JP4517673B2 - Organic electroluminescence element, display device and lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)、表示装置及び照明装置に関し、詳しくは発光輝度、発光効率を有するとともに、特に優れた耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを有する表示装置もしくは照明装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element), a display device, and a lighting device, and in particular, has an emission luminance and luminous efficiency, and an organic electroluminescence element having particularly excellent durability, and the same The present invention relates to a display device or a lighting device.
従来、発光型の電子ディスプレイデバイスとして、エレクトロルミネッセンスディスプレイ(以下ELDともいう)がある。ELDの構成要素としては、無機エレクトロルミネッセンス素子や有機エレクトロルミネッセンス素子が挙げられる。無機エレクトロルミネッセンス素子は、平面型光源として使用されてきたが、発光素子を駆動させるためには交流の高電圧が必要である。 Conventionally, as a light-emitting electronic display device, there is an electroluminescence display (hereinafter also referred to as ELD). As a component of ELD, an inorganic electroluminescent element and an organic electroluminescent element are mentioned. Inorganic electroluminescent elements have been used as planar light sources, but an alternating high voltage is required to drive the light emitting elements.
一方、有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光する化合物を含有してなる発光層を陰極と陽極で挟んだ構成を有し、発光層に電子及び正孔を注入して再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際に放出される光(蛍光、リン光)を利用して発光する素子である。そして、発光が数V〜数十V程度の電圧で可能なことや、自己発光型であるため視野角に富み視認性が高いこと、さらには、薄膜型の完全固体素子であるので省スペースや携帯性に優れる等のメリットを有しているので現在注目されている。 On the other hand, an organic electroluminescence device has a structure in which a light emitting layer containing a light emitting compound is sandwiched between a cathode and an anode, and excitons (exciton) are formed by injecting electrons and holes into the light emitting layer and recombining them. ), And light is emitted using light (fluorescence, phosphorescence) emitted when the exciton is deactivated. And it is possible to emit light at a voltage of several volts to several tens of volts, it is self-luminous, has a wide viewing angle and high visibility, and is a thin-film completely solid element, saving space. It is currently attracting attention because it has advantages such as excellent portability.
今後の実用化に向けた有機エレクトロルミネッセンス素子の開発としては、さらなる低消費電力で高輝度に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子が望まれている。具体的には、スチルベン誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体又はトリススチリルアリーレン誘導体に微量の蛍光体をドープして、発光輝度の向上と素子の長寿命化を達成する技術や(例えば、特許文献1参照。)、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これに微量の蛍光体をドープした有機発光層を有する素子(例えば、特許文献2参照。)、8−ヒドロキシキノリンアルミニウム錯体をホスト化合物として、これにキナクリドン系色素をドープした有機発光層を有する素子(例えば、特許文献3参照。)等が知られている。 For the development of organic electroluminescent elements for practical use in the future, organic electroluminescent elements that emit light with higher luminance and lower power consumption are desired. Specifically, a technique for improving light emission luminance and extending the lifetime of a device by doping a stilbene derivative, a distyrylarylene derivative or a tristyrylarylene derivative with a small amount of a phosphor (see, for example, Patent Document 1). ), 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound, a device having an organic light emitting layer doped with a small amount of phosphor (see, for example, Patent Document 2), and 8-hydroxyquinoline aluminum complex as a host compound. A device having an organic light emitting layer doped with a quinacridone dye (for example, see Patent Document 3) is known.
これらの文献に開示されている技術は、励起一重項からの発光を用いる場合、一重項励起子と三重項励起子の生成比が1:3であるため発光性励起種の生成確率が25%であることと光の取り出し効率が約20%であるため、外部取り出し量子効率(ηext)の限界が5%とされている。 In the techniques disclosed in these documents, when light emission from excited singlet is used, the generation ratio of singlet excitons and triplet excitons is 1: 3, so that the generation probability of luminescent excited species is 25%. And the light extraction efficiency is about 20%, the limit of the external extraction quantum efficiency (ηext) is set to 5%.
ところが、プリンストン大学による励起三重項からのリン光発光を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の報告(例えば、非特許文献1参照。)以来、室温でリン光を示す材料の研究が活発に行われている(例えば、非特許文献2及び特許文献4参照。)。 However, since research on organic electroluminescence devices using phosphorescence emission from excited triplets by Princeton University (see, for example, Non-Patent Document 1), research on materials that exhibit phosphorescence at room temperature has been actively conducted. (For example, refer nonpatent literature 2 and patent literature 4.).
励起三重項を使用すると、内部量子効率の上限が100%となるため、励起一重項の場合に比べて原理的に発光効率が4倍となり冷陰極管とほぼ同等の性能が得られ、照明用にも応用可能になるので注目されている。 When excited triplets are used, the upper limit of internal quantum efficiency is 100%, so that in principle, the luminous efficiency is four times that of excited singlets, so that almost the same performance as a cold cathode tube can be obtained. It is also attracting attention as it can be applied to.
例えば、多くの化合物がイリジウム錯体系など重金属錯体を中心に合成検討されている(例えば、非特許文献3参照。)。 For example, many compounds have been studied focusing on heavy metal complexes such as iridium complex systems (see, for example, Non-Patent Document 3).
また、ドーパントとしてトリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(Ir(ppy)3)を用いた検討がされている(例えば、非特許文献2参照。)。 Further, studies have been made using tris (2-phenylpyridine) iridium (Ir (ppy) 3 ) as a dopant (see, for example, Non-Patent Document 2).
その他、ドーパントとしてL2Ir(acac)(ここで、Lは2座の配位子を、acacはアセチルアセトンを表す。)、例えば、(ppy)2Ir(acac)(例えば、非特許文献4参照。)を、又、ドーパントとして、トリス(2−(p−トリル)ピリジン)イリジウム(Ir(ptpy)3),トリス(ベンゾ[h]キノリン)イリジウム(Ir(bzq)3),Ir(bzq)2ClP(Bu)3等を用いた検討(例えば、非特許文献5参照。)がなされている。 In addition, as a dopant, L 2 Ir (acac) (wherein L represents a bidentate ligand and acac represents acetylacetone), for example, (ppy) 2 Ir (acac) (see, for example, Non-Patent Document 4) ) And as a dopant, tris (2- (p-tolyl) pyridine) iridium (Ir (ptpy) 3 ), tris (benzo [h] quinoline) iridium (Ir (bzq) 3 ), Ir (bzq) Studies using 2 ClP (Bu) 3 or the like (for example, see Non-Patent Document 5) have been made.
また、高い発光効率を得るために、リン光性化合物のホストとしてホール輸送性の化合物が用いられている(例えば、非特許文献6参照。)。 In addition, in order to obtain high luminous efficiency, a hole transporting compound is used as a host of the phosphorescent compound (see, for example, Non-Patent Document 6).
また、各種電子輸送性材料をリン光性化合物のホストとして用いる技術として、新規なイリジウム錯体をドープして用いる方法が挙げられる(例えば、非特許文献4参照)。さらに、ホールブロック層の導入により高い発光効率が得られることが知られている(例えば、非特許文献5参照)。 Further, as a technique for using various electron transporting materials as a host of a phosphorescent compound, a method of doping and using a novel iridium complex can be given (for example, see Non-Patent Document 4). Furthermore, it is known that high luminous efficiency can be obtained by introducing a hole blocking layer (see, for example, Non-Patent Document 5).
しかし、緑色発光については理論限界である20%近くの外部取り出し効率を達成しているものの、その他の発色光についてはまだ十分な外部取り出し効率が得られず改良が迫られている。 However, although the external extraction efficiency of nearly 20%, which is the theoretical limit, is achieved for green light emission, sufficient external extraction efficiency is not yet obtained for other colored light, and improvements are being urged.
この様に、今後の実用化に向けた有機エレクトロルミネッセンス素子では、更なる低消費電力で高輝度に発光可能な有機エレクトロルミネッセンス素子の開発が望まれている。 Thus, in the organic electroluminescent element for future practical use, development of the organic electroluminescent element which can light-emit with high brightness with further low power consumption is desired.
また、ディスプレイ用途や照明用途に実用可能な十分な発光寿命を有する素子耐久性が強く待望されている。この点に関しては、これまでに様々な方向から検討が行われており、例えば特許文献5、6、7には素子の封止という面からのアプローチが、特許文献8には適切なエネルギー準位を有するドーパントの添加によって耐久性を改良するアプローチが、特許文献9には素子を構成する基板材料と素子及び封止剤で形成される気密空間内に吸湿剤を封入するという方法が、それぞれ開示されている。また、素子を構成する電荷輸送性材料や発光層に用いられる材料自体の耐久性をより向上させる検討が重ねられており、これらは特許文献10〜13等に多く開示されている。
In addition, there is a strong demand for element durability having a sufficient light emission lifetime that can be practically used for display applications and illumination applications. In this regard, studies have been made from various directions so far. For example,
さらに、これらの有機材料が構成する素子中の有機化合物層が含有する不純物が与える有機エレクトロルミネッセンス素子の耐久性への影響が検討されている。例えば、特許文献14には、素子を構成する有機化合物層に含有される不純物の量について、特許文献15には有機エレクトロルミネッセンス材料を合成する際のクロスカップリング反応に由来する不純物の量について、特許文献16にはハロゲン原子を含む不純物について、それらを含有することが素子の耐久性に影響を及ぼしていることが示されている。 Furthermore, the influence on the durability of the organic electroluminescent element which the impurity which the organic compound layer in the element which these organic materials comprise contains gives is examined. For example, Patent Document 14 describes the amount of impurities contained in the organic compound layer constituting the element, and Patent Document 15 describes the amount of impurities derived from the cross-coupling reaction when synthesizing the organic electroluminescent material. Patent Document 16 discloses that impurities containing halogen atoms affect the durability of the device.
これらの種々のアプローチは、相互に相殺しない限りにおいて併用し得るものである。したがってさらに有機エレクトロルミネッセンス素子の耐久性を高めるための技術的アプローチは引き続き求められ続けるものであり、耐久性を改良するための新規な技術はなお待望されるものである。
本発明の目的は、以上の様な事情に鑑みてなされたものであり、高い発光輝度と優れた量子効率とを有するとともに、同時に、特に優れた耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを具備してなる表示装置、照明装置を提供するである。 The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and has an organic electroluminescence device having high emission luminance and excellent quantum efficiency, and at the same time, particularly excellent durability, and the same. A display device and a lighting device are provided.
本発明の上記目的は下記の構成1〜7により達成される。 The above object of the present invention is achieved by the configuration 1-7 below.
1.基板上に少なくとも1層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、2,2’−ジハロゲノ−ビフェニルとアミンとの縮合複素環形成反応により得られた下記一般式(1)で表されるカルバゾール誘導体と、該一般式(1)で表される化合物を合成する際の反応中間体化合物であるカルバゾール環と結合する構造部分にアミノ基を結合してなる下記一般式(2)で表される化合物とを該有機層に含有するとともに、前記有機層おける該一般式(2)で表される化合物の含有率が、0.33質量%未満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. In an organic electroluminescence device having at least one organic layer on a substrate, a carbazole derivative represented by the following general formula (1) obtained by a condensed heterocycle formation reaction of 2,2′-dihalogeno-biphenyl and an amine And a compound represented by the following general formula (2), wherein an amino group is bonded to a structural part that is bonded to the carbazole ring, which is a reaction intermediate compound when the compound represented by the general formula (1) is synthesized. DOO well as contained in the organic layer, the content of the compound is Ru represented by organic layers definitive the general formula (2) is organic electroluminescent device you and less than 0.33 wt%.
(式中、mは1〜6の整数で、Aはm=1の時に1価の有機基で、mが1ではない時はm価の連結基を表す。R1及びR2は置換基、n1及びn2は0〜4の整数を表す。) (In the formula, m is an integer of 1 to 6, A is a monovalent organic group when m = 1, and m is a linking group when m is not 1. R 1 and R 2 are substituents. , N1 and n2 represent an integer of 0 to 4.)
(式中、A、R1、R2、n1、n2は一般式(1)と同義である。Xは臭素原子もしくはヨウ素原子を表し、m1、m2及びm3は0〜6までの整数で、m1、m2及びm3の総和が1〜6の整数となり、かつm2とm3とがともに0になることはない。)
2.前記一般式(2)で表される化合物の前記有機層における含有率が、0.1質量%未満であることを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
(In the formula, A, R 1 , R 2 , n1, and n2 have the same meanings as in the general formula (1). X represents a bromine atom or an iodine atom, m1, m2, and m3 are integers from 0 to 6, (The sum of m1, m2, and m3 is an integer of 1 to 6, and neither m2 nor m3 is 0.)
2. 2. The organic electroluminescence device according to 1 above, wherein the content of the compound represented by the general formula (2) in the organic layer is less than 0.1% by mass.
3.前記有機エレクトロルミネッセンス素子に電界を印加した時に生ずる発光が、リン光発光を含むものであることを特徴とする前記1または2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. 3. The organic electroluminescent element according to 1 or 2 above, wherein light emission generated when an electric field is applied to the organic electroluminescent element includes phosphorescent light emission.
4.前記有機エレクトロルミネッセンス素子に電界を印加した時に生ずる発光が、白色に発光するものであることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 4). 4. The organic electroluminescent element according to any one of 1 to 3 , wherein light emission generated when an electric field is applied to the organic electroluminescent element emits white light.
5.前記1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする表示装置。 5. 5. A display device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 4 above .
6.前記1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備してなることを特徴とする照明装置。 6). The organic electroluminescent element of any one of said 1-4 is comprised, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
7.前記6に記載の照明装置と表示手段として液晶素子を具備してなることを特徴とする前記5に記載の表示装置。 7). 6. The display device according to 5 above , comprising the illumination device according to 6 and a liquid crystal element as display means.
本発明の目的は、以上の様な事情に鑑みてなされたものであり、高い発光輝度と優れた量子効率とを有するとともに、同時に、特に優れた耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子、及びそれを具備してなる表示装置、照明装置を提供する The object of the present invention has been made in view of the above circumstances, and has an organic electroluminescence device having high emission luminance and excellent quantum efficiency, and at the same time, particularly excellent durability, and the same. Provided display device and lighting device
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子においては、請求項1〜4のいずれか1項に記載の構成とすることにより、高い発光輝度と優れた量子効率とを有するとともに、特に優れた耐久性を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を見出すことを可能にした。 In the organic electroluminescent element of the present invention, by adopting the configuration according to any one of claims 1 to 4 , the organic electroluminescent element has high emission luminance and excellent quantum efficiency, and particularly has excellent durability. It was possible to find an electroluminescence element.
更に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を有する、請求項5、6に各々記載の表示装置、請求項7に記載の照明装置を得ることができた。
Furthermore, the display apparatus of each of
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。 Hereinafter, details of each component according to the present invention will be sequentially described.
本発明者らは、検討を重ねた結果、ある特定の構造単位を有する有機エレクトロルミネッセンス材料を含有する層に、該構造単位に由来する化合物が不純物として混入すると、作製された素子の耐久性に非常に大きな影響を及ぼすことを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of repeated studies, the inventors have found that when a compound containing an organic electroluminescent material having a specific structural unit is mixed as an impurity with a compound derived from the structural unit, the durability of the manufactured device is improved. The present inventors have found that it has a very great influence and have completed the present invention.
以下、本発明についてさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、置換カルバゾール化合物を含有してなる有機層と、陽極および陰極からなる。 The organic electroluminescence device of the present invention comprises an organic layer containing a substituted carbazole compound, an anode and a cathode.
該有機層に含有される置換カルバゾール化合物において、カルバゾール環に結合する構造部分に置換または無置換のアミノ基を結合してなる化合物を0.5質量%未満、好ましくは0.3質量%未満、さらに好ましくは0.1質量%未満含有する場合、該有機エレクトロルミネッセンス素子は高い発光輝度と優れた量子効率と同時に、非常に高い耐久性を有する素子として駆動する。 In the substituted carbazole compound contained in the organic layer, the compound formed by bonding a substituted or unsubstituted amino group to the structural portion bonded to the carbazole ring is less than 0.5% by mass, preferably less than 0.3% by mass, More preferably, when the content is less than 0.1% by mass, the organic electroluminescence element is driven as an element having very high durability as well as high emission luminance and excellent quantum efficiency.
本発明の好ましい態様は、一般式(1)で表される置換カルバゾール化合物を該有機層に含有するとともに、該置換カルバゾール化合物を含有する有機層に不純物として存在する一般式(2)で表される化合物について、その含有率が0.5質量%未満、好ましくは0.3質量%未満、さらに好ましくは0.1質量%未満である有機エレクトロルミネッセンス素子である。なお、本発明は一般式(2)で表される不純物として複数種類のものを同時に該有機層に含有する場合も含む。 A preferred embodiment of the present invention contains the substituted carbazole compound represented by the general formula (1) in the organic layer and is represented by the general formula (2) existing as an impurity in the organic layer containing the substituted carbazole compound. In the organic electroluminescence device, the content of the compound is less than 0.5% by mass, preferably less than 0.3% by mass, and more preferably less than 0.1% by mass. The present invention includes a case where a plurality of types of impurities represented by the general formula (2) are simultaneously contained in the organic layer.
以下、一般式(1)で表される置換カルバゾール化合物、及び不純物として存在する一般式(2)で表される化合物について詳しく説明する。 Hereinafter, the substituted carbazole compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2) present as impurities will be described in detail.
有機エレクトロルミネッセンス材料である一般式(1)で表される化合物は、有機基Aにm個の置換もしくは無置換のカルバゾール環が連結した構造をもつ化合物である。ここで、mは1〜6の整数を表し、Aにm個の水素原子を結合させた化合物、すなわち、Aの由来となる化合物としてはメタン、エテン、アセチレン、ベンゼン、ナフタレン、アズレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン、ピレン、テトラセンなどの炭化水素化合物の他、ボラン、アンモニア、シラン、硫化水素、水等ヘテロ原子が水素と結合した化合物や、フラン、チオフェン、セレノフェン、ピロール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピラゾール、イミダゾール、トリアゾール、トリアジン、チアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール等のヘテロ芳香族化合物、さらにはベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、インドール、イソインドール、カルバゾール、ベンズチアゾール、ベンズイミダゾール、ピラゾロイミダゾール、ピラゾロトリアゾール、キノリン、キノリン、アクリジン、ピリドインドール、ジピリドピロール、プリン、シノリン、フェノキサジン、フェノチアジン等の縮合多環式芳香族化合物が挙げられ、これらの化合物から誘導される有機基の任意の組み合わせも、Aの例に含まれるものである。 The compound represented by the general formula (1) which is an organic electroluminescence material is a compound having a structure in which m substituted or unsubstituted carbazole rings are connected to the organic group A. Here, m represents an integer of 1 to 6, and a compound in which m hydrogen atoms are bonded to A, that is, as a compound derived from A, methane, ethene, acetylene, benzene, naphthalene, azulene, anthracene, In addition to hydrocarbon compounds such as phenanthrene, fluorene, pyrene, and tetracene, borane, ammonia, silane, hydrogen sulfide, water and other compounds in which a heteroatom is bonded to hydrogen, furan, thiophene, selenophene, pyrrole, pyridine, pyrazine, pyrimidine, Heteroaromatic compounds such as pyrazole, imidazole, triazole, triazine, thiazole, oxadiazole, thiadiazole, benzofuran, dibenzothiophene, indole, isoindole, carbazole, benzthiazole, benzimidazole, pyrazoloimidazo , Pyrazolotriazole, quinoline, quinoline, acridine, pyridoindole, dipyridopyrrole, condensed polycyclic aromatic compounds such as purine, sinoline, phenoxazine, phenothiazine, etc., and any organic group derived from these compounds These combinations are also included in the example of A.
また、Aは置換基を有していてもよく、その例としてはアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、ナフチル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシル基(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)、シクロアルコキシル基(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(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、ジフェニルアミノ基、アニリノ基、エチルトリルアミノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、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、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、フッ素原子等が挙げられる。 A may have a substituent, and examples thereof include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group). Group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (eg, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (eg, vinyl group, allyl group, etc.), alkynyl group (eg, ethynyl group, propargyl group, etc.) Etc.), aryl groups (eg phenyl group, naphthyl group etc.), aromatic heterocyclic groups (eg furyl group, thienyl group, pyridyl group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group) , Thiazolyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group, etc.), heterocyclic group (for example, Pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxyl group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxyl group (Eg, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexylthio group, octylthio group) , Dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyl) Oxycarbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, Aminosulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl 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, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexane) Xylcarbonyl 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.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonyl) Amino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthyl Carbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl) Group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, naphthylaminocarbonyl 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-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethyl) Rufinyl 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 group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group (phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group, 2-pyridylsulfonyl group etc.), amino group (for example, amino group, ethyl group) Amino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, diphenylamino group, anilino group, ethyltri Ruamino group, naphthylamino group, 2-pyridylamino group, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl group, etc.), cyano group, mercapto group, silyl group Examples include a group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group), a fluorine atom, and the like.
これらの置換基は、上記の置換基によってさら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。なお、Aに結合する置換または無置換のカルバゾール環部分が複数の場合、該カルバゾール環部分は互いに同じでも異なっていてもよい。 These substituents may be further substituted with the above substituents. Further, these substituents may be bonded together to form a ring. When there are a plurality of substituted or unsubstituted carbazole ring moieties bonded to A, the carbazole ring moieties may be the same as or different from each other.
以下に、AおよびAに結合する置換または無置換のカルバゾール残基についての例を示すが、本発明に係る一般式(1)で表される化合物の構造は、これらの例によって限定されない。 Examples of substituted or unsubstituted carbazole residues bonded to A and A are shown below, but the structure of the compound represented by the general formula (1) according to the present invention is not limited by these examples.
一般式(1)において、R1およびR2は独立に1価の置換基を表し、その例としては一般式(1)中のAが上記に挙げられる置換基が挙げられる。また、n1およびn2は独立に0〜4の整数を表す。 In the general formula (1), R 1 and R 2 independently represent a monovalent substituent, and examples thereof include the substituents in which A in the general formula (1) is listed above. N1 and n2 independently represent an integer of 0 to 4.
一般式(2)においてA、R1、R2、n1、n2はいずれも一般式(1)のそれらと同義であり、Xは臭素原子もしくはヨウ素原子を表す。m1、m2およびm3は0〜6までの整数を表し、かつm1、m2およびm3の合計は1〜6の整数である。さらに、m2とm3とがともに0でなることはないとは、これは不純物が置換または無置換のアミノ基をもつ構造の化合物であることを意味する。 In the general formula (2), A, R 1 , R 2 , n1, and n2 are all the same as those in the general formula (1), and X represents a bromine atom or an iodine atom. m1, m2 and m3 represent integers from 0 to 6, and the sum of m1, m2 and m3 is an integer from 1 to 6. Further, m2 and m3 are not 0 at all, which means that the impurity is a compound having a structure having a substituted or unsubstituted amino group.
また、一般式(1)で表される化合物の分子量は600〜2000であることが好ましい。分子量が600〜2000であるとTg(ガラス転移温度)が上昇し、熱安定性が向上し、素子寿命が改善される。より好ましい分子量は800〜2000である。 Moreover, it is preferable that the molecular weight of the compound represented by General formula (1) is 600-2000. When the molecular weight is 600 to 2000, Tg (glass transition temperature) increases, thermal stability is improved, and device lifetime is improved. A more preferred molecular weight is 800-2000.
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、有機層に置換カルバゾール化合物を含有してなり、かつ、不純物として該有機層内に存在するカルバゾール環に結合する構造部分に置換または無置換のアミノ基を結合してなる構造を有する化合物が、該有機層内で該置換カルバゾール化合物に対して少なくとも0.5質量%未満、好ましくは0.3質量%未満、さらに好ましくは0.1質量%未満に含有量を抑制することにより、高い発光効率と発光輝度、及び高耐久性を発現する。 The organic electroluminescence device according to the present invention contains a substituted carbazole compound in an organic layer, and binds a substituted or unsubstituted amino group to a structural portion that binds to a carbazole ring present in the organic layer as an impurity. The content of the compound having the structure is at least less than 0.5% by mass, preferably less than 0.3% by mass, and more preferably less than 0.1% by mass with respect to the substituted carbazole compound in the organic layer. By suppressing the above, high luminous efficiency, luminous luminance, and high durability are exhibited.
有機層にカルバゾール環に結合する構造部分に置換または無置換のアミノ基を結合してなる構造を有する化合物が不純物として存在することで、素子の発光効率や発光輝度、耐久性を低下させる機構は必ずしも明らかではないが、おそらく、有機エレクトロルミネッセンス素子中でトラップ準位を形成することや、不純物と置換カルバゾール化合物とが反応して置換カルバゾール化合物の分解を促進すること、あるいは有機層と隣接する電極との密着性、他の有機層と隣接している場合は隣接有機層との密着性を阻害することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の特性に望ましくない影響を及ぼす結果、素子の発光効率や発光輝度、耐久性を低下させるものと推測される。 The mechanism that reduces the light emission efficiency, light emission luminance, and durability of the device by the presence of a compound having a structure in which a substituted or unsubstituted amino group is bonded to the structure portion bonded to the carbazole ring in the organic layer as an impurity. Although it is not necessarily clear, it is presumably that trap levels are formed in the organic electroluminescence device, the impurity and the substituted carbazole compound react to promote decomposition of the substituted carbazole compound, or an electrode adjacent to the organic layer. Adhesion with other organic layers, and if it is adjacent to other organic layers, it may adversely affect the characteristics of the organic electroluminescent element by inhibiting the adhesion with the adjacent organic layer. It is estimated that the durability is lowered.
特に、耐久性に関しては、不純物が置換カルバゾール化合物よりも電気的、熱的安定性に乏しいために、電界発光時において比較的短い時間で分解し、これにより生じた分解生成物が前述の機構により素子を劣化させるためと推測される。 In particular, regarding the durability, the impurities are poorer in electrical and thermal stability than the substituted carbazole compound, so that it decomposes in a relatively short time during electroluminescence, and the resulting decomposition products are produced by the mechanism described above. This is presumed to deteriorate the element.
該不純物が有機層に混入する原因は、置換カルバゾール化合物の製造方法及び精製方法、有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法等、諸々の条件に起因するものと推測され、その1つにアミン化合物とジハロゲン化ビフェニル誘導体のカップリング反応により置換カルバゾール化合物を合成した時にその反応中間体が目的の生成物に不純物として混入する場合が考えられる。また、これらの不純物は通常の精製方法により除去可能であると考えられるが、実際には完全に除去されずに有機エレクトロルミネッセンス素子の製造工程に持ち込まれて素子の有機層に不純物として混入するものと推測される。 The cause of the impurities being mixed into the organic layer is presumed to be due to various conditions such as the production method and purification method of the substituted carbazole compound, the production method of the organic electroluminescence device, and one of them is an amine compound and dihalogenation. When a substituted carbazole compound is synthesized by a coupling reaction of a biphenyl derivative, the reaction intermediate may be mixed as an impurity in the target product. In addition, these impurities can be removed by ordinary purification methods, but in reality they are not completely removed, but are brought into the organic electroluminescence device manufacturing process and mixed into the organic layer of the device as impurities. It is guessed.
本発明に係る一般式(1)で表される置換カルバゾール化合物は、後述する有機エレクトロルミネッセンス素子の有機層を構成する正孔輸送層、電子輸送層、発光層のいずれに用いることも可能であるが、電子輸送層ないし発光層に用いることが好ましい。 The substituted carbazole compound represented by the general formula (1) according to the present invention can be used for any of a hole transport layer, an electron transport layer, and a light emitting layer that constitute an organic layer of an organic electroluminescence element described later. However, it is preferable to use for an electron carrying layer thru | or a light emitting layer.
また、一般式(1)で表される置換カルバゾール化合物は、発光層において蛍光性もしくはリン光性の化合物へエネルギーを移動させて自身は発光することのない、当業に従事する技術者に「ホスト化合物」として知られる材料としても好ましく使用可能である。本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス素子は、先に述べた発光効率の観点から、前述の置換カルバゾール化合物をホスト化合物としてリン光性化合物とともに発光層を構成してなるリン光発光性有機エレクトロルミネッセンス素子であることが特に好ましい。 In addition, the substituted carbazole compound represented by the general formula (1) transfers a luminescent or phosphorescent compound in the light emitting layer, and does not emit light by itself. It can also be preferably used as a material known as “host compound”. The organic electroluminescence device according to the present invention is a phosphorescent organic electroluminescence device comprising a light emitting layer together with a phosphorescent compound using the above substituted carbazole compound as a host compound from the viewpoint of the luminous efficiency described above. It is particularly preferred.
本発明に用いられる置換カルバゾール化合物は、Tetrahedron Lett.,39(1998),2367〜2370頁、日本国特許3161360号、Angew.Chem.Int.Ed.,37(1998),2046〜2067頁、Tetrahedron Lett.,41(2000),481〜484頁、Synth.Commun.,11(7)(1981),513〜519頁、及びChem.Rev.,2002,102,1359〜1469頁等に記載の合成反応等、当業に従事する技術者に周知の合成方法により製造することが可能である。 Substituted carbazole compounds used in the present invention are disclosed in Tetrahedron Lett. 39 (1998), 2367-2370, Japanese Patent No. 3161360, Angew. Chem. Int. Ed. 37 (1998), 2046-2067, Tetrahedron Lett. , 41 (2000), pages 481-484, Synth. Commun. 11 (7) (1981), pp. 513-519, and Chem. Rev. , 2002, 102, pages 1359 to 1469 and the like, and the like, etc., can be produced by a synthesis method well known to those skilled in the art.
《有機EL素子の構成層》
本発明の有機EL素子の構成層について説明する。
<< Constituent layers of organic EL elements >>
The constituent layers of the organic EL element of the present invention will be described.
本発明において、有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(1)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(5)陽極/陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
《陽極》
有機EL素子における陽極としては、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。このような電極物質の具体例としてはAu等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO2、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。また、IDIXO(In2O3−ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。陽極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を10%より大きくすることが望ましく、また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。さらに膜厚は材料にもよるが、通常10〜1000nm、好ましくは10〜200nmの範囲で選ばれる。
In this invention, although the preferable specific example of the layer structure of an organic EL element is shown below, this invention is not limited to these.
(1) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (2) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (3) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (4) anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (5) anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode << Anode >>
As the anode in the organic EL element, an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a high work function (4 eV or more) is preferably used. Specific examples of such electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as 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 a photolithography method, or when the pattern accuracy is not required (100 μm or more) Degree), a pattern may be formed through a mask having a desired shape when the electrode material is deposited or sputtered. When light emission is extracted from the anode, it is desirable that the transmittance is greater than 10%, and the sheet resistance as the anode is preferably several hundred Ω / □ or less. Further, although the film thickness depends on the material, it is usually selected in the range of 10 to 1000 nm, preferably 10 to 200 nm.
《陰極》
一方、陰極としては、仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al2O3)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。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(Al2O3)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極は、これらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により、薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜1000nm、好ましくは50nm〜200nmの範囲で選ばれる。なお、発光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
"cathode"
On the other hand, as the cathode, a material having a low work function (4 eV or less) metal (referred to as an electron injecting metal), an alloy, an electrically conductive compound, and a mixture thereof as an electrode material is used. Specific examples of such electrode materials include sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) Mixtures, indium, lithium / aluminum mixtures, rare earth metals and the like. Among these, a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function value than this, such as a magnesium / silver mixture, magnesium, from the viewpoint of electron injectability and durability against oxidation, etc. / Aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet resistance as the cathode is preferably several hundred Ω / □ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 1000 nm, preferably 50 nm to 200 nm. In order to transmit light, if either one of the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission luminance is improved, which is convenient.
次に、本発明の有機EL素子の構成層として用いられる、注入層、正孔輸送層、電子輸送層等について説明する。 Next, an injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, etc. used as a constituent layer of the organic EL element of the present invention will be described.
《注入層》:電子注入層、正孔注入層
注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記のごとく陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び、陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
<< Injection layer >>: Electron injection layer, hole injection layer The injection layer is provided as necessary, and there are an electron injection layer and a hole injection layer, and as described above, between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and You may exist between a cathode, a light emitting layer, or an electron carrying layer.
注入層とは、駆動電圧低下や発光輝度向上のために電極と有機層間に設けられる層のことで、「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日 エヌ・ティー・エス社発行)」の第2編第2章「電極材料」(123〜166頁)に詳細に記載されており、正孔注入層(陽極バッファー層)と電子注入層(陰極バッファー層)とがある。 An injection layer is a layer provided between an electrode and an organic layer in order to lower drive voltage or improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued on November 30, 1998 by NTS Corporation) 2), Chapter 2, “Electrode Materials” (pages 123 to 166) in detail, and includes a hole injection layer (anode buffer layer) and an electron injection layer (cathode buffer layer).
陽極バッファー層(正孔注入層)は、特開平9−45479号公報、同9−260062号公報、同8−288069号公報等にもその詳細が記載されており、具体例として、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニンバッファー層、酸化バナジウムに代表される酸化物バッファー層、アモルファスカーボンバッファー層、ポリアニリン(エメラルディン)やポリチオフェン等の導電性高分子を用いた高分子バッファー層等が挙げられる。 The details of the anode buffer layer (hole injection layer) are described in JP-A-9-45479, JP-A-9-260062, JP-A-8-288069 and the like. As a specific example, copper phthalocyanine is used. Examples thereof include a phthalocyanine buffer layer represented by an oxide, an oxide buffer layer represented by vanadium oxide, an amorphous carbon buffer layer, and a polymer buffer layer using a conductive polymer such as polyaniline (emeraldine) or polythiophene.
陰極バッファー層(電子注入層)は、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されており、具体的にはストロンチウムやアルミニウム等に代表される金属バッファー層、フッ化リチウムに代表されるアルカリ金属化合物バッファー層、フッ化マグネシウムに代表されるアルカリ土類金属化合物バッファー層、酸化アルミニウムに代表される酸化物バッファー層等が挙げられる。 The details of the cathode buffer layer (electron injection layer) are described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, JP-A-10-74586, and the like. Specifically, strontium, aluminum, etc. Metal buffer layer typified by lithium, alkali metal compound buffer layer typified by lithium fluoride, alkaline earth metal compound buffer layer typified by magnesium fluoride, oxide buffer layer typified by aluminum oxide, etc. .
上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は0.1nm〜100nmの範囲が好ましい。 The buffer layer (injection layer) is preferably a very thin film, and although it depends on the material, the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 100 nm.
阻止層は、上記のごとく、有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば特開平11−204258号、同11−204359号、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日 エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。 As described above, the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film. For example, JP-A-11-204258, JP-A-11-204359, and “Organic EL devices and their forefront of industrialization” (issued on November 30, 1998 by NTS, Inc.), page 237, etc. There is a hole blocking layer.
正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層であり、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、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。 The hole blocking layer is an electron transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting electrons and has a very small ability to transport holes. By blocking holes while transporting electrons, And the recombination probability of holes can be improved.
一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層であり、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。 On the other hand, the electron blocking layer is a hole transport layer in a broad sense, made of a material that has a function of transporting holes and has a very small ability to transport electrons, and blocks electrons while transporting holes. Thus, the probability of recombination of electrons and holes can be improved.
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、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。 The hole transport layer is made of a material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer.
正孔輸送層、電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。 The hole transport layer and the electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
本発明の有機EL素子においては、発光層のホスト、発光層に隣接する正孔輸送層、発光層に隣接する電子輸送層すべての材料の蛍光極大波長が415nm以下であることが好ましい。 In the organic EL device of the present invention, it is preferable that the fluorescence maximum wavelength of all the materials of the host of the light emitting layer, the hole transport layer adjacent to the light emitting layer, and the electron transport layer adjacent to the light emitting layer is 415 nm or less.
《発光層》
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子および正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であっても良い。
<Light emitting layer>
The light emitting layer according to the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from the electrode, the electron transport layer, or the hole transport layer, and the light emitting portion is in the layer of the light emitting layer. May also be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
発光層に使用される材料(以下、発光材料という)は、蛍光またはリン光を発する有機化合物または錯体であることが好ましく、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。このような発光材料は主として有機化合物であり、所望の色調により、例えば、Macromol.Synth.,125巻,17〜25頁に記載の化合物等を用いることが可能である。 The material used for the light emitting layer (hereinafter referred to as the light emitting material) is preferably an organic compound or complex that emits fluorescence or phosphorescence, and is appropriately selected from known materials used for the light emitting layer of the organic EL device. Can be used. Such a light-emitting material is mainly an organic compound, and has a desired color tone, for example, Macromol. Synth. 125, pages 17-25, etc. can be used.
発光材料は、発光性能の他に、正孔輸送機能や電子輸送機能を併せ持っていても良く、正孔輸送材料や電子輸送材料の殆どが、発光材料としても使用できる。 The light emitting material may have a hole transport function and an electron transport function in addition to the light emitting performance, and most of the hole transport material and the electron transport material can be used as the light emitting material.
発光材料は、p−ポリフェニレンビニレンやポリフルオレンのような高分子材料でも良く、さらに前記発光材料を高分子鎖に導入した、または前記発光材料を高分子の主鎖とした高分子材料を使用しても良い。 The light-emitting material may be a polymer material such as p-polyphenylene vinylene or polyfluorene, and a polymer material in which the light-emitting material is introduced into a polymer chain or the light-emitting material is a polymer main chain is used. May be.
この発光層は、上記化合物を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法などの公知の薄膜化法により製膜して形成することができる。発光層としての膜厚は、特に制限はないが、通常は5nm〜5μmの範囲で選ばれる。この発光層は、これらの発光材料一種又は二種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。本発明の有機EL素子の好ましい態様は、発光層が二種以上の材料からなり、その内の一種が本発明の化合物であるときである。 This light emitting layer can be formed by forming the above compound by a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method. Although the film thickness as a light emitting layer does not have a restriction | limiting in particular, Usually, it selects in the range of 5 nm-5 micrometers. This light emitting layer may have a single layer structure composed of one or two or more of these light emitting materials, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions. A preferred embodiment of the organic EL device of the present invention is when the light emitting layer is composed of two or more materials, and one of them is the compound of the present invention.
また、この発光層は、特開昭57−51781号公報に記載されているように、樹脂などの結着材と共に上記発光材料を溶剤に溶かして溶液としたのち、これをスピンコート法などにより薄膜化して形成することができる。このようにして形成された発光層の膜厚については、特に制限はなく、状況に応じて適宜選択することができるが、通常は5nm〜5μmの範囲である。 Further, as described in JP-A-57-51781, this light emitting layer is prepared by dissolving the above light emitting material in a solvent together with a binder such as a resin, and then using a spin coating method or the like. It can be formed as a thin film. There is no restriction | limiting in particular about the film thickness of the light emitting layer formed in this way, Although it can select suitably according to a condition, Usually, it is the range of 5 nm-5 micrometers.
本発明における別の形態にあっては、発光層にその主たる構成成分である上記の有機化合物に加えて、それらの発光極大波長よりも長波な蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも1種含有させてもよい。このように主たる構成成分に加えて発光層になんらかの化合物を含有させた場合、主たる構成成分はホスト化合物あるいは単にホスト、加えられた化合物はドーパントと呼ばれるが、本発明におけるこの形態の場合、発光層の主たる構成成分である先述の有機化合物がホスト化合物であり、加えられた蛍光性化合物がドーパント、とくにこの場合においては蛍光性ドーパントである。蛍光性ドーパントはホスト化合物に励起されて蛍光を発し、その結果としてこのように構成された有機EL素子からは、蛍光性化合物からの発光が取出されることになる。このような用途に用いることのできる蛍光性化合物としてはクマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、又は希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。用いる蛍光性化合物としては溶液状態における蛍光量子収率の高いものが好ましく、蛍光量子収率10%以上、特に30%以上が好ましい。蛍光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの362頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定することができる。
In another embodiment of the present invention, the light emitting layer contains at least one fluorescent compound having a fluorescence maximum wavelength that is longer than the emission maximum wavelength in addition to the organic compound that is the main component. You may let them. Thus, in the case where any compound is contained in the light emitting layer in addition to the main constituent component, the main constituent component is called a host compound or simply a host, and the added compound is called a dopant. The above-mentioned organic compound which is the main constituent of is a host compound, and the added fluorescent compound is a dopant, particularly in this case, a fluorescent dopant. The fluorescent dopant is excited by the host compound to emit fluorescence, and as a result, light emission from the fluorescent compound is taken out from the organic EL device thus configured. Fluorescent compounds that can be used in such applications include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes. Examples thereof include dyes, perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors. As the fluorescent compound to be used, those having a high fluorescence quantum yield in a solution state are preferable, and the fluorescence quantum yield is preferably 10% or more, particularly preferably 30% or more. The fluorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 362 (1992 version, Maruzen) of the Fourth Edition
また、本発明におけるさらに別の形態にあっては、上記の形態において蛍光性ドーパントを加えたのと同様に、発光層を構成する化合物の発光極大波長よりも長波な発光極大波長を有するリン光性化合物をドーパントとして加えてもよい。リン光性ドーパントを発光層に加えた場合、ホスト化合物からリン光性ドーパントへのエネルギー移動によって、有機EL素子からはリン光発光が取出される。既に述べたとおり、有機EL素子としてはリン光発光を利用する形態が発光効率の観点から好ましく、本発明においても同様に、少なくとも発光成分の一部がリン光発光によるものである有機EL素子が好ましい。 In another embodiment of the present invention, phosphorescence having a light emission maximum wavelength longer than the light emission maximum wavelength of the compound constituting the light emitting layer is the same as that in the case where the fluorescent dopant is added in the above embodiment. A functional compound may be added as a dopant. When a phosphorescent dopant is added to the light emitting layer, phosphorescence emission is extracted from the organic EL element by energy transfer from the host compound to the phosphorescent dopant. As already described, the form using phosphorescence emission is preferable from the viewpoint of light emission efficiency as the organic EL element. Similarly, in the present invention, an organic EL element in which at least a part of the light emitting component is due to phosphorescence emission is also used. preferable.
本発明における「リン光性化合物」とは励起三重項からの発光が観測される化合物であり、リン光量子収率が25℃において0.001以上の化合物である。リン光量子収率は好ましくは0.01以上、更に好ましくは0.1以上である。 The “phosphorescent compound” in the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, and is a compound having a phosphorescence quantum yield of 0.001 or more at 25 ° C. The phosphorescence quantum yield is preferably 0.01 or more, more preferably 0.1 or more.
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性化合物は、任意の溶媒の何れかにおいて上記リン光量子収率が達成されれば良い。 The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence quantum yield used in the present invention is only required to achieve the phosphorescence quantum yield in any solvent.
本発明で用いられるリン光性化合物としては、好ましくは元素の周期律表で8族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物、又は白金化合物(白金錯体系化合物)であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。 The phosphorescent compound used in the present invention is preferably a complex compound containing a group 8 metal in the periodic table of elements, more preferably an iridium compound, an osmium compound, or a platinum compound (platinum complex system). Compound), and most preferred is an iridium compound.
以下に、本発明で用いられるリン光性化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。これらの化合物は、例えば、Inorg.Chem.40巻、1704〜1711に記載の方法等により合成できる。 Specific examples of the phosphorescent compound used in the present invention are shown below, but are not limited thereto. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711, and the like.
さらに別の形態では、ホスト化合物とリン光性化合物の他に、リン光性化合物からの発光の極大波長よりも長波な領域に蛍光極大波長を有する蛍光性化合物を少なくとも1種含有させてもよい。この場合、ホスト化合物とリン光性ドーパントからのエネルギー移動により、有機EL素子としての電界発光は蛍光性化合物からの発光が得られる。 In yet another embodiment, in addition to the host compound and the phosphorescent compound, at least one fluorescent compound having a fluorescence maximum wavelength may be contained in a region longer than the maximum wavelength of light emission from the phosphorescent compound. . In this case, electroluminescence as an organic EL element can be emitted from the fluorescent compound by energy transfer from the host compound and the phosphorescent dopant.
また、蛍光性もしくはリン光性のドーパントを複数種類用いてこれらドーパントからの発光を同時に取り出すことにより、複数の発光極大波長をもつ発光素子を構成することもできる。例えばホスト化合物を兼ねる発光性化合物としてポリビニルカルバゾールを、蛍光性ドーパントとしてクマリン6とナイルレッドを用いることにより、ポリビニルカルバゾールからの青色発光と、クマリン6からの緑色発光、ナイルレッドからの赤色発光を同時に取り出して、白色に発光する素子を構成することができる。リン光発光型の有機EL素子においても同様に、複数種類のリン光性ドーパントを用いることによって発光の混色を行うことができる。
Further, by using a plurality of fluorescent or phosphorescent dopants and simultaneously taking out light emitted from these dopants, a light emitting element having a plurality of light emission maximum wavelengths can be formed. For example, by using polyvinyl carbazole as a luminescent compound that also serves as a host compound and
薄型であること、および樹脂基板上に形成することが可能であるという有機EL素子の特長を活かして、これをパネル状その他の形状の照明装置に利用する場合を考慮すると、白色発光素子を構成することは実用的に有用である。現在のところ単一の発光材料で白色発光を示すものがないため、複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得ている。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでも良いし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでも良い。これらの混色した発光は先に述べたとおり、ドーパントを用いることによって行うことがで、ドーパントの種類と量を変化させることによって、発光色の色調を制御することができる。 Taking advantage of the characteristics of the organic EL element that it is thin and can be formed on a resin substrate, a white light-emitting element is constructed considering the case of using it for a panel or other lighting device It is practically useful to do. At present, there is no single light emitting material that exhibits white light emission, and therefore, a plurality of light emitting colors are simultaneously emitted by a plurality of light emitting materials to obtain white light emission by color mixing. The combination of a plurality of emission colors may include three emission maximum wavelengths of three primary colors of blue, green, and blue, or two using a complementary color relationship such as blue and yellow, blue green and orange, etc. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used. As described above, the light emission of these mixed colors can be performed by using a dopant, and the color tone of the emission color can be controlled by changing the kind and amount of the dopant.
《正孔輸送層》
正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
《Hole transport layer》
The hole transport layer is made of a material having a function of transporting holes, and in a broad sense, a hole injection layer and an electron blocking layer are also included in the hole transport layer. The hole transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
正孔輸送材料としては、特に制限はなく、従来、光導伝材料において、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているものやEL素子の正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知のものの中から任意のものを選択して用いることができる。 The hole transport material is not particularly limited, and is conventionally used as a hole charge injection / transport material in an optical transmission material or a well-known material used for a hole injection layer or a hole transport layer of an EL element. Any one can be selected and used.
正孔輸送材料は、正孔の注入もしくは輸送、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。例えばトリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。 The hole transport material has one of hole injection or transport and electron barrier properties, and may be either organic or inorganic. For example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbenes Derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers, and the like can be given.
正孔輸送材料としては、上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第三級アミン化合物を用いることが好ましい。 As the hole transport material, those described above can be used, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノフェニル;N,N′−ジフェニル−N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1′−ビフェニル〕−4,4′−ジアミン(TPD);2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′−テトラ−p−トリル−4,4′−ジアミノビフェニル;1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン;ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′−ジフェニル−N,N′−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4′−ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′−テトラフェニル−4,4′−ジアミノジフェニルエーテル;4,4′−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N−トリ(p−トリル)アミン;4−(ジ−p−トリルアミノ)−4′−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン;3−メトキシ−4′−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン;N−フェニルカルバゾール、さらには、米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4−308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。 Representative examples of aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds include N, N, N ′, N′-tetraphenyl-4,4′-diaminophenyl; N, N′-diphenyl-N, N′— Bis (3-methylphenyl)-[1,1′-biphenyl] -4,4′-diamine (TPD); 2,2-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) propane; 1,1-bis (4-di-p-tolylaminophenyl) cyclohexane; N, N, N ′, N′-tetra-p-tolyl-4,4′-diaminobiphenyl; 1,1-bis (4-di-p-tolyl) Aminophenyl) -4-phenylcyclohexane; bis (4-dimethylamino-2-methylphenyl) phenylmethane; bis (4-di-p-tolylaminophenyl) phenylmethane; N, N'-diphenyl-N, N ' − (4-methoxyphenyl) -4,4'-diaminobiphenyl; N, N, N ', N'-tetraphenyl-4,4'-diaminodiphenyl ether; 4,4'-bis (diphenylamino) quadriphenyl; N, N, N-tri (p-tolyl) amine; 4- (di-p-tolylamino) -4 '-[4- (di-p-tolylamino) styryl] stilbene; 4-N, N-diphenylamino- (2-diphenylvinyl) benzene; 3-methoxy-4′-N, N-diphenylaminostilbenzene; N-phenylcarbazole, and two more described in US Pat. No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring of, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
また、p型−Si,p型−SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。 In addition, inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can also be used as the hole injection material and the hole transport material.
また、本発明においては正孔輸送層の正孔輸送材料は415nm以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、正孔輸送材料は、正孔輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tgである化合物が好ましい。 In the present invention, the hole transport material of the hole transport layer preferably has a fluorescence maximum wavelength at 415 nm or less. That is, the hole transport material is preferably a compound that has a hole transport ability, prevents the emission of light from becoming longer, and has a high Tg.
この正孔輸送層は、上記正孔輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5〜5000nm程度である。この正孔輸送層は、上記材料の一種または二種以上からなる一層構造であってもよい。 The hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of a positive hole transport layer, Usually, it is about 5-5000 nm. The hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
《電子輸送層》
電子輸送層とは電子を輸送する機能を有する材料からなり、広い意味で電子注入層、正孔阻止層も電子輸送層に含まれる。電子輸送層は単層もしくは複数層設けることができる。
《Electron transport layer》
The electron transport layer is made of a material having a function of transporting electrons, and in a broad sense, an electron injection layer and a hole blocking layer are also included in the electron transport layer. The electron transport layer can be provided as a single layer or a plurality of layers.
従来、単層の電子輸送層、及び複数層とする場合は発光層に対して陰極側に隣接する電子輸送層に用いられる電子輸送材料(正孔阻止材料を兼ねる)としては、下記の材料が知られている。 Conventionally, in the case of a single-layer electron transport layer and a plurality of layers, the following materials are used as the electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for the electron transport layer adjacent to the cathode side with respect to the light emitting layer. Are known.
さらに、電子輸送層は、陰極より注入された電子を発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料としては従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。 Further, the electron transport layer only needs to have a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer, and any material can be selected from conventionally known compounds. .
この電子輸送層に用いられる材料(以下、電子輸送材料という)の例としては、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタレンペリレンなどの複素環テトラカルボン酸無水物、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体などが挙げられる。さらに、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。 Examples of materials used for this electron transport layer (hereinafter referred to as electron transport materials) include heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, naphthalene perylene, carbodiimides, Examples include fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, and oxadiazole derivatives. Furthermore, in the above oxadiazole derivative, a thiadiazole derivative in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and a quinoxaline derivative having a quinoxaline ring known as an electron withdrawing group can also be used as an electron transport material.
さらにこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 Furthermore, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
また、8−キノリノール誘導体の金属錯体、例えばトリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)など、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、又はそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基などで置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiCなどの無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。 In addition, metal complexes of 8-quinolinol derivatives such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7-dibromo-8-quinolinol) aluminum, Tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Cu Metal complexes replaced with Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as electron transport materials. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transport material. In addition, the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material of the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and similarly to the hole injection layer and the hole transport layer, inorganic such as n-type-Si and n-type-SiC. A semiconductor can also be used as an electron transport material.
電子輸送層に用いられる好ましい化合物は、415nm以下に蛍光極大波長を有することが好ましい。すなわち、電子輸送層に用いられる化合物は、電子輸送能を有しつつかつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tgである化合物が好ましい。 It is preferable that the preferable compound used for an electron carrying layer has a fluorescence maximum wavelength in 415 nm or less. That is, the compound used for the electron transport layer is preferably a compound that has an electron transport ability, prevents emission of longer wavelengths, and has a high Tg.
《基体(基板、基材、支持体等ともいう)》
本発明の有機EL素子に係る基体としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明のものであれば特に制限はないが、好ましく用いられる基板としては例えばガラス、石英、光透過性樹脂フィルムを挙げることができる。特に好ましい基体は、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。
<< Substrate (also referred to as substrate, substrate, support, etc.) >>
The substrate of the organic EL device of the present invention is not particularly limited to the type of glass, plastic, etc., and is not particularly limited as long as it is transparent. Examples of substrates that are preferably used include glass, quartz, A light transmissive resin film can be mentioned. A particularly preferable substrate is a resin film that can give 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)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。 Examples of the resin film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), and cellulose triacetate. Examples thereof include films made of (TAC), cellulose acetate propionate (CAP) and the like.
樹脂フィルムの表面には、無機物もしくは有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。 An inorganic or organic coating or a hybrid coating of both may be formed on the surface of the resin film.
本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は1%以上であることが好ましく、より好ましくは2%以上である。ここに、外部取り出し量子効率(%)=有機EL素子外部に発光した光子数/有機EL素子に流した電子数×100である。 The external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 2% or more. Here, the external extraction quantum efficiency (%) = the number of photons emitted to the outside of the organic EL element / the number of electrons sent to the organic EL element × 100.
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よい。 Further, a hue improving filter such as a color filter may be used in combination.
《有機EL素子の作製方法》
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法について説明する。
<< Method for producing organic EL element >>
As an example of the method for producing the organic EL device of the present invention, a method for producing an organic EL device comprising an anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode will be described.
まず適当な基体上に、所望の電極物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を、1μm以下、好ましくは10nm〜200nmの膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陽極を作製する。次に、この上に素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔阻止層の有機化合物薄膜を形成させる。 First, a thin film made of a desired electrode material, for example, an anode material is formed on a suitable substrate by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably 10 nm to 200 nm, thereby producing an anode. To do. Next, an organic compound thin film of a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a hole blocking layer, which are element materials, is formed thereon.
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如くスピンコート法、キャスト法、インクジェット法、蒸着法、印刷法等があるが、均質な膜が得られやすく、かつピンホールが生成しにくい等の点から、真空蒸着法またはスピンコート法が特に好ましい。さらに層ごとに異なる製膜法を適用してもよい。製膜に蒸着法を採用する場合、その蒸着条件は、使用する化合物の種類等により異なるが、一般にボート加熱温度50〜450℃、真空度10-6Pa〜10-2Pa、蒸着速度0.01nm〜50nm/秒、基板温度−50℃〜300℃、膜厚0.1nm〜5μmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。 As described above, there are spin coating methods, casting methods, ink jet methods, vapor deposition methods, printing methods, and the like as methods for thinning the organic compound thin films, but it is easy to obtain a uniform film and pinholes are not easily generated. In view of the above, the vacuum deposition method or the spin coating method is particularly preferable. Further, different film forming 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 10 −6 Pa to 10 −2 Pa, a vapor deposition rate of 0. It is desirable to select appropriately within the range of 01 nm to 50 nm / second, substrate temperature of −50 ° C. to 300 ° C., and film thickness of 0.1 nm to 5 μm.
これらの層の形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、1μm以下好ましくは50nm〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機EL素子が得られる。この有機EL素子の作製は、一回の真空引きで一貫して正孔注入層から陰極まで作製するのが好ましいが、途中で取り出して異なる製膜法を施してもかまわない。その際、作業を乾燥不活性ガス雰囲気下で行う等の配慮が必要となる。 After forming these layers, a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 nm to 200 nm, and a cathode is provided. Thus, a desired organic EL element can be obtained. The organic EL element is preferably produced from the hole injection layer to the cathode consistently by a single evacuation, but may be taken out halfway and subjected to different film forming methods. At that time, it is necessary to consider that the work is performed in a dry inert gas atmosphere.
本発明の多色表示装置は、発光層形成時のみシャドーマスクを設け、他層は共通であるのでシャドーマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で膜を形成できる。 The multicolor display device of the present invention is provided with a shadow mask only at the time of forming a light emitting layer, and the other layers are common, so that patterning of the shadow mask or the like is unnecessary, and the evaporation method, the casting method, the spin coating method, the ink jet method on one side. A film can be formed by a printing method or the like.
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、印刷法である。蒸着法を用いる場合においてはシャドーマスクを用いたパターニングが好ましい。 When patterning is performed only on the light-emitting layer, the method is not limited, but a vapor deposition method, an inkjet method, and a printing method are preferable. In the case of using a vapor deposition method, patterning using a shadow mask is preferable.
また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。この様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。 In addition, it is also possible to reverse the production order and produce the cathode, the electron injection layer, the electron transport layer, the light emitting layer, the hole transport layer, the hole injection layer, and the anode in this order. 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.
本発明の多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の3種の有機EL素子を用いることにより、フルカラーの表示が可能となる。 The multicolor display device of the present invention can be used as a display device, a display, and 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、ディスプレイとしてはテレビ、パソコン、モバイル機器、AV機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリックス(パッシブマトリックス)方式でもアクティブマトリックス方式でもどちらでもよい。 Examples of the display device and the display include a television, a personal computer, a mobile device, an AV device, a character broadcast display, and an information display in a car. In particular, it may be used as a display device for reproducing still images and moving images, and the driving method when used as a display device for reproducing moving images may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではない。 Light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc. For example, but not limited to.
また、本発明に係る有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよい。 Further, the organic EL element according to the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure.
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。 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 processor, and a light source of an optical sensor. Not. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
《表示装置》
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良いし、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)として使用しても良い。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでも良い。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
<Display device>
The organic EL element of the present invention may be used as a kind of lamp such as an illumination or exposure light source, or a projection device that projects an image, or a display device that directly recognizes a still image or a moving image. (Display) may be used. When used as a display device for reproducing moving images, the driving method may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method. Alternatively, a full-color display device can be manufactured by using two or more organic EL elements of the present invention having different emission colors.
本発明の有機EL素子から構成される表示装置の一例を図面に基づいて以下に説明する。 An example of a display device composed of the organic EL element of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、有機EL素子から構成される表示装置の一例を示した模式図である。有機EL素子の発光により画像情報の表示を行う、例えば、携帯電話等のディスプレイの模式図である。 FIG. 1 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等からなる。 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, and the like.
制御部Bは、表示部Aと電気的に接続され、複数の画素それぞれに外部からの画像情報に基づいて走査信号と画像データ信号を送り、走査信号により走査線毎の画素が画像データ信号に応じて順次発光して画像走査を行って画像情報を表示部Aに表示する。 The control unit B is electrically connected to the display unit A, and sends a scanning signal and an image data signal to each of the plurality of pixels based on image information from the outside. The pixels for each scanning line are converted into image data signals by the scanning signal. In response to this, light is sequentially emitted and image scanning is performed to display image information on the display unit A.
図2は、表示部Aの模式図である。 FIG. 2 is a schematic diagram of the display unit A.
表示部Aは基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と、複数の画素3等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
The display unit A includes a wiring unit including a plurality of
図においては、画素3の発光した光が、白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
In the figure, the light emitted from the
配線部の走査線5及び複数のデータ線6は、それぞれ導電材料からなり、走査線5とデータ線6は格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示せず)。
The
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。
When a scanning signal is applied from the
次に、画素の発光プロセスを説明する。 Next, the light emission process of the pixel will be described.
図3は、画素の模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
画素は、有機EL素子10、スイッチングトランジスタ11、駆動トランジスタ12、コンデンサ13等を備えている。複数の画素に有機EL素子10として、赤色、緑色、青色発光の有機EL素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
The pixel includes an
図3において、制御部Bからデータ線6を介してスイッチングトランジスタ11のドレインに画像データ信号が印加される。そして、制御部Bから走査線5を介してスイッチングトランジスタ11のゲートに走査信号が印加されると、スイッチングトランジスタ11の駆動がオンし、ドレインに印加された画像データ信号がコンデンサ13と駆動トランジスタ12のゲートに伝達される。
In FIG. 3, an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching
画像データ信号の伝達により、コンデンサ13が画像データ信号の電位に応じて充電されるとともに、駆動トランジスタ12の駆動がオンする。駆動トランジスタ12は、ドレインが電源ライン7に接続され、ソースが有機EL素子10の電極に接続されており、ゲートに印加された画像データ信号の電位に応じて電源ライン7から有機EL素子10に電流が供給される。
By transmitting the image data signal, the
制御部Bの順次走査により走査信号が次の走査線5に移ると、スイッチングトランジスタ11の駆動がオフする。しかし、スイッチングトランジスタ11の駆動がオフしてもコンデンサ13は充電された画像データ信号の電位を保持するので、駆動トランジスタ12の駆動はオン状態が保たれて、次の走査信号の印加が行われるまで有機EL素子10の発光が継続する。順次走査により次に走査信号が印加されたとき、走査信号に同期した次の画像データ信号の電位に応じて駆動トランジスタ12が駆動して有機EL素子10が発光する。
When the scanning signal is moved to the
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。
That is, the
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。
Here, the light emission of the
また、コンデンサ13の電位の保持は、次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
The potential of the
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。 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4は、パッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図4において、複数の走査線5と複数の画像データ線6が画素3を挟んで対向して格子状に設けられている。
FIG. 4 is a schematic view of a passive matrix display device. In FIG. 4, a plurality of
順次走査により走査線5の走査信号が印加されたとき、印加された走査線5に接続している画素3が画像データ信号に応じて発光する。パッシブマトリクス方式では画素3にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
When the scanning signal of the
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these.
実施例1
〈化合物1、サンプル1A〜1Dの合成〉
窒素雰囲気下、4,4′−ジアミノビフェニル1g、2,2′−ジブロモビフェニル3.5g、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム0.4g、トリ−tert−ブチルホスフィン0.6ml、ナトリウム−tert−ブトキシド2.5gを、トルエン60ml中にて還流温度で4時間攪拌した。反応混合物を放冷後、酢酸エチルとテトラヒドロフランと水を加えて有機層を抽出し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後に再結晶して、4,4−ジカルバゾリルビフェニル(化合物1)を1.8g得た(収率69%)。得られた化合物の構造はNMRスペクトルおよび質量分析スペクトルにより同定した。
Example 1
<Synthesis of Compound 1, Samples 1A to 1D>
Under a nitrogen atmosphere, 4,4'-diamino-biphenyl 1 g, 2, 2 '- dibromo biphenyl 3.5 g, bis (dibenzylideneacetone) palladium 0.4 g, tri -tert- butylphosphine 0.6 ml, sodium -tert- butoxide 2.5 g was stirred at reflux temperature in 60 ml of toluene for 4 hours. After allowing the reaction mixture to cool, ethyl acetate, tetrahydrofuran and water were added, the organic layer was extracted, purified by silica gel column chromatography and recrystallized to give 4,4-dicarbazolylbiphenyl (Compound 1) as 1 0.8 g was obtained (yield 69%). The structure of the obtained compound was identified by NMR spectrum and mass spectrometry spectrum.
さらに、得られた化合物を昇華精製して得たサンプルおよび反応中間体の、高速液体クロマトグラフィー分析および液体クロマトグラフィー質量分析の結果から、得られたサンプルには不純物aおよびbがそれぞれ0.24質量%と0.33質量%、すなわちアミノ基を有する不純物が0.57質量%含まれていることが判明した。この化合物をサンプル1Aとする。 Furthermore, from the results of high performance liquid chromatography analysis and liquid chromatography mass spectrometry of the sample and reaction intermediate obtained by sublimation purification of the obtained compound, impurities a and b were 0.24 in the obtained sample, respectively. It was found that 0.57% by mass of impurities having an amino group was contained in an amount of 0.33% by mass and 0.33% by mass. This compound is designated as sample 1A.
さらに、同様にして合成を行ったがシリカゲルカラムクロマトグラフィーを繰り返して精製を行った後に再結晶と昇華精製を行い得られたサンプル1B、1Cおよび1Dについてもサンプル1Aと同様に分析を行い、1Bには0.42質量%、1Cには0.19質量%、1Dには0.08質量%の、アミノ基を有する不純物が含まれていることが判明した。すなわち、これらのサンプルはいずれも主たる成分は同じであるが、不純物の含有量が異なる。 Furthermore, synthesis was performed in the same manner, but after refining by repeating silica gel column chromatography, samples 1B, 1C and 1D obtained by recrystallization and sublimation purification were also analyzed in the same manner as sample 1A. Was found to contain 0.42 mass%, 1C 0.19 mass%, and 1D 0.08 mass% impurities having amino groups. That is, these samples all have the same main components but different impurity contents.
〈化合物2の合成〉
窒素雰囲気下、2,2−ビス(4−アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン2.5g、2,2′−ジブロモビフェニル4.9g、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム0.5g、トリ−tert−ブチルホスフィン0.9ml、ナトリウム−tert−ブトキシド3.0gを、トルエン60ml中にて還流温度で6時間攪拌した。反応混合物を放冷後、トルエンと水を加えて有機層を抽出し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した後に再結晶して、2,2−ビス(4−カルバゾリルフェニル)ヘキサフルオロプロパン(化合物2)を1.7g得た(収率34%)。得られた化合物の構造はNMRスペクトルおよび質量分析スペクトルにより同定した。化合物1の場合と同様に分析を行い、得られた化合物を昇華精製して得たサンプルにはアミノ基を有する不純物が0.56質量%含まれていることが判明した。この化合物をサンプル2Aとする。
<Synthesis of Compound 2>
Under a nitrogen atmosphere, 2.5 g of 2,2 -bis (4-aminophenyl) hexafluoropropane, 4.9 g of 2,2′-dibromobiphenyl, 0.5 g of bis (dibenzylideneacetone) palladium, tri-tert-butylphosphine 0.9 ml of sodium-tert-butoxide (3.0 g) was stirred in refluxing temperature for 6 hours in 60 ml of toluene. After allowing the reaction mixture to cool, toluene and water are added to extract the organic layer, which is purified by silica gel column chromatography and recrystallized to give 2,2-bis (4-carbazolylphenyl) hexafluoropropane (compound 2 g of 2) was obtained (34% yield). The structure of the obtained compound was identified by NMR spectrum and mass spectrometry spectrum. Analysis was conducted in the same manner as in the case of Compound 1, and it was found that the sample obtained by sublimation purification of the obtained compound contained 0.56% by mass of impurities having an amino group. This compound is designated as sample 2A.
さらに化合物1の場合と同様に精製の程度が異なるサンプル2B、2Cおよび2Dを準備して分析したところ、サンプル2Bと2Cにはそれぞれ0.28質量%と0.09質量%の不純物が含まれていることが判明した。サンプル2Dには、不純物の存在を検出することができず、少なくとも0.01質量%以下まで不純物の含有量が低減していることがわかった。 Further, samples 2B, 2C, and 2D having different degrees of purification as in the case of Compound 1 were prepared and analyzed. Samples 2B and 2C contained 0.28% by mass and 0.09% by mass of impurities, respectively. Turned out to be. In sample 2D, the presence of impurities could not be detected, and it was found that the content of impurities was reduced to at least 0.01% by mass or less.
〈化合物3〜8、サンプル3A〜8Dの合成〉
また、公知の合成方法により、置換カルバゾール化合物である化合物3〜8を合成し、化合物1及び2と同様の精製方法により、サンプル3A〜8Dを得た。
<Synthesis of Compounds 3-8 and Samples 3A-8D>
In addition, compounds 3 to 8, which are substituted carbazole compounds, were synthesized by a known synthesis method, and samples 3A to 8D were obtained by the same purification method as compounds 1 and 2.
〈蒸着膜中の不純物含量の測定〉
上記合成方法で得られたサンプル1A、1B、1C、1Dをそれぞれガラス基板上に、真空蒸着して、この真空蒸着膜をトルエンにて溶解した。この溶液を高速液体クロマトグラフィーによって分析したところ、蒸着膜中にはそれぞれ以下のごとく、アミノ基を有する不純物が含有されていることが判明した。
<Measurement of impurity content in the deposited film>
Samples 1A, 1B, 1C, and 1D obtained by the above synthesis method were vacuum deposited on glass substrates, respectively, and this vacuum deposited film was dissolved in toluene. When this solution was analyzed by high performance liquid chromatography, it was found that the deposited film contained impurities having amino groups as follows.
サンプル 不純物の含有率(質量%)
1A 0.59
1B 0.40
1C 0.13
1D 検出されなかった
同様にして上記合成方法で得られたサンプル2A、2B、2C、2Dの蒸着膜についても分析を行ったところ、結果は以下のごとくであった。
Sample Impurity content (% by mass)
1A 0.59
1B 0.40
1C 0.13
1D not detected Similarly, the deposited films of Samples 2A, 2B, 2C, and 2D obtained by the above synthesis method were analyzed, and the results were as follows.
サンプル 不純物の含有率(質量%)
2A 0.53
2B 0.16
2C 検出されなかった
2D 検出されなかった
実施例2
〈有機EL素子の作製〉
有機EL素子を以下のように作製した。
Sample Impurity content (% by mass)
2A 0.53
2B 0.16
2C not detected 2D not detected Example 2
<Production of organic EL element>
An organic EL element was produced as follows.
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を150nm成膜した基板(NHテクノグラス社製NA−45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行なった。 After patterning on a substrate (NA-45 manufactured by NH Techno Glass Co., Ltd.) having a film of 150 nm of ITO (indium tin oxide) formed on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode, this ITO transparent electrode was provided. The transparent support substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes.
この透明支持基板を市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定し、一方、モリブデン製抵抗加熱ボートにα−NPDを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートに、上記合成方法で合成したサンプル1Aを200mg入れ、別のモリブデン製抵抗加熱ボートにバソキュプロイン(BCP)を200mg入れ、更に別のモリブデン製抵抗加熱ボートにAlq3を200mg入れ、真空蒸着装置に取付けた。 This transparent support substrate is fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum vapor deposition apparatus, while 200 mg of α-NPD is placed in a molybdenum resistance heating boat, and sample 1A synthesized by the above synthesis method is placed in another molybdenum resistance heating boat. 200 mg was put in, 200 mg of bathocuproin (BCP) was put in another resistance heating boat made of molybdenum, and 200 mg of Alq 3 was put in another resistance heating boat made of molybdenum, and attached to a vacuum deposition apparatus.
次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、α−NPDの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/secで透明支持基板に蒸着し、膜厚45nmの正孔輸送層を設けた。さらに本発明の化合物1のサンプル1Aの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/secで前記正孔輸送層上に蒸着して膜厚20nmの発光層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、BCPの入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/secで前記発光層の上に蒸着して膜厚10nmの正孔阻止の役割も兼ねた電子輸送層を設けた。その上に、更に、Alq3の入った前記加熱ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/secで前記電子輸送層の上に蒸着して更に膜厚40nmの電子注入層を設けた。尚、蒸着時の基板温度は室温であった。 Next, after the pressure in the vacuum chamber was reduced to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / sec. The hole transport layer was provided. Further, the heating boat containing the sample 1A of the compound 1 of the present invention was energized and heated, and was deposited on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / sec to provide a light emitting layer having a thickness of 20 nm. . In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. In addition, an electron transport layer that also serves as a hole blocking function with a film thickness of 10 nm is provided by energizing and heating the heating boat containing BCP and depositing on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec. It was. Furthermore, the heating boat containing Alq 3 was further energized and heated, and was deposited on the electron transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / sec to provide an electron injection layer having a thickness of 40 nm. . In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature.
引き続きフッ化リチウム0.5nm及びアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子2−1を作製した。 Subsequently, 0.5 nm of lithium fluoride and 110 nm of aluminum were vapor-deposited to form a cathode, and an organic EL element 2-1 was produced.
上記で使用した化合物の構造を以下に示す。 The structure of the compound used above is shown below.
有機EL素子2−1におけるサンプル1Aを、それぞれ1B、1Cおよび1Dに置き換えた以外は全て同様にして、有機EL素子2−2〜2−4を作製した。 Organic EL elements 2-2 to 2-4 were produced in the same manner except that sample 1A in organic EL element 2-1 was replaced with 1B, 1C, and 1D, respectively.
有機EL素子2−1の温度23℃、窒素雰囲気下で10V直流電圧を印加した時の発光輝度(cd/m2)および発光効率(lm/W)を測定した。発光輝度については、CS−1000(ミノルタ社製)を用いて測定した。さらに10mA/cm2の一定電流で駆動したときに、初期輝度が元の半分に低下するのに要した時間を測定し、これを半減寿命時間として耐久性の指標とした。 The light emission luminance (cd / m 2 ) and light emission efficiency (lm / W) were measured when a 10 V DC voltage was applied at a temperature of 23 ° C. and a nitrogen atmosphere of the organic EL element 2-1. The light emission luminance was measured using CS-1000 (Minolta). Further, when it was driven at a constant current of 10 mA / cm 2 , the time required for the initial luminance to drop to half of the original was measured, and this was used as the durability index as the half-life time.
同様の測定を有機EL素子2−2、2−3及び2−4に対しても行った。その結果を、同じ化合物を用いた有機EL素子のうちで、蒸着膜中のアミノ基を有する不純物の含有率が最も高い素子に対する結果を100とした相対値として、表1に示した。 The same measurement was performed on the organic EL elements 2-2, 2-3, and 2-4. The results are shown in Table 1 as relative values with the result for an element having the highest content of an impurity having an amino group in the vapor deposition film among organic EL elements using the same compound as 100.
表1から明らかな様に、置換カルバゾール化合物を含有する有機化合物層に含まれる、アミノ基を有する不純物bの含有量が0.33質量%未満の場合、該有機化合物層を有する有機EL素子の性能は大きく改善される。特にこの効果は耐久性に関して顕著であり、ことに0.1質量%以下にまで不純物の含有量を抑制した有機化合物層を有する有機EL素子においては特に大きな改善効果がある。 As apparent from Table 1, when the content of the impurity b having an amino group contained in the organic compound layer containing the substituted carbazole compound is less than 0.33% by mass, the organic EL device having the organic compound layer Performance is greatly improved. In particular, this effect is remarkable in terms of durability. In particular, an organic EL element having an organic compound layer in which the content of impurities is suppressed to 0.1% by mass or less has a significant improvement effect.
化合物1A、1B、1C及び1Dと、これらを用いた有機EL素子2−1〜4と同様にして、化合物2〜8より得られる有機EL素子2−5〜32について、蒸着膜中に含まれるアミノ基を有する不純物の含有率等の評価を行った。結果を表2に示す。 In the same manner as the compounds 1A, 1B, 1C, and 1D and the organic EL elements 2-1 to 4 using these, the organic EL elements 2-5 to 32 obtained from the compounds 2 to 8 are included in the deposited film. The content of impurities having amino groups was evaluated. The results are shown in Table 2.
表2から明らかな様に、いずれの化合物についてもアミノ基を有する不純物の混入を抑制することは、該化合物を用いた有機EL素子の特性、とくに耐久性について顕著な改善効果をもたらすことが確認された。 As is apparent from Table 2, it was confirmed that suppressing the incorporation of impurities having an amino group in any compound has a significant improvement effect on the characteristics, particularly durability, of the organic EL device using the compound. It was done.
参考例3
実施例2の有機EL素子2−3の電子輸送層におけるBCPを表3に示す化合物2〜5にそれぞれ置き換えた以外は、該素子と全く同じ方法で作製した有機EL素子3−1〜16について、実施例2と同様の方法で発光輝度、発光効率及び半減寿命時間(耐久性)を測定した。得られた結果を素子番号、電子輸送層に使用した化合物及びその蒸着膜の不純物含量とともに、表3に示す。
Reference example 3
About organic EL elements 3-1 to 16 produced in exactly the same manner as the elements except that BCP in the electron transport layer of organic EL element 2-3 of Example 2 was replaced with compounds 2 to 5 shown in Table 3, respectively. The light emission luminance, light emission efficiency, and half-life time (durability) were measured in the same manner as in Example 2. The obtained results are shown in Table 3 together with the element number, the compound used for the electron transport layer and the impurity content of the deposited film.
表3から明らかな様に、いずれの化合物についてもアミノ基を有する不純物の混入を抑制することは、該化合物を用いた有機化合物層が電子輸送層として機能する場合においても有機EL素子の特性、特に耐久性について顕著な改善効果をもたらす。 As is clear from Table 3, for any compound, suppression of the incorporation of impurities having an amino group is a characteristic of the organic EL device even when the organic compound layer using the compound functions as an electron transport layer, In particular, it has a significant improvement effect on durability.
参考例4
実施例2の有機EL素子2−1の作製において、サンプル1Aを正孔輸送層上に蒸着して発光層とする代わりに、1Aとリン光発光性化合物Ir−1との共蒸着膜を発光層として、リン光発光型有機EL素子4−1を作製した。
Reference example 4
In the production of the organic EL device 2-1 of Example 2, instead of vapor-depositing the sample 1A on the hole transport layer to form a light-emitting layer, a co-deposited film of 1A and the phosphorescent compound Ir-1 was emitted. As a layer, a phosphorescent organic EL element 4-1 was produced.
発光層を設置する際には、1Aとは別の加熱ボートにリン光発光性化合物Ir−1を100mg入れて、1AとIr−1の入った加熱ボートにそれぞれ通電し、1Aは0.2nm/sec、Ir−1は0.012nm/secの蒸着速度で共蒸着した。 When installing the light emitting layer, 100 mg of phosphorescent compound Ir-1 was put in a heating boat different from 1A, and each heating boat containing 1A and Ir-1 was energized, and 1A was 0.2 nm. / Sec, Ir-1 was co-deposited at a deposition rate of 0.012 nm / sec.
さらにサンプル1Aに代えて本発明の化合物を用いた有機EL素子4−2〜32を同様にして作製し、得られたリン光発光型有機EL素子について、実施例2と同様に発光輝度、発光効率、耐久性を評価した結果を表4に示す。 Further, organic EL elements 4-2 to 32 using the compound of the present invention instead of sample 1A were prepared in the same manner, and the obtained phosphorescent organic EL element was subjected to emission luminance and light emission in the same manner as in Example 2. The results of evaluating the efficiency and durability are shown in Table 4.
表4から明らかな様に、リン光発光型の有機EL素子を作製する場合においてもアミノ基を有する不純物の混入を抑制することは、いずれの化合物をホスト化合物として用いる場合においても有機EL素子の特性、特に耐久性について顕著な改善効果をもたらす。 As is apparent from Table 4, even when a phosphorescent organic EL device is produced, mixing of impurities having an amino group is suppressed even when any compound is used as a host compound. It has a significant improvement effect on properties, especially durability.
参考例5
参考例4のリン光発光型有機EL素子の作製と同様にして、ただしリン光ドーパントとしてIr−6およびIr−12を用いて、2波長発光型の有機EL素子5−1を作製した。この際、発光層はホスト化合物として1Aを用い、リン光ドーパントとしてIr−6およびIr−12を用いて、蒸着速度をそれぞれ0.5nm/sec、0.005nm/sec及び0.02nm/secにして共蒸着し、膜厚30nmの有機化合物層として形成した。Ir−6のリン光発光は赤色であり、Ir−12のリン光発光は青色であるので、該有機EL素子からの発光は2つの発光極大波長を有しており、人間の視覚には白色の発光として認識される。
Reference Example 5
A two-wavelength light-emitting organic EL element 5-1 was produced in the same manner as in the production of the phosphorescent organic EL element of Reference Example 4, except that Ir-6 and Ir-12 were used as phosphorescent dopants. At this time, the light emitting layer uses 1A as a host compound, Ir-6 and Ir-12 as phosphorescent dopants, and the deposition rates are 0.5 nm / sec, 0.005 nm / sec, and 0.02 nm / sec, respectively. And co-evaporated to form an organic compound layer having a thickness of 30 nm. The phosphorescence emission of Ir-6 is red and the phosphorescence emission of Ir-12 is blue. Therefore, the emission from the organic EL element has two emission maximum wavelengths, and is white for human vision. It is recognized as luminescence.
同様の方法で、ホスト化合物として1Aに代えて表5に示した化合物を用いて、リン光発光型白色発光有機EL素子5−2〜5−16を作製し、実施例2と同様にして発光輝度、発光効率及び耐久性を評価した。結果を表5に示す。 In the same manner, phosphorescent white light emitting organic EL elements 5-2 to 5-16 were produced using the compounds shown in Table 5 instead of 1A as the host compound, and light emission was performed in the same manner as in Example 2. Luminance, luminous efficiency and durability were evaluated. The results are shown in Table 5.
表5の結果から明らかな様に、リン光発光型白色発光有機EL素子を作製する場合においてもアミノ基を有する不純物の混入を抑制することは、いずれの化合物をホスト化合物として用いる場合においても有機EL素子の特性、特に耐久性について顕著な改善効果をもたらす。 As is apparent from the results in Table 5, even when a phosphorescent white light emitting organic EL device is produced, it is possible to suppress the incorporation of impurities having an amino group even when any compound is used as a host compound. This brings about a remarkable improvement effect on the characteristics of the EL element, particularly the durability.
実施例6
実施例2と同様の方法でリン光ドーパントとしてそれぞれIr−6、Ir−1、Ir−12で作製した赤色、緑色、青色発光有機EL素子を作製し、これらを同一基板上に並置して、図1に示すアクティブマトリクス方式フルカラー表示装置を作製した。図2には作製したフルカラー表示装置の表示部Aの模式図のみを示した。即ち同一基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と、並置した複数の画素3(発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素等)とを有し、配線部の走査線5及び複数のデータ線6はそれぞれ導電材料からなり、走査線5とデータ線6は格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示せず)。
Example 6
Red, green, and blue light emitting organic EL devices prepared with Ir-6, Ir-1, and Ir-12, respectively, as phosphorescent dopants by the same method as in Example 2, were prepared, and these were juxtaposed on the same substrate. The active matrix type full-color display device shown in FIG. 1 was produced. FIG. 2 shows only a schematic diagram of the display portion A of the produced full-color display device. That is, a wiring portion including a plurality of
前記複数画素3は、それぞれの発光色に対応した有機EL素子、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタと駆動トランジスタそれぞれが設けられたアクティブマトリクス方式で駆動されており、走査線5から走査信号が印加されると、データ線6から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。この様に各赤、緑、青の画素を適宜、並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
The plurality of
該フルカラー表示装置を駆動することにより、輝度の高く耐久性の良好な、鮮明なフルカラー動画表示が得られた。 By driving the full-color display device, a clear full-color moving image display with high luminance and good durability was obtained.
1 ディスプレイ
3 画素
5 走査線
6 データ線
7 電源ライン
10 有機EL素子
11 スイッチングトランジスタ
12 駆動トランジスタ
13 コンデンサ
A 表示部
B 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
2,2’−ジハロゲノ−ビフェニルとアミンとの縮合複素環形成反応により得られた下記一般式(1)で表されるカルバゾール誘導体と、該一般式(1)で表される化合物を合成する際の反応中間体化合物であるカルバゾール環と結合する構造部分にアミノ基を結合してなる下記一般式(2)で表される化合物とを該有機層に含有するとともに、前記有機層おける該一般式(2)で表される化合物の含有率が、0.33質量%未満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。
When synthesizing a carbazole derivative represented by the following general formula (1) obtained by the condensation heterocycle formation reaction of 2,2′-dihalogeno-biphenyl and an amine and the compound represented by the general formula (1) The organic layer contains a compound represented by the following general formula (2) formed by bonding an amino group to a structural portion bonded to the carbazole ring which is a reaction intermediate compound of the general formula in the organic layer. (2) content of the represented Ru compound is organic electroluminescent device you and less than 0.33 wt%.
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