent No. 7250226, US Patent No. No. 7396598 , U.S. Patent Application Publication No. 2006/0263635, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0138657, U.S. Patent Application Publication No. 2003/0152802, U.S. Patent No. 7090928, 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), International Publication No. 2002/002714, International Publication No. 2006/009024, International Publication No. 2006/056418, International Publication No. 2005/019373, International Publication No. 2005/123873, International Publication No. 2005/123873, International Publication No. 2007/004380, International Publication No. 2006/082742, US Patent Application Publication No. 2006/0251923, US Patent Application Publication No. 2005/0260441, US Pat. No. 7,393,599. Description, US Pat. No. 7,534,505, US Pat. No. 7,445,855, US Patent Application Publication No. 2007/0190359, US Patent Application Publication No. 2008/0297033, US Pat. No. 7,338,722 , US special Published Patent Application No. 2002/0134984, U.S. Pat. No. 7,279,704, U.S. Patent Application Publication No. 2006/098120, U.S. Patent Application Publication No. 2006/103874, International Publication No. 2005/076380, International Publication No. 2010/032663, International Publication No. 2008/140115, International Publication No. 2007/052431, International Publication No. 2011/134013, International Publication No. 2011/157339, International Publication No. 2010/086089, International Publication 2009/113646, International Publication No. 2012/020327, International Publication No. 2011/051404, International Publication No. 2011/004639, International Publication No. 2011/073149, US Patent Application Publication No. 2012/228583, USA No. 2012/212126, JP 2012-069737, JP 2012-195554, JP 2009-114086, JP 2003-81988, JP 2002-302671. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-363552.
Among these, preferable phosphorescent compounds include organometallic complexes having Ir as a central metal. More preferably, a complex containing at least one coordination mode of a metal-carbon bond, a metal-nitrogen bond, a metal-oxygen bond, or a metal-sulfur bond is preferable.

(1.2.2)蛍光発光性化合物
本発明のπ共役系化合物と併用することのできる蛍光発光性化合物について説明する。
本発明のπ共役系化合物と併用可能な蛍光発光性化合物としては、特に制限はなく、例えば、ΔEstが0.5eVより大きい蛍光発光性化合物も好適に用いることができ、その他、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、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等や、レーザー色素に代表される蛍光量子収率が高い化合物が挙げられる。
(1.2.2) Fluorescent compound The fluorescent compound that can be used in combination with the π-conjugated compound of the present invention will be described.
The π-conjugated compound can be used in combination of fluorescent compound of the present invention is not particularly limited, for example, Delta] E st is can be suitably used 0.5eV greater fluorescent compound, other anthracene derivatives, Pyrene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, perylene derivatives, fluorene derivatives, arylacetylene derivatives, styrylarylene derivatives, styrylamine derivatives, arylamine derivatives, boron complexes, coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, Squarium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, rare earth complex phosphors, and fluorescence typified by laser dyes KoOsamuritsu are mentioned higher compounds.

(2)ホスト化合物
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。
ホスト化合物は、発光層に含有される化合物の内で、その層中での質量比率が20%以上であることが好ましい。
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。
以下に、本発明において好ましく用いられるホスト化合物について述べる。
(2) Host compound The host compound used in the present invention is a compound mainly responsible for charge injection and transport in the light emitting layer, and its own light emission is not substantially observed in the organic EL device.
The host compound preferably has a mass ratio in the layer of 20% or more among the compounds contained in the light emitting layer.
A host compound may be used independently or may be used in combination of multiple types. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient.
The host compound that is preferably used in the present invention will be described below.

本発明におけるπ共役系化合物とともに用いられるホスト化合物としては特に制限はないが、逆エネルギー移動の観点から、本発明のπ共役系化合物の励起一重項エネルギーより大きな励起エネルギーを持つものが好ましく、更に本発明のπ共役系化合物の励起三重項エネルギーより大きな励起三重項エネルギーを持つものがより好ましい。
ホスト化合物は、発光層内においてキャリアの輸送及び励起子の生成を担う。そのため、カチオンラジカル状態、アニオンラジカル状態、及び励起状態の全ての活性種の状態において安定に存在でき、分解や付加反応などの化学変化を起こさないこと、更に、層中において通電経時でホスト分子がオングストロームレベルで移動しないことが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular as a host compound used with the (pi) conjugated compound in this invention, From the viewpoint of reverse energy transfer, what has excitation energy larger than the excitation singlet energy of the (pi) conjugated compound of this invention is preferable, Furthermore, Those having an excited triplet energy larger than that of the π-conjugated compound of the present invention are more preferred.
The host compound is responsible for carrier transport and exciton generation in the light emitting layer. Therefore, it can exist stably in all active species states such as a cation radical state, an anion radical state, and an excited state, and does not cause chemical changes such as decomposition or addition reaction. It is preferable not to move at the angstrom level.

また、特に併用する発光ドーパントがTADF発光を示す場合には、TADF化合物の三重項励起状態の存在時間が長いことから、ホスト化合物自体のTエネルギーが高いこと、更にホスト化合物同士が会合した状態で低T状態を作らないこと、TADF化合物とホスト化合物とがエキサイプレックスを形成しないこと、ホスト化合物が電界によりエレクトロマーを形成しないことなど、ホスト化合物が低T化しないような分子構造の適切な設計が必要となる。
このような要件を満たすためには、ホスト化合物自体が電子のホッピング移動性が高いこと、かつ、正孔のホッピング移動が高いこと、三重項励起状態となったときの構造変化が小さいことが必要である。このような要件を満たすホスト化合物の代表格としてカルバゾール骨格、アザカルバゾール骨格、ジベンゾフラン骨格、ジベンゾチオフェン骨格又はアザジベンゾフラン骨格などの、高Tエネルギーを有し、かつ14π電子系の拡張π共役骨格を部分構造として有するものが好ましく挙げられる。特に、発光層が、カルバゾール誘導体を含有することにより、発光層内における適度なキャリアホッピングや発光材料の分散を促すことができ、素子の発光性能や薄膜の安定性を向上させる効果が得られることから、好ましい。
State also, the light emitting dopant especially in combination to indicate TADF emission, since long dwell time of the triplet excited state of the TADF compound, the T 1 energy of the host compound itself is high, which further host compound with each other in association in prevention of generation of a low T 1 state, that the TADF compound and the host compound does not form a exciplex, such that the host compound does not form a electro-mer by the electric field, the host compound is a molecular structure such as not to lower T 1 of Appropriate design is required.
In order to satisfy these requirements, the host compound itself must have high electron hopping mobility, high hole hopping movement, and small structural change when it is in a triplet excited state. It is. Representative examples of host compounds that satisfy these requirements include high π-energy conjugated skeletons with high T 1 energy, such as carbazole skeleton, azacarbazole skeleton, dibenzofuran skeleton, dibenzothiophene skeleton, or azadibenzofuran skeleton. What has as a partial structure is mentioned preferably. In particular, when the light-emitting layer contains a carbazole derivative, it is possible to promote appropriate carrier hopping and dispersion of the light-emitting material in the light-emitting layer, and the effect of improving the light-emitting performance of the device and the stability of the thin film can be obtained. Therefore, it is preferable.

さらに、これらの環がビアリール及び/又はマルチアリール構造を取った化合物などが代表例として挙げられる。ここでいう「アリール」とは、芳香族炭化水素環だけでなく芳香族複素環も含む。
より好ましくは、カルバゾール骨格と、カルバゾール骨格とは異なる分子構造を持つ14π電子系の芳香族複素環化合物とが直接結合した化合物であり、更に14π電子系の芳香族複素環化合物を分子内に二つ以上持つカルバゾール誘導体が好ましい。特に、カルバゾール誘導体が、14π電子以上の共役系構造部分を二つ以上有する化合物であることが、本発明の効果を一層高めるために好ましい。
Further, representative examples include compounds in which these rings have a biaryl and / or multiaryl structure. As used herein, “aryl” includes not only an aromatic hydrocarbon ring but also an aromatic heterocyclic ring.
More preferably, it is a compound in which a carbazole skeleton and a 14π-electron aromatic heterocyclic compound having a molecular structure different from that of the carbazole skeleton are directly bonded, and further a 14π-electron aromatic heterocyclic compound is incorporated in the molecule. A carbazole derivative having at least one is preferred. In particular, the carbazole derivative is preferably a compound having two or more conjugated structures having 14π electrons or more in order to further enhance the effects of the present invention.

また、本発明に用いられるホスト化合物としては、下記一般式(I)で表される構造を有する化合物も好ましい。これは、下記一般式(I)で表される構造を有する化合物が、縮環構造を有するためにπ電子雲が広がっており、キャリア輸送性が高く、高いガラス転移温度(Tg)を有するためである。さらに、一般に縮合芳香族環は三重項エネルギー(T)が小さい傾向があるが、一般式(I)で表される構造を有する化合物は高いTを有しており、発光波長の短い(すなわちT及びSの大きい)発光材料に対しても好適に用いることができる。 Moreover, as a host compound used for this invention, the compound which has a structure represented with the following general formula (I) is also preferable. This is because a compound having a structure represented by the following general formula (I) has a condensed ring structure, so that a π electron cloud spreads, the carrier transportability is high, and the glass transition temperature (Tg) is high. It is. Furthermore, in general, condensed aromatic rings tend to have a small triplet energy (T 1 ), but a compound having a structure represented by the general formula (I) has a high T 1 and has a short emission wavelength ( That is, it can be suitably used for a light emitting material having large T 1 and S 1 .

Figure 2016036025
Figure 2016036025

一般式(I)中、X101は、NR101、酸素原子、硫黄原子、CR102103又はSiR102103を表す。y〜yは、各々CR104又は窒素原子を表す。R101〜R104は、各々水素原子又は置換基を表し、これらが互いに結合して環を形成してもよい。Ar101及びAr102は、各々芳香族環を表し、それぞれ同一でも異なっていてもよい。n101及びn102は、各々0〜4の整数を表すが、R101が水素原子の場合、n101は1〜4の整数を表す。 In the general formula (I), X 101 represents NR 101 , an oxygen atom, a sulfur atom, CR 102 R 103 or SiR 102 R 103 . y 1 to y 8 each represents CR 104 or a nitrogen atom. R 101 to R 104 each represent a hydrogen atom or a substituent, and these may be bonded to each other to form a ring. Ar 101 and Ar 102 each represent an aromatic ring and may be the same or different. n101 and n102 is each an integer of 0 to 4, when R 101 is a hydrogen atom, n101 represents an integer of 1-4.

一般式(I)におけるR101〜R104は、水素原子又は置換基を表し、ここでいう置換基は本発明に用いられるホスト化合物の機能を阻害しない範囲で有してもよいものを指し、例えば、合成スキーム上置換基が導入されてしまう場合で、本発明の効果を奏する化合物は本発明に包含される旨を規定するものである。 R 101 to R 104 in the general formula (I) represent a hydrogen atom or a substituent, and the substituent here refers to what may be contained within a range not inhibiting the function of the host compound used in the present invention; For example, in the case where a substituent is introduced in the synthesis scheme, a compound that exhibits the effect of the present invention is included in the present invention.

101〜R104で各々表される置換基としては、例えば、直鎖又は分岐アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、t−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、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)、芳香族炭化水素環基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいう。例えば、ベンゼン環、ビフェニル、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−ターフェニル環、m−ターフェニル環、p−ターフェニル環、アセナフテン環、コロネン環、インデン環、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、テトラリン等から導出される基)、芳香族複素環基(例えば、フラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ジベンゾチオフェン環、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化水素環の炭素原子の一つが更に窒素原子で置換されている環等から導出される基。また、カルボリン環とジアザカルバゾール環を合わせて「アザカルバゾール環」と呼ぶ場合もある。)、非芳香族炭化水素環基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、非芳香族複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基又はヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、チオール基、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)、重水素原子等が挙げられる。
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。
Examples of the substituent represented by each of R 101 to R 104 include a linear or branched alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, t-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group). Group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), alkenyl group (eg, vinyl group, allyl group, etc.), alkynyl group (eg, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon ring group (aromatic Also called carbocyclic group, aryl group, etc. For example, benzene ring, biphenyl, naphthalene ring, azulene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, chrysene ring, naphthacene ring, triphenylene ring, o-terphenyl ring, m- Terphenyl ring, p-terphenyl ring, acenaphthene ring, coronene ring, indene ring, fluorene ring A group derived from a fluoranthrene ring, a naphthacene ring, a pentacene ring, a perylene ring, a pentaphen ring, a picene ring, a pyrene ring, a pyrantolen ring, an anthraanthrene ring, tetralin, etc.), an aromatic heterocyclic group (for example, a furan ring) , Dibenzofuran ring, thiophene ring, dibenzothiophene ring, oxazole ring, pyrrole ring, pyridine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, triazine ring, benzimidazole ring, oxadiazole ring, triazole ring, imidazole ring, pyrazole ring, Thiazole ring, indole ring, indazole ring, benzimidazole ring, benzothiazole ring, benzoxazole ring, quinoxaline ring, quinazoline ring, cinnoline ring, quinoline ring, isoquinoline ring, phthalazine ring, naphthyridine ring, carbazole ring, Borin ring, diazacarbazole ring (group derived from a ring in which one of the carbon atoms of the hydrocarbon ring constituting the carboline ring is further substituted with a nitrogen atom, etc. In addition, combining the carboline ring and the diazacarbazole ring Sometimes referred to as “azacarbazole ring”), non-aromatic hydrocarbon ring group (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), non-aromatic heterocyclic group (eg, pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl) Group), alkoxy group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxy group (for example, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group) Etc.), aryloxy group (for example, phenoxy group, naphthyloxy group) Etc.), alkylthio groups (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio groups (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio groups ( For example, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, Phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (for example, aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group) Group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group) Group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group) Ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), Mido group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group) Group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylamino) Carbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl Rubonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylamino group) Ureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc. ), Alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl) , Dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group or heteroarylsulfonyl group (eg, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (eg, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, Butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom), fluoride Hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, nitro group, hydroxy group, thiol group, silyl group (eg, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group) Group, trifeni Silyl group, a phenyl diethyl silyl group and the like), or the like deuterium atom.
These substituents may be further substituted with the above substituents. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.

一般式(I)におけるy〜yとしては、好ましくは、y〜yのうちの少なくとも三つ、又はy〜yのうちの少なくとも三つがCR102で表され、より好ましくはy〜yが全てCR102である。このような骨格は、正孔輸送性又は電子輸送性に優れ、陽極・陰極から注入された正孔・電子を効率よく発光層内で再結合・発光させることができる。
中でも、LUMOのエネルギー準位が浅く、電子輸送性に優れる構造として、一般式(I)中でX101が、NR101、酸素原子又は硫黄原子である化合物が好ましい。より好ましくは、X101及びy〜yとともに形成される縮合環が、カルバゾール環、アザカルバゾール環、ジベンゾフラン環又はアザジベンゾフラン環である。
The y 1 ~y 8 in the general formula (I), preferably at least three of the y 1 ~y 4, or at least three of the y 5 ~y 8 is represented by CR 102, more preferably y 1 to y 8 are all CR 102 . Such a skeleton is excellent in hole transport property or electron transport property, and can efficiently recombine and emit holes / electrons injected from the anode / cathode in the light emitting layer.
Among them, a compound in which X 101 is NR 101 , an oxygen atom, or a sulfur atom in general formula (I) is preferable as a structure having a shallow LUMO energy level and excellent electron transport properties. More preferably, the condensed ring formed with X 101 and y 1 to y 8 is a carbazole ring, an azacarbazole ring, a dibenzofuran ring or an azadibenzofuran ring.

さらに、ホスト化合物を剛直にすることが好ましいという目的から考え、X101がNR101の場合においては、R101は前述で挙げられた置換基のうち、π共役系骨格である芳香族炭化水素環基又は芳香族複素環基であることが好ましい。また、これらのR101は更に前述のR101〜R104で表される置換基で置換されていてもよい。 Furthermore, considering that it is preferable to make the host compound rigid, when X 101 is NR 101 , R 101 is an aromatic hydrocarbon ring which is a π-conjugated skeleton among the substituents mentioned above. It is preferably a group or an aromatic heterocyclic group. Further, these R 101 may be further substituted with a substituent represented by the aforementioned R 101 to R 104 .

一般式(I)において、Ar101及びAr102により表される芳香族環としては、芳香族炭化水素環又は芳香族複素環が挙げられる。該芳香族環は単環でも縮合環でもよく、更に未置換でも、前述のR101〜R104で表される置換基と同様の置換基を有してもよい。
一般式(I)において、Ar101及びAr102により表される芳香族炭化水素環としては、例えば、前述のR101〜R104で表される置換基の例として挙げられた芳香族炭化水素環基と同様の環が挙げられる。
一般式(I)において、Ar101及びAr102により表される芳香族複素環としては、例えば、前述のR101〜R104で表される置換基の例として挙げられた芳香族複素環基と同様の環が挙げられる。
In the general formula (I), examples of the aromatic ring represented by Ar 101 and Ar 102 include an aromatic hydrocarbon ring and an aromatic heterocyclic ring. The aromatic ring may be a single ring or a condensed ring, and may be unsubstituted or may have a substituent similar to the substituents represented by R 101 to R 104 described above.
In the general formula (I), examples of the aromatic hydrocarbon ring represented by Ar 101 and Ar 102 include the aromatic hydrocarbon rings exemplified as the substituents represented by the aforementioned R 101 to R 104. Examples include the same ring as the group.
In the general formula (I), examples of the aromatic heterocyclic ring represented by Ar 101 and Ar 102 include the aromatic heterocyclic groups exemplified as the substituents represented by R 101 to R 104 described above. Similar rings are mentioned.

一般式(I)で表されるホスト化合物が大きなTを有するという目的を考えた場合には、Ar101及びAr102で表される芳香族環自身のTが高いことが好ましく、ベンゼン環(ベンゼン環が複数連結したポリフェニレン骨格(ビフェニル、テルフェニル、クォーターフェニル等)も含む)、フルオレン環、トリフェニレン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環、ジベンゾフラン環、アザジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピリジン環、ピラジン環、インドロインドール環、インドール環、ベンゾフラン環、ベンゾチオフェン環、イミダゾール環又はトリアジン環等が好ましい。より好ましくはベンゼン環、カルバゾール環、アザカルバゾール環、ジベンゾフラン環である。
Ar101及びAr102がカルバゾール環又はアザカルバゾール環の場合は、N位(又は9位ともいう。)又は3位で結合していることがより好ましい。
Ar101及びAr102がジベンゾフラン環の場合は、2位又は4位で結合していることがより好ましい。
In view of the purpose that the host compound represented by the general formula (I) has a large T 1 , the aromatic ring itself represented by Ar 101 and Ar 102 preferably has a high T 1 , and the benzene ring (Including polyphenylene skeletons (biphenyl, terphenyl, quarterphenyl, etc.) with multiple benzene rings), fluorene ring, triphenylene ring, carbazole ring, azacarbazole ring, dibenzofuran ring, azadibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, dibenzothiophene ring A pyridine ring, a pyrazine ring, an indoloindole ring, an indole ring, a benzofuran ring, a benzothiophene ring, an imidazole ring or a triazine ring is preferable. More preferred are a benzene ring, a carbazole ring, an azacarbazole ring and a dibenzofuran ring.
When Ar 101 and Ar 102 are a carbazole ring or an azacarbazole ring, it is more preferable that they are bonded at the N-position (or 9-position) or the 3-position.
When Ar 101 and Ar 102 are dibenzofuran rings, they are more preferably bonded at the 2-position or 4-position.

また、上記の目的とは別に、有機EL素子を車内に積載して使用する用途などを考えた場合においては、車内の環境温度が高くなることが想定されるため、ホスト化合物のTgが高いことも好ましい。そこで、一般式(I)で表される構造を有するホスト化合物を高Tg化するという目的から、Ar101及びAr102により表される芳香族環としては、各々3環以上の縮合環が好ましい一態様である。 In addition to the above purpose, when considering the use of an organic EL element mounted in a vehicle, the environment temperature in the vehicle is assumed to be high, so the Tg of the host compound is high. Is also preferable. Therefore, for the purpose of increasing the Tg of the host compound having the structure represented by the general formula (I), the aromatic rings represented by Ar 101 and Ar 102 are each preferably a condensed ring having 3 or more rings. It is an aspect.

3環以上が縮合した芳香族炭化水素縮合環としては、具体的には、ナフタセン環、アントラセン環、テトラセン環、ペンタセン環、ヘキサセン環、フェナントレン環、ピレン環、ベンゾピレン環、ベンゾアズレン環、クリセン環、ベンゾクリセン環、アセナフテン環、アセナフチレン環、トリフェニレン環、コロネン環、ベンゾコロネン環、ヘキサベンゾコロネン環、フルオレン環、ベンゾフルオレン環、フルオランテン環、ペリレン環、ナフトペリレン環、ペンタベンゾペリレン環、ベンゾペリレン環、ペンタフェン環、ピセン環、ピラントレン環、コロネン環、ナフトコロネン環、オバレン環、アンスラアントレン環等が挙げられる。なお、これらの環は、更に上記の置換基を有していてもよい。
また、3環以上が縮合した芳香族複素環としては、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、カルボリン環、フェナジン環、フェナントリジン環、フェナントロリン環、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。なお、これらの環は更に置換基を有していてもよい。
Specific examples of the aromatic hydrocarbon condensed ring in which three or more rings are condensed include naphthacene ring, anthracene ring, tetracene ring, pentacene ring, hexacene ring, phenanthrene ring, pyrene ring, benzopyrene ring, benzoazulene ring, chrysene ring , Benzochrysene ring, acenaphthene ring, acenaphthylene ring, triphenylene ring, coronene ring, benzocoronene ring, hexabenzocoronene ring, fluorene ring, benzofluorene ring, fluoranthene ring, perylene ring, naphthoperylene ring, pentabenzoperylene ring, benzoperylene ring, pentaphen A ring, a picene ring, a pyranthrene ring, a coronene ring, a naphtho- coronene ring, an ovalen ring, an anthraanthrene ring, and the like. In addition, these rings may further have the above substituent.
Specific examples of the aromatic heterocycle condensed with three or more rings include an acridine ring, a benzoquinoline ring, a carbazole ring, a carboline ring, a phenazine ring, a phenanthridine ring, a phenanthroline ring, a carboline ring, a cyclazine ring, Kindin ring, tepenidine ring, quinindrin ring, triphenodithiazine ring, triphenodioxazine ring, phenanthrazine ring, anthrazine ring, perimidine ring, diazacarbazole ring (any one of the carbon atoms constituting the carboline ring is a nitrogen atom Phenanthroline ring, dibenzofuran ring, dibenzothiophene ring, naphthofuran ring, naphthothiophene ring, benzodifuran ring, benzodithiophene ring, naphthodifuran ring, naphthodithiophene ring, anthrafuran ring, anthradifuran ring , Emissions tiger thiophene ring, anthradithiophene ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, such as thio fan train ring (naphthothiophene ring). In addition, these rings may further have a substituent.

一般式(I)において、n101及びn102は各々0〜2の整数であることが好ましく、より好ましくはn101+n102が1〜3の整数である。また、R101が水素原子の場合にn101及びn102が同時に0であると、一般式(I)で表される構造を有するホスト化合物の分子量が小さく、低いTgしか達成できないため、R101が水素原子の場合にはn101は1〜4の整数を表す。 In general formula (I), n101 and n102 are each preferably an integer of 0 to 2, and more preferably n101 + n102 is an integer of 1 to 3. Furthermore, since the R 101 is the n101 and n102 when the hydrogen atom is 0 at the same time, the molecular weight of the host compound having a structure represented by the general formula (I) is small, low Tg can only achieve, R 101 is hydrogen In the case of an atom, n101 represents an integer of 1 to 4.

上記一般式(I)で表される構造を有するホスト化合物は、下記一般式(II)で表される構造を有する化合物であることが好ましい。このような化合物は、特にキャリア輸送性に優れる傾向があるためである。   The host compound having a structure represented by the general formula (I) is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (II). This is because such a compound tends to have particularly excellent carrier transportability.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

一般式(II)中、X101、Ar101、Ar102及びn102は、上記一般式(I)におけるX101、Ar101、Ar102及びn102と同義である。 In the general formula (II), X 101, Ar 101, Ar 102 and n102 are synonymous with X 101, Ar 101, Ar 102 and n102 in formula (I).

n102は、好ましくは0〜2の整数であり、より好ましくは0又は1である。
一般式(II)において、X101を含んで形成される縮合環は、Ar101及びAr102以外にも本発明に用いられるホスト化合物の機能を阻害しない範囲で更に置換基を有してもよい。
n102 is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1.
In the general formula (II), the condensed ring formed containing X 101 may further have a substituent other than Ar 101 and Ar 102 as long as the function of the host compound used in the present invention is not impaired. .

上記一般式(II)で表される構造を有するホスト化合物は、下記一般式(III−1)、(III−2)又は(III−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。   The host compound having a structure represented by the general formula (II) is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (III-1), (III-2) or (III-3). .

Figure 2016036025
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一般式(III−1)〜(III−3)中、X101、Ar102及びn102は、上記一般式(II)におけるX101、Ar102及びn102と同義である。また、一般式(III−2)中、R104は、上記一般式(I)におけるR104と同義である。 Formula (III-1) ~ (III -3) in, X 101, Ar 102 and n102 are synonymous with X 101, Ar 102 and n102 in formula (II). Further, in the general formula (III-2), R 104 has the same meaning as R 104 in the general formula (I).

一般式(III−1)〜(III−3)において、X101を含んで形成される縮合環、カルバゾール環及びベンゼン環は、本発明に用いられるホスト化合物の機能を阻害しない範囲で更に置換基を有してもよい。 In the general formulas (III-1) to (III-3), the condensed ring, carbazole ring and benzene ring formed containing X 101 are further substituted within the range not inhibiting the function of the host compound used in the present invention. You may have.

以下に、本発明に用いられるホスト化合物として、一般式(I)、(II)、及び(III−1)〜(III−3)で表される構造を有する化合物、並びにその他の構造からなる化合物例を示すが、これらに限定されるものではない。   Below, as a host compound used for this invention, the compound which has a structure represented by general formula (I), (II), and (III-1)-(III-3), and another structure Examples are shown, but the invention is not limited to these.

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本発明に用いられる好ましいホスト化合物は、昇華精製が可能な程度の分子量をもった低分子化合物であっても、繰り返し単位を有するポリマーであってもよい。
低分子化合物の場合、昇華精製が可能であるため精製が容易で、高純度の材料を得やすいという利点がある。分子量としては、昇華精製が可能な程度であれば特に制限はないが、好ましい分子量としては3000以下、より好ましくは2000以下である。
繰り返し単位を有するポリマー又はオリゴマーの場合は、ウェットプロセスで成膜しやすいという利点があり、また一般にポリマーはTgが高いため耐熱性の点でも好ましい。
本発明に用いられるホスト化合物として用いられるポリマーは、所望の素子性能が達成可能であれば特に制限はないが、好ましくは一般式(I)、(II)又は(III−1)〜(III−3)で表される構造を主鎖又は側鎖に有するものが好ましい。分子量としては特に制限はないが、分子量5000以上が好ましく、又は繰り返し単位数が10以上のものが好ましい。
The preferred host compound used in the present invention may be a low molecular compound having a molecular weight that can be purified by sublimation or a polymer having a repeating unit.
In the case of a low molecular weight compound, sublimation purification is possible, so that there is an advantage that purification is easy and a high-purity material is easily obtained. The molecular weight is not particularly limited as long as sublimation purification is possible, but the preferred molecular weight is 3000 or less, more preferably 2000 or less.
In the case of a polymer or oligomer having a repeating unit, there is an advantage that it is easy to form a film by a wet process, and since a polymer generally has a high Tg, it is preferable from the viewpoint of heat resistance.
The polymer used as the host compound used in the present invention is not particularly limited as long as the desired device performance can be achieved, but preferably the general formula (I), (II) or (III-1) to (III- What has the structure represented by 3) in a principal chain or a side chain is preferable. Although there is no restriction | limiting in particular as molecular weight, Molecular weight 5000 or more is preferable, or a thing with a repeating unit number of 10 or more is preferable.

また、ホスト化合物は、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、更に、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 Calorimetry: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。
In addition, the host compound has a hole transporting ability or an electron transporting ability, prevents the emission of light from being long-wavelength, and is stable with respect to heat generated when the organic EL element is driven at a high temperature or during the element driving. From the viewpoint of operation, it is preferable to have a high glass transition temperature (Tg). Tg is preferably 90 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher.
Here, the glass transition point (Tg) is a value obtained by a method based on JIS K 7121-2012 using DSC (Differential Scanning Calorimetry).

≪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。
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の範囲内であり、より好ましくは2〜500nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜200nmの範囲内である。
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、電子輸送層の総層厚を数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1×10−5cm/V・s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、電子輸送材料ともいう。)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。
≪Electron transport layer≫
In the present invention, the electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and may have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
Although there is no restriction | limiting in particular about the total layer thickness of an electron carrying layer, Usually, it exists in the range of 2 nm-5 micrometers, More preferably, it exists in the range of 2-500 nm, More preferably, it exists in the range of 5-200 nm.
Also, in the organic EL element, when light generated in the light emitting layer is extracted from the electrode, the light extracted directly from the light emitting layer interferes with the light extracted after being reflected by the electrode from which the light is extracted and the electrode located at the counter electrode. It is known to cause. When light is reflected by the cathode, this interference effect can be efficiently utilized by appropriately adjusting the total thickness of the electron transport layer between several nanometers and several micrometers.
On the other hand, when the layer thickness of the electron transport layer is increased, the voltage is likely to rise. Therefore, particularly when the layer thickness is thick, the electron mobility of the electron transport layer is 1 × 10 −5 cm 2 / V · s or more. Preferably there is.
The material used for the electron transport layer (hereinafter, also referred to as an electron transport material) may have any of an electron injection property, a transport property, and a hole barrier property. Any one can be selected and used.

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、トリフェニレン誘導体等)等が挙げられる。   For example, nitrogen-containing aromatic heterocyclic derivatives (carbazole derivatives, azacarbazole derivatives (one or more carbon atoms constituting the carbazole ring are substituted with nitrogen atoms), pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, pyridazine derivatives, Triazine derivatives, quinoline derivatives, quinoxaline derivatives, phenanthroline derivatives, azatriphenylene derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, triazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, benzthiazole derivatives, etc.), dibenzofuran derivatives, Dibenzothiophene derivatives, silole derivatives, aromatic hydrocarbon ring derivatives (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene derivatives, etc.) That.

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用いられる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。
In addition, a metal complex having a quinolinol skeleton or a dibenzoquinolinol skeleton as a ligand, for example, tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7 -Dibromo-8-quinolinol) aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and metal complexes thereof A metal complex in which the central metal is replaced with In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as an electron transporting material.
In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transport material. Further, a distyrylpyrazine derivative used as a material for the light-emitting layer can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor such as n-type-Si and n-type-SiC as well as a hole injection layer and a hole transport layer. Can also be used as an electron transporting material.
Further, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.

本発明に係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。   In the electron transport layer according to the present invention, the electron transport layer may be doped with a doping material as a guest material to form an electron transport layer having a high n property (electron rich). Examples of the doping material include n-type dopants such as metal complexes and metal compounds such as metal halides. Specific examples of the electron transport layer having such a structure include, for example, JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. , 95, 5773 (2004) and the like.

本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
米国特許第6528187号明細書、米国特許第7230107号明細書、米国特許出願公開第2005/0025993号明細書、米国特許出願公開第2004/0036077号明細書、米国特許出願公開第2009/0115316号明細書、米国特許出願公開第2009/0101870号明細書、米国特許出願公開第2009/0179554号明細書、国際公開第2003/060956号、国際公開第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.79,449(2001)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.79,156(2001)、米国特許第7964293号明細書、米国特許出願公開第2009/030202号明細書、国際公開第2004/080975号、国際公開第2004/063159号、国際公開第2005/085387号、国際公開第2006/067931号、国際公開第2007/086552号、国際公開第2008/114690号、国際公開第2009/069442号、国際公開第2009/066779号、国際公開第2009/054253号、国際公開第2011/086935号、国際公開第2010/150593号、国際公開第2010/047707号、欧州特許第2311826号明細書、特開2010−251675号公報、特開2009−209133号公報、特開2009−124114号公報、特開2008−277810号公報、特開2006−156445号公報、特開2005−340122号公報、特開2003−45662号公報、特開2003−31367号公報、特開2003−282270号公報、国際公開第2012/115034号等である。
Specific examples of known preferable electron transport materials used in the organic EL device of the present invention include compounds described in the following documents, but the present invention is not limited thereto.
US Pat. No. 6,528,187, US Pat. No. 7,230,107, US Patent Application Publication No. 2005/0025993, US Patent Application Publication No. 2004/0036077, US Patent Application Publication No. 2009/0115316 U.S. Patent Application Publication No. 2009/0101870, U.S. Patent Application Publication No. 2009/0179554, International Publication No. 2003/060956, International Publication No. 2008/120855, 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), U.S. Patent No. 7964293, U.S. Patent Application Publication No. 2009/030202, International Publication No. 2004/080975, International Publication No. 2004/063159, International Publication No. 2005/085387. , International Publication No. 2006/067931, International Publication No. 2007/085652, International Publication No. 2008/114690, International Publication No. 2009/066942, International Publication No. 2009/066779, International Publication No. 2009/054253, International Publication No. Japanese Patent Publication No. 2011-086935, International Publication No. 2010/150593, International Publication No. 2010/047707, European Patent No. 2311826, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-251675, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-209133, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009. -1241 No. 4, JP 2008-277810 A, JP 2006-156445 A, JP 2005-340122 A, JP 2003-45662 A, JP 2003-31367 A, JP 2003-282270 A. Gazette, International Publication No. 2012/115034, and the like.

本発明におけるより好ましい電子輸送材料としては、少なくとも一つの窒素原子を含む芳香族複素環化合物が挙げられ、例えば、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、アザジベンゾフラン誘導体、アザ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などが挙げられる。
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。
More preferable electron transport materials in the present invention include aromatic heterocyclic compounds containing at least one nitrogen atom. For example, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, triazine derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, azadibenzofurans. Derivatives, azadibenzothiophene derivatives, carbazole derivatives, azacarbazole derivatives, benzimidazole derivatives, and the like.
The electron transport material may be used alone or in combination of two or more.

≪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、前述した電子輸送層の構成を必要に応じて、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。
正孔阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。
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。
≪Hole blocking layer≫
The hole blocking layer is a layer having the function of an electron transport layer in a broad sense, and is preferably made of a material having a function of transporting electrons and a small ability to transport holes. By blocking the holes, the probability of recombination of electrons and holes can be improved.
Moreover, the structure of the electron carrying layer mentioned above can be used as a hole-blocking layer as needed.
The hole blocking layer provided in the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the cathode side of the light emitting layer.
The thickness of the hole blocking layer is preferably in the range of 3 to 100 nm, and more preferably in the range of 5 to 30 nm.
As the material used for the hole blocking layer, the material used for the above-described electron transport layer is preferably used, and the material used as the above-described host compound is also preferably used for the hole blocking layer.

≪電子注入層≫
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の範囲内が好ましい。また、構成材料が断続的に存在する不均一な層(膜)であってもよい。
≪Electron injection layer≫
An electron injection layer (also referred to as a “cathode buffer layer”) is a layer provided between a cathode and a light-emitting layer in order to reduce driving voltage or improve light emission luminance. It is described in detail in the second chapter, Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) of “Front Line (published by NTT Corporation on November 30, 1998)”.
In the present invention, the electron injection layer may be provided as necessary, and may be present between the cathode and the light emitting layer or between the cathode and the electron transport layer as described above.
The electron injection layer is preferably a very thin film, and the layer thickness is preferably in the range of 0.1 to 5 nm although it depends on the material. Moreover, the nonuniform layer (film | membrane) in which a constituent material exists intermittently may be sufficient.

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、8−ヒドロキシキノリネートリチウム(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。
The details of the electron injection layer are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specific examples of materials preferably used for the electron injection layer are as follows. , Metals typified by strontium and aluminum, alkali metal compounds typified by lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, etc., alkaline earth metal compounds typified by magnesium fluoride, calcium fluoride, etc., oxidation Examples thereof include metal oxides typified by aluminum, metal complexes typified by 8-hydroxyquinolinate lithium (Liq), and the like. Further, the above-described electron transport material can also be used.
Moreover, the material used for said electron injection layer may be used independently, and may be used in combination of multiple types.

≪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。
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の範囲内であり、より好ましくは2〜500nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜200nmの範囲内である。
≪Hole transport layer≫
In the present invention, the hole transport layer is made of a material having a function of transporting holes and may have a function of transmitting holes injected from the anode to the light emitting layer.
Although there is no restriction | limiting in particular about the total layer thickness of a positive hole transport layer, Usually, it exists in the range of 5 nm-5 micrometers, More preferably, it exists in the range of 2-500 nm, More preferably, it exists in the range of 5-200 nm. .

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。
The material used for the hole transporting layer (hereinafter also referred to as a hole transporting material) may have any of a hole injecting property, a transporting property, and an electron barrier property. Any one can be selected and used.
For example, porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, oxazole derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, polyarylalkane derivatives, triarylamine derivatives, carbazole derivatives , Indolocarbazole derivatives, isoindole derivatives, acene derivatives such as anthracene and naphthalene, fluorene derivatives, fluorenone derivatives, and polyvinyl carbazole, polymer materials or oligomers with aromatic amines introduced into the main chain or side chain, polysilane, conductive And polymer (for example, PEDOT / PSS, aniline copolymer, polyaniline, polythiophene, etc.).

トリアリールアミン誘導体としては、α−NPD(4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル)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。
Examples of the triarylamine derivative include benzidine type represented by α-NPD (4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl), starburst type represented by MTDATA, Examples include compounds having fluorene or anthracene in the triarylamine-linked core.
In addition, hexaazatriphenylene derivatives such as those described in JP-A-2003-519432 and JP-A-2006-135145 can also be used as a hole transport material.
Furthermore, a hole transport layer having a high p property doped with impurities can also be used. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.

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、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)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。
JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. It is also possible to use so-called p-type hole transport materials and inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC, as described in the literature (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139). Further, ortho-metalated organometallic complexes having Ir or Pt as a central metal as typified by Ir (ppy) 3 are also preferably used.
Although the above-mentioned materials can be used as the hole transport material, a triarylamine derivative, a carbazole derivative, an indolocarbazole derivative, an azatriphenylene derivative, an organometallic complex, or an aromatic amine is introduced into the main chain or side chain. The polymer materials or oligomers used are preferably used.

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)、米国特許出願公開第2003/0162053号明細書、米国特許出願公開第2002/0158242号明細書、米国特許出願公開第2006/0240279号明細書、米国特許出願公開第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、欧州特許第650955号明細書、米国特許出願公開第2008/0124572号明細書、米国特許出願公開第2007/0278938号明細書、米国特許出願公開第2008/0106190号明細書、米国特許出願公開第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2013/585981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。
Specific examples of known preferred hole transport materials used in the organic EL device of the present invention include the compounds described in the following documents in addition to the documents listed above, but the present invention is not limited thereto. Not.
For example, Appl. Phys. Lett. 69, 2160 (1996), J. MoI. 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. Am. Mater. Chem. 3,319 (1993), Adv. Mater. 6, 677 (1994), Chem. Mater. 15, 3148 (2003), U.S. Patent Application Publication No. 2003/0162053, U.S. Patent Application Publication No. 2002/0158242, U.S. Patent Application Publication No. 2006/0240279, U.S. Patent Application Publication No. 2008/2008. No. 0220265, US Pat. No. 5,061,569, WO 2007/002683, WO 2009/018009, EP 650955, US Patent Application Publication No. 2008/0124572, US Japanese Patent Application Publication No. 2007/0278938, US Patent Application Publication No. 2008/0106190, US Patent Application Publication No. 2008/0018221, International Publication No. 2012/115034, and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2003-519432. , JP2006-2006 35145 JP is US Patent Application No. 2013/585981 Patent like.
The hole transport material may be used alone or in combination of two or more.

≪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、前述した正孔輸送層の構成を必要に応じて、電子阻止層として用いることができる。
本発明の有機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。
電子阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲内であり、更に好ましくは5〜30nmの範囲内である。
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も電子阻止層に好ましく用いられる。
≪Electron blocking layer≫
The electron blocking layer is a layer having a function of a hole transport layer in a broad sense, and is preferably made of a material having a function of transporting holes and a small ability to transport electrons, while transporting holes. By blocking electrons, the probability of recombination of electrons and holes can be improved.
Moreover, the structure of the positive hole transport layer mentioned above can be used as an electron blocking layer as needed.
The electron blocking layer provided in the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the anode side of the light emitting layer.
The thickness of the electron blocking layer is preferably in the range of 3 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm.
As the material used for the electron blocking layer, the material used for the above-described hole transport layer is preferably used, and the above-mentioned host compound is also preferably used for the electron blocking layer.

≪正孔注入層≫
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。
≪Hole injection layer≫
The hole injection layer (also referred to as “anode buffer layer”) is a layer provided between the anode and the light-emitting layer in order to lower the drive voltage and improve the light emission luminance. It is described in detail in Chapter 2 “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in the second volume of “The Frontline (issued by NTT Corporation on November 30, 1998)”.
In the present invention, the hole injection layer may be provided as necessary, and may be present between the anode and the light emitting layer or between the anode and the hole transport layer as described above.
The details of the hole injection layer are also described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069, etc. Examples of the material used for the hole injection layer include: And materials used for the hole transport layer described above.
Among them, phthalocyanine derivatives represented by copper phthalocyanine, hexaazatriphenylene derivatives as described in JP-T-2003-519432, JP-A-2006-135145, etc., metal oxides represented by vanadium oxide, amorphous Conductive polymers such as carbon, polyaniline (emeraldine) and polythiophene, orthometalated complexes represented by tris (2-phenylpyridine) iridium complex, and triarylamine derivatives are preferred.
The materials used for the hole injection layer described above may be used alone or in combination of two or more.

≪添加物≫
前述した本発明に係る有機層には、更に他の添加物が含まれていてもよい。
添加物としては、例えば、臭素、ヨウ素、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、更に好ましくは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。
≪Additives≫
The organic layer according to the present invention described above may further contain other additives.
Examples of the additive include halogen elements and halogenated compounds such as bromine, iodine and chlorine, alkali metals and alkaline earth metals such as Pd, Ca and Na, transition metal compounds, complexes and salts.
Although the content of the additive can be arbitrarily determined, it is preferably 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less, and still more preferably 50 ppm or less, based on the total mass% of the contained layer. .
However, it is not within this range depending on the purpose of improving the transportability of electrons and holes or the purpose of favoring the exciton energy transfer.

≪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。
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・ツー・ロール方式適性の高い方法が好ましい。
≪Method of forming organic layer≫
A method for forming an organic layer (hole injection layer, hole transport layer, light emitting layer, hole blocking layer, electron transport layer, electron injection layer, etc.) according to the present invention will be described.
The method for forming the organic layer according to the present invention is not particularly limited, and conventionally known methods such as a vacuum deposition method and a wet method (also referred to as a wet process) can be used.
Examples of the wet method include spin coating, casting, ink jet, printing, die coating, blade coating, roll coating, spray coating, curtain coating, and LB (Langmuir-Blodgett). From the viewpoint of obtaining a homogeneous thin film easily and high productivity, a method with high roll-to-roll method suitability such as a die coating method, a roll coating method, an ink jet method and a spray coating method is preferable.

本発明に用いられる有機EL素子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。
さらに、層ごと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1×10−6〜1×10−2Pa、蒸着速度0.01〜50nm/秒、基板温度−50〜300℃、層(膜)厚0.1nm〜5μm、好ましくは5〜200nmの範囲内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、1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。
Examples of the liquid medium for dissolving or dispersing the organic EL element material used in the present invention include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, fatty acid esters such as ethyl acetate, halogenated hydrocarbons such as dichlorobenzene, toluene and xylene. Aromatic hydrocarbons such as mesitylene and cyclohexylbenzene, aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane, decalin and dodecane, and organic solvents such as DMF and DMSO can be used.
Moreover, as a dispersion method, it can disperse | distribute by dispersion methods, such as an ultrasonic wave, high shear force dispersion | distribution, and media dispersion | distribution.
Further, different film formation methods may be applied for each layer. When a vapor deposition method is employed for film formation, the vapor deposition conditions vary depending on the type of compound used, but generally a boat heating temperature of 50 to 450 ° C., a vacuum degree of 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 Pa, and a vapor deposition rate It is desirable to select appropriately within a range of 0.01 to 50 nm / second, a substrate temperature of −50 to 300 ° C., and a layer (film) thickness of 0.1 to 5 μm, preferably 5 to 200 nm.
The organic layer according to the present invention is preferably formed from the hole injection layer to the cathode consistently by one evacuation, but it may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. In that case, it is preferable to perform the work in a dry inert gas atmosphere.

≪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)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度を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。
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。
陽極の膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1μm、好ましくは10〜200nmの範囲内で選ばれる。
≪Anode≫
As the anode in the organic EL element, a material having a work function (4 eV or more, preferably 4.5 eV or more) of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof is preferably used. Specific examples of such an electrode substance include a conductive transparent material such as a metal such as Au, CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO. Alternatively, an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
For the anode, a thin film may be formed by depositing these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering, and a pattern having a desired shape may be formed by photolithography, or when the pattern accuracy is not so high (about 100 μm or more) ), A pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered.
Or when using the substance which can be apply | coated like an organic electroconductivity compound, wet film-forming methods, such as a printing system and a coating system, can also be used. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance is greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less.
The film thickness of the anode depends on the material, but is usually selected within the range of 10 nm to 1 μm, preferably 10 to 200 nm.

≪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(Al)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。
≪Cathode≫
As the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, aluminum, rare earth metals and the like. Among these, from the point of durability against electron injection and oxidation, etc., a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this, for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.

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で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/□以下が好ましい。膜厚は、通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲内で選ばれる。
なお、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極又は陰極のいずれか一方が透明又は半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
また、陰極に上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げ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との両方が透過性を有する素子を作製することができる。
The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less. The film thickness is usually selected within the range of 10 nm to 5 μm, preferably 50 to 200 nm.
In order to transmit the emitted light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the emission luminance is advantageously improved.
Moreover, after producing the above metal with a film thickness of 1 to 20 nm on the cathode, a transparent or translucent cathode can be produced by producing a conductive transparent material mentioned in the description of the anode on the cathode. By applying the above, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.

≪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。
≪Support substrate≫
The support substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc., and is transparent. Or opaque. When extracting light from the support substrate side, the support substrate is preferably transparent. Examples of the transparent support substrate preferably used include glass, quartz, and a transparent resin film. A particularly preferable support substrate is a resin film capable of giving flexibility to the organic EL element.

樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類又はそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。   Examples of the resin film include polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate ( CAP), cellulose esters such as cellulose acetate phthalate, cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfones, Cycloolefin resins such as polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylate, Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade name, manufactured by Mitsui Chemicals) Can be mentioned.

樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜又はその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129−1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m・24h)以下の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、1×10−3ml/(m・24h・atm)以下、水蒸気透過度が、1×10−5g/(m・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。 An inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both may be formed on the surface of the resin film, and the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992. , Relative humidity (90 ± 2)% RH) is preferably 0.01 g / (m 2 · 24 h) or less gas barrier film, and further measured by a method according to JIS K 7126-1987. It is a high gas barrier film having an oxygen permeability of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · atm) or less and a water vapor permeability of 1 × 10 −5 g / (m 2 · 24 h) or less. Is preferred.

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。さらに、該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層との積層構造を持たせることがより好ましい。無機層と有機層と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。
As a material for forming the gas barrier film, any material may be used as long as it has a function of suppressing entry of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used. Furthermore, in order to improve the brittleness of the film, it is more preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of organic materials. Although there is no restriction | limiting in particular about the lamination | stacking order of an inorganic layer and an organic layer, It is preferable to laminate | stack both alternately several times.
The method for forming the gas barrier film is not particularly limited. For example, the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method, atmospheric pressure plasma weight A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, and the like can be used, but an atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is particularly preferable.

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(25℃)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。
Examples of the opaque support substrate include metal plates such as aluminum and stainless steel, films, opaque resin substrates, and ceramic substrates.
The external extraction quantum efficiency at room temperature (25 ° C.) of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, and more preferably 5% or more.
Here, external extraction quantum efficiency (%) = (number of photons emitted to the outside of the organic EL element / number of electrons flowed to the organic EL element) × 100.
In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor may be used in combination.

≪封止≫
本発明の有機EL素子の封止に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と、電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されていればよく、凹板状でも、平板状でもよい。また、透明性、電気絶縁性は特に限定されない。
具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる1種以上の金属又は合金からなるものが挙げられる。
≪Sealing≫
Examples of the sealing means used for sealing the organic EL element of the present invention include a method of bonding a sealing member, an electrode, and a support substrate with an adhesive. As a sealing member, it should just be arrange | positioned so that the display area | region of an organic EL element may be covered, and it may be concave plate shape or flat plate shape. Moreover, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film. Examples of the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz. Examples of the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone. Examples of the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.

本発明においては、有機EL素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。さらには、ポリマーフィルムはJIS K 7126−1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、1×10−3ml/(m・24h・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%)が、1×10−3g/(m・24h)以下のものであることが好ましい。
封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
In the present invention, a polymer film and a metal film can be preferably used because the organic EL element can be thinned. Furthermore, the polymer film has an oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 of 1 × 10 −3 ml / (m 2 · 24 h · atm) or less, a method according to JIS K 7129-1992. It is preferable that the water vapor permeability (25 ± 0.5 ° C., relative humidity 90 ± 2%) measured in (1) is 1 × 10 −3 g / (m 2 · 24 h) or less.
For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.

接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2−シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。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。
なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温(25℃)から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は、市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
Specific examples of the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups such as acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. be able to. Moreover, heat | fever and chemical curing types (two-component mixing), such as an epoxy type, can be mentioned. Moreover, hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned. Moreover, a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
In addition, since an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesive-hardened from room temperature (25 degreeC) to 80 degreeC is preferable. Further, a desiccant may be dispersed in the adhesive. Application | coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print it like screen printing.

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。
さらに、該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。これらの膜の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザーCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
In addition, it is also preferable that the electrode and the organic layer are coated on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate to form a sealing film. . In this case, the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen. For example, silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
Furthermore, in order to improve the brittleness of the film, it is preferable to have a laminated structure of these inorganic layers and layers made of organic materials. There are no particular limitations on the method of forming these films. For example, vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, or the like can be used.

封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また、真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
吸湿性化合物としては、例えば、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、ヨウ化バリウム、ヨウ化マグネシウム等)、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。
In the gap between the sealing member and the display area of the organic EL element, an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase. preferable. A vacuum can also be used. Moreover, a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
Examples of the hygroscopic compound include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide) and sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate). Etc.), metal halides (eg calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide etc.), perchloric acids (eg perchloric acid) Barium, magnesium perchlorate, and the like), and anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides, and perchloric acids.

≪保護膜、保護板≫
有機層を挟み支持基板と対向する側の封止膜あるいは封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために、保護膜あるいは保護板を設けてもよい。特に、封止が封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量かつ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
≪Protective film, protective plate≫
In order to increase the mechanical strength of the element, a protective film or a protective plate may be provided outside the sealing film or sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween. In particular, when sealing is performed with a sealing film, the mechanical strength is not necessarily high, and thus it is preferable to provide such a protective film and a protective plate. As a material that can be used for this, the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, etc. used for sealing can be used. It is preferable to use it.

≪光取り出し向上技術≫
有機EL素子は、空気よりも屈折率の高い(屈折率1.6〜2.1程度の範囲内)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%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、透明電極又は発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極又は発光層を導波し、結果として、光が素子側面方向に逃げるためである。
≪Light extraction improvement technology≫
An organic EL element emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (within a refractive index of about 1.6 to 2.1), and is about 15% to 20% of light generated in the light emitting layer. It is generally said that it can only be taken out. This is because light incident on the interface (interface between the transparent substrate and air) at an angle θ greater than the critical angle causes total reflection and cannot be taken out of the element, or between the transparent electrode or light emitting layer and the transparent substrate. This is because the light undergoes total reflection between the light, the light is guided through the transparent electrode or the light emitting layer, and as a result, the light escapes in the side surface direction of the element.

この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(例えば、米国特許第4774435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(例えば、特開昭63−314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(例えば、特開平1−220394号公報)、基板と発光体との間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(例えば、特開昭62−172691号公報)、基板と発光体との間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(例えば、特開2001−202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(基板と外界間を含む。)に回折格子を形成する方法(特開平11−283751号公報)などが挙げられる。   As a technique for improving the light extraction efficiency, for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate to prevent total reflection at the transparent substrate and the air interface (for example, US Pat. No. 4,774,435), A method for improving efficiency by providing light condensing property (for example, JP-A-63-314795), a method for forming a reflective surface on a side surface of an element (for example, JP-A-1-220394), a substrate, etc. A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the substrate and the light emitter (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-172691); A diffraction grating is formed in a method of introducing a flat layer having a low refractive index (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-202827), or between the substrate, the transparent electrode layer, and the light emitting layer (including between the substrate and the outside). Method No. 11-283751 Publication), and the like.

本発明においては、これらの方法を本発明の有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体と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(基板と外界間を含む。)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
本発明は、これらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
In the present invention, these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention. However, a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or a substrate, A method of forming a diffraction grating between any one of the transparent electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used.
In the present invention, by combining these means, it is possible to obtain an element having higher luminance or durability.

透明電極と透明基板との間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚さで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど、外部への取り出し効率が高くなる。
低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマーなどが挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5〜1.7程度の範囲内であるので、低屈折率層は、屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましく、1.35以下であることがより好ましい。
また、低屈折率媒質の厚さは、媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは、低屈折率媒質の厚さが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
If a medium with a low refractive index is formed between the transparent electrode and the transparent substrate with a thickness longer than the wavelength of light, the light extracted from the transparent electrode has a lower efficiency of extraction to the outside as the refractive index of the medium is lower. Get higher.
Examples of the low refractive index layer include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally in the range of about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less, preferably 1.35 or less. More preferred.
The thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave exuded by evanescent enters the substrate.

全反射を起こす界面又はいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。この方法は、回折格子が1次の回折や、2次の回折といった、いわゆるブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち、層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間若しくは媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。   The method of introducing a diffraction grating into an interface or any medium that causes total reflection is characterized by a high effect of improving light extraction efficiency. This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction, such as first-order diffraction or second-order diffraction. The light that cannot be emitted outside due to total internal reflection between layers is diffracted by introducing a diffraction grating in any layer or medium (in a transparent substrate or transparent electrode) It tries to take out light.

導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは、発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な一次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
回折格子を導入する位置としては、いずれかの層間若しくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。このとき、回折格子の周期は、媒質中の光の波長の約1/2〜3倍程度の範囲内が好ましい。回折格子の配列は、正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状など、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
The introduced diffraction grating desirably has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. The light extraction efficiency does not increase so much.
However, by making the refractive index distribution a two-dimensional distribution, light traveling in all directions is diffracted, and light extraction efficiency is increased.
The position where the diffraction grating is introduced may be in any of the layers or in the medium (in the transparent substrate or the transparent electrode), but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated. At this time, the period of the diffraction grating is preferably within a range of about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium. The arrangement of the diffraction gratings is preferably two-dimensionally repeated, such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.

≪集光シート≫
本発明の有機EL素子は、支持基板(基板)の光取出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ上の構造を設けるように加工したり、あるいは、いわゆる集光シートと組み合わせたりすることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を二次元に配列する。一辺は10〜100μmの範囲内が好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付き、大きすぎると厚さが厚くなり好ましくない。
集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)などを用いることができる。プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
また、有機EL素子からの光放射角を制御するために光拡散板・フィルムを、集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)などを用いることができる。
≪Condenser sheet≫
The organic EL element of the present invention can be processed in a specific direction, for example, by providing a structure on the microlens array on the light extraction side of the support substrate (substrate) or combining it with a so-called condensing sheet. For example, the brightness | luminance in a specific direction can be raised by condensing in a front direction with respect to an element light emission surface.
As an example of the microlens array, quadrangular pyramids having a side of 30 μm and an apex angle of 90 degrees are arranged two-dimensionally on the light extraction side of the substrate. One side is preferably within a range of 10 to 100 μm. If it is smaller than this, the effect of diffraction is generated and colored, and if it is too large, the thickness becomes thick, which is not preferable.
As the condensing sheet, for example, a sheet that is put into practical use in an LED backlight of a liquid crystal display device can be used. As such a sheet, for example, a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used. As the shape of the prism sheet, for example, the base material may be formed by forming a △ -shaped stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 μm, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may be used.
Moreover, in order to control the light emission angle from an organic EL element, you may use a light-diffusion plate and a film together with a condensing sheet. For example, a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.

≪用途≫
本発明の有機EL素子は、電子機器、例えば、表示装置、ディスプレイ、各種発光装置として用いることができる。
発光装置として、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、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、電極と発光層と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。
≪Usage≫
The organic EL element of the present invention can be used as an electronic device such as a display device, a display, and various light emitting devices.
Examples of light emitting devices include lighting devices (home lighting, interior lighting), clocks and backlights for liquid crystals, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, light Examples include, but are not limited to, a light source of a sensor. In particular, the light source can be effectively used for a backlight of a liquid crystal display device and a light source for illumination.
In the organic EL element of the present invention, patterning may be performed by a metal mask, an ink jet printing method, or the like as needed during film formation. In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned, and a conventionally known method is used in the fabrication of the element. be able to.

<表示装置>
本発明の有機EL素子を具備する表示装置は、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。
<Display device>
The display device including the organic EL element of the present invention may be single color or multicolor, but here, the multicolor display device will be described.

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、インクジェット法又は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、スピンコート法及び印刷法である。
In the case of a multicolor display device, a shadow mask is provided only at the time of forming a light emitting layer, and a film can be formed on one surface by an evaporation method, a cast method, a spin coating method, an ink jet method, a printing method, or the like.
In the case of patterning only the light emitting layer, there is no limitation on the method, but a vapor deposition method, an inkjet method, a spin coating method, and a printing method are preferable.

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。   The configuration of the organic EL element provided in the display device is selected from the above-described configuration examples of the organic EL element as necessary.

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。   Moreover, the manufacturing method of an organic EL element is as having shown to the one aspect | mode of manufacture of the organic EL element of said invention.

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。さらに、交流電圧を印加する場合には、陽極が+、陰極が−の状態になったときのみ発光する。なお、印加する交流の波形は任意でよい。   When a DC voltage is applied to the multicolor display device thus obtained, light emission can be observed by applying a voltage of about 2 to 40 V with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. Further, even when a voltage is applied with the opposite polarity, no current flows and no light emission occurs. Further, when an AC voltage is applied, light is emitted only when the anode is in the + state and the cathode is in the-state. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.

多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ又は各種発光光源として用いることができる。表示デバイス又はディスプレイにおいて、青、赤及び緑発光の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。   The multicolor display device can be used as a display device, a display, or various light emission sources. In a display device or display, full-color display is possible by using three types of organic EL elements of blue, red, and green light emission.

表示デバイス又は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、文字放送表示及び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。   Examples of the display device or display include a television, a personal computer, a mobile device, an AV device, a character broadcast display, and an information display in an automobile. In particular, it may be used as a display device for reproducing still images or moving images, and the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.

発光装置としては、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。   Light-emitting devices include household lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, optical storage media light sources, electrophotographic copying machine light sources, optical communication processor light sources, optical sensor light sources, etc. However, the present invention is not limited to these.

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10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。
Hereinafter, an example of a display device having the organic EL element of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example of a display device including organic EL elements. It is a schematic diagram of a display such as a mobile phone that displays image information by light emission of an organic EL element.

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と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とを送り、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。
The display 1 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, a wiring unit C that electrically connects the display unit A and the control unit B, and the like.
The control unit B is electrically connected via the display unit A and the wiring unit C, and sends a scanning signal and an image data signal to each of a plurality of pixels based on image information from the outside. Each pixel sequentially emits light in accordance with the image data signal, performs image scanning, and displays image information on the display unit A.

図11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11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。
FIG. 11 is a schematic diagram of a display device using an active matrix method.
The display unit A includes a wiring unit C including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6, a plurality of pixels 3 and the like on a substrate. The main members of the display unit A will be described below.
FIG. 11 shows a case where the light emitted from the pixel 3 is extracted in the direction of the white arrow (downward).

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とは格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続されている(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。
The scanning lines 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid pattern and are connected to the pixels 3 at orthogonal positions (for details, see FIG. Not shown).
When a scanning signal is applied from the scanning line 5, the pixel 3 receives an image data signal from the data line 6 and emits light according to the received image data.
Full-color display is possible by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region on the same substrate.

次に、画素の発光プロセスを説明する。図12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。
Next, the light emission process of the pixel will be described. FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a pixel circuit.
The pixel includes an organic EL element 10, a switching transistor 11, a driving transistor 12, a capacitor 13, and the like. A full color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 10 in a plurality of pixels, and juxtaposing them on the same substrate.

図12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。   In FIG. 12, an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 11 through the data line 6. When a scanning signal is applied from the control unit B to the gate of the switching transistor 11 via the scanning line 5, the driving of the switching transistor 11 is turned on, and the image data signal applied to the drain is supplied to the capacitor 13 and the driving transistor 12. Is transmitted to the gate.

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。   By transmitting the image data signal, the capacitor 13 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive of the drive transistor 12 is turned on. The drive transistor 12 has a drain connected to the power supply line 7 and a source connected to the electrode of the organic EL element 10, and the power supply line 7 connects to the organic EL element 10 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.

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。
When the scanning signal is moved to the next scanning line 5 by the sequential scanning of the control unit B, the driving of the switching transistor 11 is turned off. However, since the capacitor 13 holds the charged potential of the image data signal even if the driving of the switching transistor 11 is turned off, the driving of the driving transistor 12 is kept on and the next scanning signal is applied. Until then, the light emission of the organic EL element 10 continues. When the scanning signal is next applied by sequential scanning, the driving transistor 12 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 10 emits light.
That is, the organic EL element 10 emits light by the switching transistor 11 and the drive transistor 12 that are active elements for the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels, and the light emission of the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels 3. It is carried out. Such a light emitting method is called an active matrix method.

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。
Here, the light emission of the organic EL element 10 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or by turning on / off a predetermined light emission amount by a binary image data signal. Good. The potential of the capacitor 13 may be held continuously until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
In the present invention, not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which the organic EL element emits light according to the data signal only when the scanning signal is scanned.

図13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13において、複数の走査線5と複数の画像データ線6が画素3を挟んで対向して格子状に設けられている。
順次走査により走査線5の走査信号が印加されたとき、印加された走査線5に接続している画素3が画像データ信号に応じて発光する。
パッシブマトリクス方式では、画素3にアクティブ素子がなく、製造コストを低減できる。
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。
FIG. 13 is a schematic diagram of a display device using a passive matrix method. In FIG. 13, a plurality of scanning lines 5 and a plurality of image data lines 6 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 3 interposed therebetween.
When the scanning signal of the scanning line 5 is applied by sequential scanning, the pixels 3 connected to the applied scanning line 5 emit light according to the image data signal.
In the passive matrix system, the pixel 3 has no active element, and the manufacturing cost can be reduced.
By using the organic EL element of the present invention, a display device with improved luminous efficiency was obtained.

<照明装置>
本発明の有機EL素子は、照明装置に用いることもできる。
本発明の有機EL素子は、共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよい。このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザー発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
また、本発明の有機EL素子は、照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。
動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、パッシブマトリクス方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。又は、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
<Lighting device>
The organic EL element of the present invention can also be used for a lighting device.
The organic EL element of the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure. Examples of the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure include a light source of an optical storage medium, a light source of an electrophotographic copying machine, a light source of an optical communication processing machine, and a light source of an optical sensor. It is not limited. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
Further, the organic EL element of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a type for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a display device (display).
The driving method when used as a display device for reproducing a moving image may be either a passive matrix method or an active matrix method. Alternatively, it is possible to produce a full-color display device by using two or more organic EL elements of the present invention having different emission colors.

また、本発明のπ共役系化合物は、照明装置として、実質的に白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。例えば、複数の発光材料を用いる場合、複数の発光色を同時に発光させて、混色することで白色発光を得ることができる。複数の発光色の組み合わせとしては、赤色、緑色及び青色の3原色の三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二つの発光極大波長を含有したものでもよい。   In addition, the π-conjugated compound of the present invention can be applied to an organic EL element that emits substantially white light as a lighting device. For example, when a plurality of light emitting materials are used, white light emission can be obtained by simultaneously emitting a plurality of light emission colors and mixing the colors. The combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of three primary colors of red, green, and blue, or two of the complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.

また、本発明の有機EL素子の形成方法は、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い。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、インクジェット法及び印刷法等で、例えば、電極膜を形成でき、生産性も向上する。
この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機EL装置と異なり、素子自体が白色発光である。
In addition, the organic EL device forming method of the present invention may be simply arranged by providing a mask only when forming a light emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer, or the like, and separately coating with the mask. Since the other layers are common, patterning of a mask or the like is unnecessary, and for example, an electrode film can be formed on one surface by a vapor deposition method, a cast method, a spin coating method, an ink jet method, a printing method, or the like, and productivity is improved.
According to this method, unlike a white organic EL device in which light emitting elements of a plurality of colors are arranged in parallel in an array, the elements themselves emit white light.

<照明装置の一態様>
本発明の有機EL素子を具備した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14及び図15に示すような照明装置を形成することができる。
図14は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機EL素子(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15は、照明装置の断面図を示し、図中、符号105は陰極、符号106は有機層、符号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素子を用いることにより、発光効率が向上した照明装置が得ることができる。
<One aspect of lighting device>
One mode of a lighting device including the organic EL element of the present invention will be described.
The non-light emitting surface of the organic EL device of the present invention is covered with a glass case, a 300 μm thick glass substrate is used as a sealing substrate, and an epoxy photocurable adhesive (LUX The track LC0629B) is applied, and this is overlaid on the cathode and brought into close contact with the transparent support substrate, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured, sealed, and illuminated as shown in FIGS. A device can be formed.
FIG. 14 shows a schematic diagram of a lighting device, and the organic EL element of the present invention (the organic EL element 101 in the lighting device) is covered with a glass cover 102 (note that the sealing operation with the glass cover is performed by lighting. This was performed in a glove box under a nitrogen atmosphere (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more) without bringing the organic EL element 101 in the apparatus into contact with the air.
FIG. 15 shows a cross-sectional view of the lighting device, in which reference numeral 105 denotes a cathode, 106 denotes an organic layer, and 107 denotes a glass substrate with a transparent electrode. The glass cover 102 is filled with nitrogen gas 108 and a water catching agent 109 is provided.
By using the organic EL element of the present invention, a lighting device with improved luminous efficiency can be obtained.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」
を表す。また、各実施例における化合物の体積%は、作製する膜の厚さを水晶振動子マイクロバランス法により測定し、算出することで、比重から求めた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "%" is used in an Example, unless there is particular notice, "mass%"
Represents. Moreover, the volume% of the compound in each Example was calculated | required from specific gravity by measuring and calculating the thickness of the film | membrane produced by the quartz oscillator microbalance method.

[実施例1]
本発明の例示化合物FD1〜FD4、FD6〜FD10及びFD13〜FD61、及び下記の比較化合物としてのTADF化合物2CzPN(比較化合物1)、4CzIPN(比較化合物2)について、汎関数としてB3LYP及び基底関数として6−31G(d)を用いた分子軌道計算により、HOMOのエネルギー準位(eV)、ΔEst(eV)及び最近接原子間距離(nm)を算出した。
結果を表1に示す。
[Example 1]
Exemplified compounds FD1 to FD4, FD6 to FD10 and FD13 to FD61 of the present invention, and TADF compound 2CzPN (Comparative Compound 1) and 4CzIPN (Comparative Compound 2) as the following comparative compounds, B3LYP as functional and 6 as basis function HOMO energy levels (eV), ΔE st (eV) and nearest interatomic distance (nm) were calculated by molecular orbital calculation using −31G (d).
The results are shown in Table 1.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

Figure 2016036025
Figure 2016036025

本発明の例示化合物FD1〜FD4、FD6〜FD10及びFD13〜FD61の分子軌道計算により算出したΔEstの値は、すべて0.5eV以下であり、TADF現象を発現するに十分なレベルであった。また、同様の手法で算出したTADF化合物2CzPN及び4CzIPNのHOMOエネルギー準位の値は、それぞれ−5.90eV、−5.70eVと深HOMOであり、本発明の例示化合物FD1〜FD4、FD6〜FD10及びFD13〜FD61のHOMOエネルギー準位の値が、従来のTADF化合物に比べて浅くなっていることが確認できた。2CzPN、4CzIPNの実測HOMO値は、それぞれ−6.00eV、−5.80eVであり、上記計算値と乖離がないことから、計算で算出したHOMO値を比較として用いた(2CzPNの実測HOMO値については、Organic Electronics Volume 14,Issue 11,November 2013,Pages 2721−2726、4CzIPNの実測HOMO値については、H Nakanotani et al.,Scientific Reports 3,Article number:2127 doi:10.1038/srep02127参照。)。 Example Compound FD1~FD4, the value of Delta] E st calculated by molecular orbital calculations FD6~FD10 and FD13~FD61 of the present invention are all at 0.5eV or less, was of sufficient level to express the TADF phenomenon. Moreover, the values of the HOMO energy levels of the TADF compounds 2CzPN and 4CzIPN calculated by the same method are −5.90 eV, −5.70 eV and deep HOMO, respectively, and the exemplary compounds FD1 to FD4 and FD6 to FD10 of the present invention. It was confirmed that the HOMO energy level values of FD13 to FD61 were shallower than those of conventional TADF compounds. The measured HOMO values of 2CzPN and 4CzIPN are −6.00 eV and −5.80 eV, respectively, and there is no deviation from the above calculated value. Therefore, the calculated HOMO value was used as a comparison (about the measured HOMO value of 2CzPN). (Organic Electronics Volume 14, Issue 11, November 2013, Pages 2721-2726, 4CzIPN HOMO values are shown in H Nakanotani et al., Scientific Reports 0.13, 27: 1). .

[実施例2]
本発明の例示化合物FD1〜FD4、FD6〜FD10及びFD13〜FD61において、従来のTADF化合物に比べて、発光スペクトルの短波長側の立ち上がりと極大吸収波長との差が小さくなり、スペクトル幅が狭くなる傾向が確認された。
[Example 2]
In the exemplary compounds FD1 to FD4, FD6 to FD10, and FD13 to FD61 of the present invention, the difference between the rising edge on the short wavelength side of the emission spectrum and the maximum absorption wavelength is smaller than that of the conventional TADF compound, and the spectrum width is narrowed. A trend was confirmed.

[実施例3]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 3]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached After ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, drying with dry nitrogen gas and UV ozone cleaning for 5 minutes, this transparent substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPD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40nmの正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the ITO transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. A hole injection transport layer was formed.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

次いで、表2に記載の組み合わせで、ホスト化合物、ドーパントを、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35nmの発光層を形成した。   Next, in the combinations shown in Table 2, the host compound and the dopant were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to be 90% and 10% by volume, respectively, to form a light emitting layer having a layer thickness of 35 nm. .

Figure 2016036025
Figure 2016036025

Figure 2016036025
Figure 2016036025

その後、BAlqを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にAlq(電子輸送材料)を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。 Thereafter, BAlq was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further thereon, Alq 3 (electron transport material) was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子100〜106を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 100 to 106.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、下記の評価を行った。
<< Evaluation of organic EL elements >>
The following evaluation was performed about each produced organic EL element.

(電力効率の評価)
作製した各有機EL素子について、室温(約25℃)で、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を、分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ社製)を用いて測定し、電力効率(lm/W)を算出した。
次いで、比較例の有機EL素子101の電力効率を100とした相対発光輝度を求め、これを電力効率の尺度とした。数値が大きいほど、電力効率に優れていることを表す。
評価結果を表2に示す。
(Evaluation of power efficiency)
About each produced organic EL element, it was made to light-emit on the constant current conditions of 2.5 mA / cm < 2 > at room temperature (about 25 degreeC), and the light-emission brightness | luminance immediately after the light emission start was spectral radiance meter CS-2000 (Konica Minolta company). Power efficiency (lm / W) was calculated.
Next, the relative light emission luminance was calculated with the power efficiency of the organic EL element 101 of the comparative example as 100, and this was used as a measure of the power efficiency. The larger the value, the better the power efficiency.
The evaluation results are shown in Table 2.

(初期駆動電圧の測定)
作製した各有機EL素子について、室温(約25℃)で、分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ社製)を用いて、各サンプルの発光輝度を測定し、発光輝度1000cd/mにおける初期駆動電圧を求めた。
次いで、比較例の有機EL素子101の初期駆動電圧を100とした相対初期駆動電圧を求め、これを初期駆動電圧の尺度とした。数値が小さいほど、初期駆動電圧に優れていることを表す。
測定結果を表2に示す。
(Measurement of initial drive voltage)
About each produced organic EL element, the emission luminance of each sample was measured at room temperature (about 25 degreeC) using the spectral radiance meter CS-2000 (made by Konica Minolta), and the initial stage in emission luminance 1000cd / m < 2 >. The driving voltage was determined.
Next, a relative initial drive voltage with the initial drive voltage of the organic EL element 101 of the comparative example as 100 was obtained, and this was used as a measure of the initial drive voltage. The smaller the value, the better the initial drive voltage.
The measurement results are shown in Table 2.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子103〜106は、比較例の有機EL素子100〜102と比べて、電力効率が増大し、初期駆動電圧が低減しており、性能が向上していることが確認できた。
(result)
It has been confirmed that the organic EL elements 103 to 106 of the present invention have increased power efficiency, reduced initial drive voltage, and improved performance as compared with the organic EL elements 100 to 102 of the comparative example. .

[実施例4]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 4]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached After ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, drying with dry nitrogen gas and UV ozone cleaning for 5 minutes, this transparent substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPD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40nmの正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the ITO transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. A hole injection transport layer was formed.

次いで、表3に記載の組み合わせで、ホスト化合物、ドーパントを、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30nmの発光層を形成した。   Next, in the combinations shown in Table 3, the host compound and the dopant were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to be 90% and 10% by volume, respectively, to form a light emitting layer having a layer thickness of 30 nm. .

その後、BAlqを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にAlq(電子輸送材料)を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。 Thereafter, BAlq was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further thereon, Alq 3 (electron transport material) was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子110〜112を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 110 to 112.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、実施例3と同様にして、電力効率及び初期駆動電圧の評価を行った。なお、各有機EL素子の電力効率及び初期駆動電圧は、有機EL素子110の電力効率及び初期駆動電圧を100とする相対値で示している。
評価結果を表3に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced organic EL element, it carried out similarly to Example 3, and evaluated the power efficiency and the initial stage drive voltage. The power efficiency and initial drive voltage of each organic EL element are shown as relative values with the power efficiency and initial drive voltage of the organic EL element 110 as 100.
The evaluation results are shown in Table 3.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子111及び112は、比較例の有機EL素子110と比べて、電力効率が増大し、初期駆動電圧が低減しており、性能が向上していることが確認できた。
(result)
It has been confirmed that the organic EL elements 111 and 112 of the present invention have increased power efficiency, reduced initial drive voltage, and improved performance as compared to the organic EL element 110 of the comparative example.

[実施例5]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 5]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached After ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, drying with dry nitrogen gas and UV ozone cleaning for 5 minutes, this transparent substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPD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40nmの正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the ITO transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. A hole injection transport layer was formed.

次いで、表4に記載の組み合わせで、ホスト化合物、ドーパントを、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35nmの発光層を形成した。   Next, in the combinations shown in Table 4, the host compound and the dopant were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to be 90% and 10% by volume, respectively, to form a light emitting layer having a layer thickness of 35 nm. .

その後、PPTを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にAlq(電子輸送材料)を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。 Thereafter, PPT was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further thereon, Alq 3 (electron transport material) was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子120〜122を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the device was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and electrode lead-out wirings were installed to prepare organic EL devices 120 to 122.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、実施例3と同様にして、電力効率及び初期駆動電圧の評価を行った。なお、各有機EL素子の電力効率及び初期駆動電圧は、有機EL素子120の電力効率及び初期駆動電圧を100とする相対値で示している。
評価結果を表4に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced organic EL element, it carried out similarly to Example 3, and evaluated the power efficiency and the initial stage drive voltage. The power efficiency and initial drive voltage of each organic EL element are shown as relative values with the power efficiency and initial drive voltage of the organic EL element 120 being 100.
The evaluation results are shown in Table 4.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子121及び122は、比較例の有機EL素子120と比べて、電力効率が増大し、初期駆動電圧が低減しており、性能が向上していることが確認できた。
(result)
It was confirmed that the organic EL elements 121 and 122 of the present invention have increased power efficiency, reduced initial drive voltage, and improved performance as compared with the organic EL element 120 of the comparative example.

[実施例6]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 6]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached After ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, drying with dry nitrogen gas and UV ozone cleaning for 5 minutes, this transparent substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPD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40nmの正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the ITO transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. A hole injection transport layer was formed.

次いで、表5に記載の組み合わせで、ホスト化合物、ドーパントを、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35nmの発光層を形成した。   Next, in the combinations shown in Table 5, the host compound and the dopant were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to be 90% and 10% by volume, respectively, to form a light emitting layer having a layer thickness of 35 nm. .

その後、DPEPOを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にAlq(電子輸送材料)を蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。 Thereafter, DPEPO was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further thereon, Alq 3 (electron transport material) was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子130〜136を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 130 to 136.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、実施例3と同様にして、電力効率及び初期駆動電圧の評価を行った。なお、各有機EL素子の電力効率及び初期駆動電圧は、有機EL素子130の電力効率及び初期駆動電圧を100とする相対値で示している。
評価結果を表5に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced organic EL element, it carried out similarly to Example 3, and evaluated the power efficiency and the initial stage drive voltage. The power efficiency and initial drive voltage of each organic EL element are shown as relative values with the power efficiency and initial drive voltage of the organic EL element 130 as 100.
The evaluation results are shown in Table 5.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子131〜136は、比較例の有機EL素子130と比べて、電力効率が増大し、初期駆動電圧が低減しており、性能が向上していることが確認できた。
(result)
It was confirmed that the organic EL elements 131 to 136 of the present invention have improved power efficiency, reduced initial drive voltage, and improved performance as compared with the organic EL element 130 of the comparative example.

[実施例7]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 7]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached After ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, drying with dry nitrogen gas and UV ozone cleaning for 5 minutes, this transparent substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPD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40nmの正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the ITO transparent electrode at a deposition rate of 0.1 nm / second. A hole injection transport layer was formed.

次いで、ホスト化合物、ドーパント、アシストドーパント(併用化合物)を表6に記載の割合となるように、蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚30nmの発光層を形成した。   Subsequently, a host compound, a dopant, and an assist dopant (combined compound) were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to have the ratio shown in Table 6, thereby forming a light-emitting layer having a layer thickness of 30 nm.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

その後、TPBiを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの正孔阻止層兼電子輸送層を形成した。   Thereafter, TPBi was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer / electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子200〜206を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 200 to 206.

≪有機EL素子の評価≫
作製した有機EL素子について、下記の評価を行った。
<< Evaluation of organic EL elements >>
The following evaluation was performed about the produced organic EL element.

(外部量子収率(発光輝度)の評価)
作製した各有機EL素子について、室温(約25℃)で、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を、分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ社製)を用いて測定した。
次いで、比較例の有機EL素子200の発光輝度を100とした相対発光輝度を求め、これを発光効率(外部量子収率)の尺度とした。数値が大きいほど、発光効率に優れていることを表す。
評価結果を表6に示す。
(Evaluation of external quantum yield (emission brightness))
About each produced organic EL element, it was made to light-emit on the constant current conditions of 2.5 mA / cm < 2 > at room temperature (about 25 degreeC), and the light-emission brightness | luminance immediately after the light emission start was spectral radiance meter CS-2000 (Konica Minolta company). ).
Subsequently, the relative light emission luminance which set the light emission luminance of the organic EL element 200 of the comparative example as 100 was obtained, and this was used as a measure of the light emission efficiency (external quantum yield). It represents that it is excellent in luminous efficiency, so that a numerical value is large.
The evaluation results are shown in Table 6.

(半減寿命(連続駆動安定性)の評価)
作製した各有機EL素子について、初期輝度3000cd/mで連続駆動させながら、分光放射輝度計CS−2000を用いて輝度を測定し、測定した輝度が半減する時間(LT50)を求めた。
次いで、比較例の有機EL素子200のLT50を100とした相対値を求め、これを連続駆動安定性の尺度とした。数値が大きいほど、連続駆動安定性に優れている(長寿命である)ことを表す。
評価結果を表6に示す。
(Evaluation of half-life (continuous drive stability))
For each organic EL element manufactured, while continuously driven at an initial luminance 3000 cd / m 2, the luminance was measured by using a spectral radiance meter CS-2000, the measured luminance was determined time by half (LT50).
Subsequently, the relative value which set LT50 of the organic EL element 200 of the comparative example to 100 was calculated | required, and this was made into the scale of continuous drive stability. The larger the value, the better the continuous driving stability (long life).
The evaluation results are shown in Table 6.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子203〜206は、比較例の有機EL素子200〜202と比べて、外部量子収率及び半減寿命に優れていることが確認できた。
これは、本発明のπ共役系化合物が、他の蛍光発光性化合物の発光を補助している効果と考えられる。すなわち、発光物質よりエネルギー準位の高い本発明のπ共役系化合物が発光素子中で励起されたとき、そのエネルギーを発光物質が効率よく受け取ることにより、本発明のπ共役系化合物自体が発光するのと遜色ない外部量子効率が得られるものと考えられる。
(result)
It has confirmed that the organic EL elements 203-206 of this invention were excellent in the external quantum yield and the half life compared with the organic EL elements 200-202 of the comparative example.
This is considered to be an effect that the π-conjugated compound of the present invention assists the emission of other fluorescent compounds. That is, when the π-conjugated compound of the present invention having a higher energy level than the light-emitting substance is excited in the light-emitting element, the π-conjugated compound of the present invention itself emits light when the light-emitting substance efficiently receives the energy. It is thought that the external quantum efficiency comparable to that of can be obtained.

[実施例8]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 8]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached Was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.

この透明基板上に、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て、3000rpm、30秒の条件下、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の第1正孔注入輸送層を設けた。   On this transparent substrate, using a solution obtained by diluting poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS, Bayer, Baytron P Al 4083) to 70% with pure water, 3000 rpm, A thin film was formed by spin coating under a condition of 30 seconds, and then dried at 200 ° C. for 1 hour to provide a first hole injection transport layer having a layer thickness of 20 nm.

この第1正孔注入輸送層まで設けた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。
The transparent substrate provided up to the first hole injecting and transporting layer was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で第1正孔注入輸送層上に蒸着し、層厚30nmの第2正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the first hole injecting and transporting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second. A second hole injecting and transporting layer having a thickness of 30 nm was formed.

次いで、ホスト化合物、ドーパント、アシストドーパント(併用化合物)を表7に記載の割合となるように、蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚20nmの発光層を形成した。   Next, a host compound, a dopant, and an assist dopant (combined compound) were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to have the ratio shown in Table 7, thereby forming a light-emitting layer having a layer thickness of 20 nm.

その後、BAlqを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にTPBiを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。   Thereafter, BAlq was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further, TPBi was deposited thereon at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子210〜213を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the above element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 210 to 213.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、実施例7と同様にして、外部量子収率(発光輝度)及び半減寿命(連続駆動安定性)の評価を行った。なお、各有機EL素子の外部量子収率及び半減寿命は、有機EL素子210の外部量子収率及び半減寿命を100とする相対値で示している。
評価結果を表7に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced organic EL element, it carried out similarly to Example 7, and evaluated the external quantum yield (light emission luminance) and the half life (continuous drive stability). In addition, the external quantum yield and half life of each organic EL element are shown as relative values with the external quantum yield and half life of the organic EL element 210 being 100.
Table 7 shows the evaluation results.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子212及び213は、比較例の有機EL素子210及び211と比べて、外部量子収率及び半減寿命に優れていることが確認できた。
(result)
It was confirmed that the organic EL elements 212 and 213 of the present invention were excellent in external quantum yield and half-life compared to the organic EL elements 210 and 211 of the comparative example.

[実施例9]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 9]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached Was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.

この透明基板上に、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て、3000rpm、30秒の条件下、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の第1正孔注入輸送層を設けた。   On this transparent substrate, using a solution obtained by diluting poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS, Bayer, Baytron P Al 4083) to 70% with pure water, 3000 rpm, A thin film was formed by spin coating under a condition of 30 seconds, and then dried at 200 ° C. for 1 hour to provide a first hole injection transport layer having a layer thickness of 20 nm.

この第1正孔注入輸送層まで設けた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。
The transparent substrate provided up to the first hole injecting and transporting layer was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で第1正孔注入輸送層上に蒸着し、層厚30nmの第2正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the first hole injecting and transporting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second. A second hole injecting and transporting layer having a thickness of 30 nm was formed.

次いで、ホスト化合物、ドーパント、アシストドーパント(併用化合物)を表8に記載の割合となるように、蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚20nmの発光層を形成した。   Next, a host compound, a dopant, and an assist dopant (combined compound) were co-evaporated at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to have the ratio shown in Table 8, thereby forming a light-emitting layer having a layer thickness of 20 nm.

その後、PPTを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にTPBiを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。   Thereafter, PPT was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further, TPBi was deposited thereon at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子220〜223を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light emitting surface side of the element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 220 to 223.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、実施例7と同様にして、外部量子収率(発光輝度)及び半減寿命(連続駆動安定性)の評価を行った。なお、各有機EL素子の外部量子収率及び半減寿命は、有機EL素子220の外部量子収率及び半減寿命を100とする相対値で示している。
評価結果を表8に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced organic EL element, it carried out similarly to Example 7, and evaluated the external quantum yield (light emission luminance) and the half life (continuous drive stability). In addition, the external quantum yield and half life of each organic EL element are shown as relative values with the external quantum yield and half life of the organic EL element 220 as 100.
The evaluation results are shown in Table 8.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子222及び223は、比較例の有機EL素子220及び221と比べて、外部量子収率及び半減寿命に優れていることが確認できた。
(result)
It was confirmed that the organic EL elements 222 and 223 of the present invention were excellent in external quantum yield and half-life compared to the organic EL elements 220 and 221 of the comparative example.

[実施例10]
≪有機EL素子の作製≫
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。
[Example 10]
<< Production of organic EL elements >>
A transparent substrate with an ITO (Indium Tin Oxide) film having a thickness of 150 nm formed on a glass substrate of 50 mm × 50 mm and a thickness of 0.7 mm, patterned, and this ITO transparent electrode was attached Was subjected to ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.

この透明基板上に、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て、3000rpm、30秒の条件下、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の第1正孔注入輸送層を設けた。   On this transparent substrate, using a solution obtained by diluting poly (3,4-ethylenedioxythiophene) -polystyrene sulfonate (PEDOT / PSS, Bayer, Baytron P Al 4083) to 70% with pure water, 3000 rpm, A thin film was formed by spin coating under a condition of 30 seconds, and then dried at 200 ° C. for 1 hour to provide a first hole injection transport layer having a layer thickness of 20 nm.

この第1正孔注入輸送層まで設けた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。
The transparent substrate provided up to the first hole injecting and transporting layer was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
Each of the vapor deposition crucibles in the vacuum vapor deposition apparatus was filled with the constituent material of each layer in an amount optimal for device fabrication. As the evaporation crucible, a crucible made of a resistance heating material made of molybdenum or tungsten was used.

真空度1×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った蒸着用るつぼに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で第1正孔注入輸送層上に蒸着し、層厚30nmの第2正孔注入輸送層を形成した。 After reducing the vacuum to 1 × 10 −4 Pa, the deposition crucible containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the first hole injecting and transporting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second. A second hole injecting and transporting layer having a thickness of 30 nm was formed.

次いで、ホスト化合物、ドーパント、アシストドーパント(併用化合物)を表9に記載の割合となるように、蒸着速度0.1nm/秒で共蒸着し、層厚20nmの発光層を形成した。   Next, a host compound, a dopant, and an assist dopant (combined compound) were co-deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second so as to have the ratio shown in Table 9, thereby forming a light emitting layer having a layer thickness of 20 nm.

その後、DPEPOを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚10nmの正孔阻止層を形成した。さらにその上にTPBiを蒸着速度0.1nm/秒で蒸着し、層厚30nmの電子輸送層を形成した。   Thereafter, DPEPO was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to form a hole blocking layer having a layer thickness of 10 nm. Further, TPBi was deposited thereon at a deposition rate of 0.1 nm / second to form an electron transport layer having a layer thickness of 30 nm.

さらに、フッ化リチウムを膜厚0.5nm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で、缶状ガラスケースで覆い、電極取り出し配線を設置して、有機EL素子230〜236を作製した。
Furthermore, after forming lithium fluoride with a film thickness of 0.5 nm, 100 nm of aluminum was vapor-deposited to form a cathode.
The non-light-emitting surface side of the above element was covered with a can-shaped glass case in an atmosphere of high purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more, and an electrode lead-out wiring was installed to prepare organic EL elements 230 to 236.

≪有機EL素子の評価≫
作製した各有機EL素子について、実施例7と同様にして、外部量子収率(発光輝度)及び半減寿命(連続駆動安定性)の評価を行った。なお、各有機EL素子の外部量子収率及び半減寿命は、有機EL素子230の外部量子収率及び半減寿命を100とする相対値で示している。
評価結果を表9に示す。
<< Evaluation of organic EL elements >>
About each produced organic EL element, it carried out similarly to Example 7, and evaluated the external quantum yield (light emission luminance) and the half life (continuous drive stability). In addition, the external quantum yield and half life of each organic EL element are shown as relative values with the external quantum yield and half life of the organic EL element 230 as 100.
Table 9 shows the evaluation results.

Figure 2016036025
Figure 2016036025

(結果)
本発明の有機EL素子232〜236は、比較例の有機EL素子230及び231と比べて、外部量子収率及び半減寿命に優れていることが確認できた。
(result)
It was confirmed that the organic EL elements 232 to 236 of the present invention were excellent in external quantum yield and half-life compared to the organic EL elements 230 and 231 of the comparative example.

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 有機層
107 透明電極付きガラス基板
108 窒素ガス
109 捕水剤
A 表示部
B 制御部
C 配線部
D 重なり
APlane、DPlane 共役平面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Display 3 Pixel 5 Scan line 6 Data line 7 Power supply line 10 Organic EL element 11 Switching transistor 12 Drive transistor 13 Capacitor 101 Organic EL element 102 in an illuminating device Glass cover 105 Cathode 106 Organic layer 107 Glass substrate 108 with a transparent electrode Nitrogen gas 109 Water trapping agent A Display part B Control part C Wiring part D Overlap APlane, DPlane Conjugate plane

Claims (15)

陽極と陰極との間に、少なくとも一層の発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記有機層の少なくとも一層には、分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物が含有され、
前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、前記π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が、0.5eV以下であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
An organic electroluminescence device having an organic layer including at least one light emitting layer between an anode and a cathode,
At least one layer of the organic layer contains a π-conjugated compound having an electron withdrawing portion and an electron donating portion in the molecule,
The nearest atomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less, and the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π conjugated compound are An organic electroluminescence device characterized in that the absolute value (ΔE st ) of the energy difference is 0.5 eV or less.
前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部との最近接原子間距離が1nm以下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。   2. The organic electroluminescence device according to claim 1, wherein the closest interatomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is 1 nm or less. 前記π共役系化合物が、前記電子吸引部と前記電子供与部との間に結合部を有し、前記結合部が、少なくとも一か所でπ共役系が不連続となる部分を有していることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The π-conjugated compound has a bond part between the electron withdrawing part and the electron donating part, and the bond part has a part where the π-conjugated system is discontinuous at least at one place. The organic electroluminescent element according to claim 1 or 2, wherein 前記π共役系化合物が、下記一般式(A)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure 2016036025
(一般式(A)中、X〜X及びY〜Yは、それぞれ独立に、置換又は無置換の炭素原子、又は窒素原子を表す。)
The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the π-conjugated compound is a compound having a structure represented by the following general formula (A).
Figure 2016036025
(In General Formula (A), X 1 to X 3 and Y 1 to Y 3 each independently represent a substituted or unsubstituted carbon atom or a nitrogen atom.)
前記π共役系化合物が、下記一般式(B)で表される構造を有する化合物であることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
Figure 2016036025
(一般式(B)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はフェニル基を表すが、R〜Rのうち少なくとも二つはフェニル基を表す。)
The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the π-conjugated compound is a compound having a structure represented by the following general formula (B).
Figure 2016036025
(In general formula (B), R 1 to R 3 each independently represents a hydrogen atom, a methyl group or a phenyl group, but at least two of R 1 to R 3 represent a phenyl group.)
前記結合部が、アダマンタン構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the coupling portion has an adamantane structure. 前記結合部が、ボラジン構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the coupling portion has a borazine structure. 前記結合部が、ジベンゾホスホールオキシド構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the bonding portion has a dibenzophosphole oxide structure. 前記結合部が、トリプチセン構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the coupling portion has a triptycene structure. 前記結合部が、ペンチプセン構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the coupling portion has a penthipcene structure. 前記結合部が、シクロファン構造を有していることを特徴とする請求項3に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The organic electroluminescence device according to claim 3, wherein the coupling portion has a cyclophane structure. 前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部とが、少なくとも二つの原子で連結されていることを特徴とする請求項1から請求項11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。   The organic electro according to any one of claims 1 to 11, wherein the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound are connected by at least two atoms. Luminescence element. 前記発光層には、前記π共役系化合物と、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも1種類とが含有されていることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   The light emitting layer contains the π-conjugated compound, and at least one of a fluorescent compound and a phosphorescent compound, according to any one of claims 1 to 12. The organic electroluminescence device according to one item. 前記発光層には、前記π共役系化合物と、蛍光発光性化合物及びリン光発光性化合物のうち少なくとも1種類と、ホスト化合物とが含有されていることを特徴とする請求項1から請求項12までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。   13. The light emitting layer contains the π-conjugated compound, at least one of a fluorescent compound and a phosphorescent compound, and a host compound. The organic electroluminescent element as described in any one of the above. 分子内に電子吸引部と電子供与部とを有するπ共役系化合物であって、
前記π共役系化合物における前記電子吸引部と前記電子供与部との最近接原子間距離が10nm以下であり、かつ、前記π共役系化合物の最低励起一重項準位と最低励起三重項準位とのエネルギー差の絶対値(ΔEst)が0.5eV以下であることを特徴とするπ共役系化合物。
A π-conjugated compound having an electron withdrawing portion and an electron donating portion in the molecule,
The nearest atomic distance between the electron withdrawing portion and the electron donating portion in the π-conjugated compound is 10 nm or less, and the lowest excited singlet level and the lowest excited triplet level of the π conjugated compound are An absolute value (ΔE st ) of the energy difference of π is conjugated to a π-conjugated compound, which is 0.5 eV or less.
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