JP2007088015A - ORGANIC ELECTROLUMINESCENCE ELEMENT AND METHOD FOR MANUFACTURING ORGANIC ELECTROLUMINESCENT DEVICE - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子および有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence element and a method for manufacturing the organic electroluminescence element.
発光層が有機化合物から構成される有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子は、低電圧駆動であることが知られているが、LED(発光ダイオード)等に比べると一般的に駆動電圧が高い。 An organic electroluminescence (EL) element having a light emitting layer made of an organic compound is known to be driven at a low voltage, but generally has a higher driving voltage than an LED (light emitting diode) or the like.
特に発光の量子効率が高いといわれる「リン光発光有機EL素子」においては、蛍光発光有機EL素子に比して駆動電圧が高く、問題となっている。 In particular, the “phosphorescent organic EL element” which is said to have high quantum efficiency of light emission has a problem because the driving voltage is higher than that of the fluorescent light emitting organic EL element.
一般に駆動電圧を下げるには、有機EL素子の膜厚を薄くすることで対応が可能となるが、その場合には電極間での通電に伴う不良が増え、歩留まりが低下してしまう。 In general, it is possible to reduce the driving voltage by reducing the film thickness of the organic EL element. In this case, however, defects due to energization between the electrodes increase, and the yield decreases.
これを解決する技術として、電極に隣接した層、例えば、電荷輸送層中にドーパントを入れることで、電荷輸送層の伝導率を上げるという試みがされている(例えば、特許文献1)。この中ではアルカリ金属、アルカリ土類金属と有機化合物が用いられており、これらの共蒸着膜により、有機EL素子の駆動電圧を下げることができる。 As a technique for solving this, an attempt has been made to increase the conductivity of the charge transport layer by putting a dopant in a layer adjacent to the electrode, for example, the charge transport layer (for example, Patent Document 1). Among these, alkali metals, alkaline earth metals and organic compounds are used, and the driving voltage of the organic EL element can be lowered by these co-deposited films.
しかしながら、ここで用いられているアルカリ金属、アルカリ土類金属には、取り扱いが難しいという難点がある。 However, the alkali metals and alkaline earth metals used here have a difficulty in handling.
特に金属セシウムの様なアルカリ金属は、仕事関数も小さくドーピングの効果が大きいが、金属セシウムは空気中で不安定であり、取り扱うのが非常に危険である。 In particular, an alkali metal such as cesium metal has a small work function and a large doping effect, but metal cesium is unstable in the air and is very dangerous to handle.
これらに鑑みて、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の塩と有機化合物によっても同様の効果が得られることが確認され、公開されている(例えば、特許文献2または3)。 In view of these, it has been confirmed that the same effect can be obtained by an alkali metal or alkaline earth metal salt and an organic compound (for example, Patent Document 2 or 3).
しかしながら、これらの金属塩に関しては、有機EL素子の長期保存時において、金属イオンが拡散することによるものと思われるが、輝度低下が認められた。
したがって、本発明の目的は、駆動電圧が低下し、かつ、長期保存においても、輝度低下のない安定な有機EL素子を得ることにある。 Therefore, an object of the present invention is to obtain a stable organic EL device in which the driving voltage is reduced and the luminance is not lowered even during long-term storage.
本発明の上記目的は以下の手段によって達成される。 The above object of the present invention is achieved by the following means.
1.基板上に、陽極、陰極および少なくとも1層以上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、前記有機層の1層は、金属塩を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 1. An organic electroluminescence device having an anode, a cathode and at least one organic layer on a substrate, wherein one layer of the organic layer contains a metal salt.
2.前記金属塩を含有する有機層は、陰極と隣接していることを特徴とする前記1記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 2. 2. The organic electroluminescence device according to 1 above, wherein the organic layer containing the metal salt is adjacent to a cathode.
3.前記金属塩を含有する有機層は、更に金属原子が含有されていることを特徴とする前記2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 3. 3. The organic electroluminescence device according to 2, wherein the organic layer containing the metal salt further contains a metal atom.
4.前記金属塩を含有する有機層の膜厚は、少なくとも20nm以上であることを特徴とする前記2記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 4). 3. The organic electroluminescence device according to 2 above, wherein the thickness of the organic layer containing the metal salt is at least 20 nm.
5.前記金属塩は、硫酸塩であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 5. 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the metal salt is a sulfate.
6.前記金属塩は、フッ素を含有するカルボン酸の塩であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 6). 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the metal salt is a salt of a carboxylic acid containing fluorine.
7.前記金属塩の対アニオンは、SCN-、NCS-であることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 7). 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the counter anion of the metal salt is SCN − or NCS − .
8.前記金属塩の対アニオンは、下記一般式(1)で表されることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 8). The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein a counter anion of the metal salt is represented by the following general formula (1).
〔式中、R1〜R4はそれぞれ独立に置換基を表す。〕
9.前記金属塩の対アニオンは、ピリジン環、ビピリジン環、ターピリジン環を有するアニオンであることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein, R 1 to R 4 each independently represents a substituent. ]
9. 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the counter anion of the metal salt is an anion having a pyridine ring, a bipyridine ring, and a terpyridine ring.
10.前記金属塩の対アニオンは、下記一般式(2−1)〜(2−5)のいずれかで表されることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 10. 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the counter anion of the metal salt is represented by any one of the following general formulas (2-1) to (2-5).
〔式中、R21はそれぞれ独立に置換基を表し、置換基同士は結合し環を形成してもよい。L1は二価の連結基もしくは直接結合を表し、A-は陰イオンを有する置換基を表す。nまたmは5以下の整数を表し、それぞれ一般式(2−1)において、m+nは1〜5の整数であり、mは少なくとも1である。また、一般式(2−2)〜(2−4)においては、m+nは1〜4の整数を表し、mは少なくとも1である。また、一般式(2−5)においては、m+nは1〜3の整数を表し、mは少なくとも1である。〕
11.前記金属塩の対アニオンは、大環状構造を有するアニオンであることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[Wherein, R 21 each independently represents a substituent, and the substituents may be bonded to form a ring. L 1 represents a divalent linking group or a direct bond, and A − represents a substituent having an anion. n or m represents an integer of 5 or less, and in the general formula (2-1), m + n is an integer of 1 to 5, and m is at least 1. In the general formulas (2-2) to (2-4), m + n represents an integer of 1 to 4, and m is at least 1. In the general formula (2-5), m + n represents an integer of 1 to 3, and m is at least 1. ]
11. 5. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 4, wherein the counter anion of the metal salt is an anion having a macrocyclic structure.
12.前記大環状構造を有するアニオンは、下記一般式(3)で表されることを特徴とする前記11記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 12 12. The organic electroluminescence device according to 11, wherein the anion having a macrocyclic structure is represented by the following general formula (3).
〔式中、nは3以上の整数を表し、Xはそれぞれ独立に酸素原子(−O−)、イオウ原子(−S−)、−N(−L−A-)−を表すが、複数のXのうち少なくとも一つはN−L−A-である。ここで、Lは二価の連結基もしくは直接結合を表し、A-は陰イオンを有する置換基を表す。〕
13.前記金属塩は、アルカリ金属塩、またはアルカリ土類金属塩であることを特徴とする前記1〜12のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
[In the formula, n represents an integer of 3 or more, and X independently represents an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—), —N (—LA — ) — at least one of X is N-L-a - a. Here, L represents a divalent linking group or a direct bond, and A − represents a substituent having an anion. ]
13. 13. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 12, wherein the metal salt is an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt.
14.前記金属塩は、リチウム塩であることを特徴とする前記1〜12のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 14 13. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 12, wherein the metal salt is a lithium salt.
15.前記金属塩は、セシウム塩であることを特徴とする前記1〜12のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 15. 13. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 12, wherein the metal salt is a cesium salt.
16.前記金属塩は、ナトリウム塩であることを特徴とする前記1〜12のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 16. 13. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 12, wherein the metal salt is a sodium salt.
17.前記金属塩は、カルシウム塩であることを特徴とする前記1〜12のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 17. 13. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 12, wherein the metal salt is a calcium salt.
18.前記金属塩を構成する金属イオンの拡散を抑制する、拡散防止層を有することを特徴とする前記1〜17のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 18. 18. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 17, further comprising a diffusion prevention layer that suppresses diffusion of metal ions constituting the metal salt.
19.発光が、リン光発光に基づく発光を含むことを特徴とする前記1〜18のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 19. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 18, wherein the light emission includes light emission based on phosphorescence emission.
20.発光が、少なくとも青色の成分を含んでいることを特徴とする前記1〜19のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 20. The organic electroluminescence device as described in any one of 1 to 19 above, wherein the light emission contains at least a blue component.
21.発光が、基板とは逆の方向から取り出されることを特徴とする前記1〜20のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 21. 21. The organic electroluminescence element according to any one of 1 to 20, wherein light emission is extracted from a direction opposite to the substrate.
22.前記陽極、陰極および有機層は、蒸着法により製造されることを特徴とする前記1〜21のいずれか1項記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 22. The organic electroluminescence device according to any one of 1 to 21, wherein the anode, the cathode, and the organic layer are manufactured by a vapor deposition method.
23.前記1〜22記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を製造する有機エレクトロルミネッセンス素子の製造方法において、金属塩を蒸着する際に、蒸着前にあらかじめ金属塩を予備加熱することを特徴とする有機レクトロルミネッセンス素子の製造方法。 23. In the manufacturing method of the organic electroluminescent element which manufactures the organic electroluminescent element of said 1-22, when metal salt is vapor-deposited, metal salt is pre-heated before vapor deposition of the organic electroluminescent element characterized by the above-mentioned. Production method.
本発明の金属塩を用いることで、駆動電圧低下が低下でき、パワー効率向上が図れると同時に、長期保存時における安定性が向上した安定な有機EL素子をうることが出来る。 By using the metal salt of the present invention, it is possible to obtain a stable organic EL device in which a decrease in driving voltage can be reduced, power efficiency can be improved, and stability during long-term storage is improved.
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail.
本発明は、陽極、陰極、および前記陽極と陰極の間に少なくとも1層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であり、前記有機層の1層に、金属塩を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子である。 The present invention is an organic electroluminescent device having an anode, a cathode, and at least one organic layer between the anode and the cathode, wherein one layer of the organic layer contains a metal salt. It is an organic electroluminescence element.
金属塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が好ましく、特に、リチウム塩、ナトリウム塩、セシウム塩、またカルシウム塩が好ましい。 As the metal salt, an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, or the like is preferable, and a lithium salt, a sodium salt, a cesium salt, or a calcium salt is particularly preferable.
前記参考文献に挙げられるように、金属セシウム等のアルカリ金属、また、例えば、セシウムの塩であるフッ化セシウム、塩化セシウム、フッ化リチウム、フッ化カルシウム等のアルカリ金属塩、またはアルカリ土類金属塩等が混合された有機層を、陽極、陰極、および前記陽極と陰極の間に少なくとも1層以上の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子中に設けることで、キャリアの電極からの有機層への注入の障壁を低下させ、有機EL素子において、駆動電圧の低下をもたらすことができる。 As mentioned in the above-mentioned references, alkali metals such as metal cesium, and alkali metal salts such as cesium fluoride, cesium chloride, lithium fluoride and calcium fluoride, which are salts of cesium, or alkaline earth metals An organic layer mixed with salt or the like is provided in an organic electroluminescence device having an anode, a cathode, and at least one organic layer between the anode and the cathode, so that the carrier electrode to the organic layer is provided. The barrier for injection can be lowered, and the drive voltage can be lowered in the organic EL element.
例えば、金属セシウム、またセシウム塩等が有機化合物に混合されている層が、電子輸送性有機化合物層と陰極の間に、陰極と隣接して挿入されると、これにより、陰極からの電子注入障壁を低下させることができ、これらを有する有機EL素子の駆動電圧が大きく低下する。 For example, when a layer in which metal cesium or a cesium salt is mixed with an organic compound is inserted adjacent to the cathode between the electron transporting organic compound layer and the cathode, this causes electron injection from the cathode. The barrier can be lowered, and the driving voltage of the organic EL element having these can be greatly reduced.
陰極表面における有機物への電子注入過程は、陰極表面での有機物の還元であるため、有機化合物の最低空軌道準位(LUMO)への電子注入であり、これが低いほど陰極から電子が注入されやすい。本発明の有機層に混入、ドーピングされる金属化合物は従って、有機化合物のこの最低空軌道準位(LUMO)を低下させる化合物であればよい。 Since the electron injection process to the organic material on the cathode surface is reduction of the organic material on the cathode surface, it is an electron injection to the lowest unoccupied orbital level (LUMO) of the organic compound. . Therefore, the metal compound mixed and doped in the organic layer of the present invention may be any compound that lowers this lowest orbital level (LUMO) of the organic compound.
これらのエネルギー準位はドープされる金属、金属化合物の種類によって左右され、又、安定な準位であるかどうかも用いる金属化合物の種類で決まってくるものと考えられる。即ち、例えば共蒸着等によって有機化合物中にドープされた金属、或いは金属塩の状態は詳細に知られていないが、その形態により、安定な準位を形成し、効果の持続性が決まるものと考えられる。 These energy levels depend on the type of metal and metal compound to be doped, and are considered to be determined by the type of metal compound used, whether or not it is a stable level. That is, for example, the state of the metal or metal salt doped in the organic compound by co-evaporation or the like is not known in detail, but its form forms a stable level and determines the durability of the effect. Conceivable.
しかしながら、金属セシウムの導入は、発火性が高いため注意を要することや、前記のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の塩の導入は、確かに、駆動電圧の低下をもたらすが、このドーピング効果は、経時で或いは繰り返し使用において低下し、続かないこと、換言すれば、これにより得られる有機EL素子の性能劣化が大きいことが判った。 However, the introduction of metal cesium requires attention because it is highly ignitable, and the introduction of the alkali metal or alkaline earth metal salt certainly leads to a decrease in driving voltage. It has been found that it does not continue to decrease over time or in repeated use, in other words, the performance deterioration of the organic EL element obtained thereby is large.
本発明においては、危険性の高い金属セシウムの使用を避け、危険性の少ない金属塩、好ましくは、アルカリ金属の塩、アルカリ土類金属の塩のなかから、種々の化合物を探索し、特に、これら金属塩について、対アニオンを種々検討することで、前記のキャリア注入障壁の低下効果が大きく、かつ、経時でもこの効果が持続し、劣化が少ない金属塩化合物を見いだしたことに基づくものである。 In the present invention, avoiding the use of high-risk metal cesium, searching for various compounds from metal salts with low risk, preferably alkali metal salts and alkaline earth metal salts, These metal salts are based on the discovery of metal salt compounds that have a large effect on lowering the carrier injection barrier and that are sustained over time and have little deterioration by variously examining counter anions. .
本発明は、これまで知られている前記のキャリア注入障壁の低下効果がある金属塩、特にアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩のなかでも、その効果、又その効果の持続性、安定性において、リチウム塩、ナトリウム塩、セシウム塩、またカルシウム塩の場合に好ましい効果を発揮する。特に、セシウム塩は優れた効果を有する。 The present invention is a metal salt that has a known effect of lowering the carrier injection barrier, particularly alkali metal salts and alkaline earth metal salts. In the case of lithium salt, sodium salt, cesium salt, or calcium salt, a preferable effect is exhibited. In particular, the cesium salt has an excellent effect.
金属塩の場合、セシウム等のアルカリ金属自体とは異なり、空気中でも安定であるため、取り扱いが簡単であり、安全性が高い。 In the case of a metal salt, unlike an alkali metal itself such as cesium, it is stable in the air, so that it is easy to handle and highly safe.
例えば、セシウム塩は、フッ化セシウムについても潮解性が高いが、本発明に係わる対アニオンを有する金属塩についても潮解性があるものが多い、従って、金属塩を蒸着する際には、水分を同時に蒸発させるため、蒸着前にあらかじめ真空槽内で予備加熱することで、金属塩を十分に乾燥することが好ましい。特に、水分量を30ppm以下とすることが好ましい。 For example, cesium salts have high deliquescence properties with respect to cesium fluoride, but many metal salts with counter anions according to the present invention have deliquescence properties. In order to evaporate simultaneously, it is preferable that the metal salt is sufficiently dried by preheating in a vacuum chamber in advance before vapor deposition. In particular, the water content is preferably 30 ppm or less.
乾燥には、真空或いは、減圧下、又常圧において、乾燥機、オーブン等を用いるいことができ、用いる塩により異なるが、40℃〜250℃の範囲で、1秒〜数時間、予備加熱して前記の含水量以下にすることが好ましい。 For drying, a drier, oven or the like can be used under vacuum, reduced pressure, or normal pressure. Depending on the salt used, preheating is performed in the range of 40 ° C. to 250 ° C. for 1 second to several hours. Thus, it is preferable to make the water content or less.
本発明に係わる前記アルカリ金属或いはアルカリ土類金属(特に好ましくは、リチウム、ナトリウム、セシウム、またカルシウム等)の対イオン(カウンターイオン)となるアニオンについて、以下述べる。 The anion that becomes a counter ion of the alkali metal or alkaline earth metal (particularly preferably, lithium, sodium, cesium, calcium, etc.) according to the present invention will be described below.
先ず、本発明に係わる前記アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の対イオンとして好ましいイオンに、硫酸イオン(SO4 2-)がある。例えば、硫酸セシウム等がある。 First, sulfate ions (SO 4 2− ) are preferable ions as the counter ions of the alkali metal or alkaline earth metal according to the present invention. For example, there is cesium sulfate.
その他、金属塩の対アニオンとして、SCN-、NCS-が好ましく、またフッ素を含有するカルボン酸の金属塩が好ましい。 In addition, as the counter anion of the metal salt, SCN − and NCS − are preferable, and a metal salt of a carboxylic acid containing fluorine is preferable.
フッ素を含有するカルボン酸塩とは、カルボン酸を含有する有機酸の置換基の少なくとも一つがフッ素に置き換わっている有機酸であり、例えば、フッ素置換された酢酸(例えばトリフルオロ酢酸など)、フッ素置換されたプロピオン酸、フッ素置換安息香酸(例えばテトラフルオロ安息香酸など)などが挙げられる。例えば、トリフルオロ酢酸セシウム、トリフルオロ酢酸リチウム、テトラフルオロ安息香酸カルシウム等。 The carboxylate containing fluorine is an organic acid in which at least one of the substituents of the organic acid containing carboxylic acid is replaced with fluorine. For example, fluorine-substituted acetic acid (for example, trifluoroacetic acid), fluorine Examples thereof include substituted propionic acid and fluorine-substituted benzoic acid (for example, tetrafluorobenzoic acid). For example, cesium trifluoroacetate, lithium trifluoroacetate, calcium tetrafluorobenzoate and the like.
また、アニオンとして、以下のような有機アニオンが本発明に係わる金属塩の対イオンとして好ましい。 Moreover, as an anion, the following organic anions are preferable as a counter ion of the metal salt concerning this invention.
本発明に係わる金属塩において好ましい対イオンは、前記一般式(1)により表される。 A preferred counter ion in the metal salt according to the present invention is represented by the general formula (1).
前記一般式(1)において、R1〜R4はそれぞれ独立に置換基を表す。 In the general formula (1), R 1 to R 4 each independently represent a substituent.
ここにおいてR1〜R4で表される置換基としては、アルキル基(メチル基、エチル基、i−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、t−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等)、アリール基(フェニル基、ナフチル基、p−トリル基、p−クロロフェニル基等)、ヘテロアリール基(ピロール基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、チエニル基、カルバゾリル基等)、アルケニル基(ビニル基、プロペニル基、スチリル基等)、アルキニル基(エチニル基等)、非芳香族性複素環基(ピロリジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、等)、シリル基(トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等)等が挙げられる。それぞれの置換基はさらに置換基を有していても良い。 Here, the substituent represented by R 1 to R 4 includes an alkyl group (methyl group, ethyl group, i-propyl group, hydroxyethyl group, methoxymethyl group, trifluoromethyl group, t-butyl group, cyclopentyl group). Cyclohexyl group, benzyl group, etc.), aryl group (phenyl group, naphthyl group, p-tolyl group, p-chlorophenyl group etc.), heteroaryl group (pyrrole group, imidazolyl group, pyrazolyl group, pyridyl group, benzimidazolyl group, Benzothiazolyl group, benzoxazolyl group, triazolyl group, oxadiazolyl group, thiadiazolyl group, thienyl group, carbazolyl group etc.), alkenyl group (vinyl group, propenyl group, styryl group etc.), alkynyl group (ethynyl group etc.), non-aromatic Aromatic heterocyclic group (pyrrolidyl group, pyrazolyl group, imidazolyl group) Etc.), a silyl group (trimethylsilyl group, t- butyl dimethyl silyl group, dimethylphenyl silyl group, and a triphenylsilyl group, etc.) and the like. Each substituent may further have a substituent.
この中で好ましいものとしては、アリール基が挙げられる。 Among these, an aryl group is preferable.
一般式(1)で表されるアニオンの代表例を以下に示すが、これらに限定されない。 Although the typical example of the anion represented by General formula (1) is shown below, it is not limited to these.
これらのアニオンを対イオンとするセシウム塩、リチウム塩等は、例えばテトラフェニル硼素ナトリウムを用いて、これを塩交換をすることにより容易に得ることが出来る。 Cesium salts, lithium salts and the like having these anions as counter ions can be easily obtained by salt exchange using, for example, sodium tetraphenylboron.
本発明に係わる金属塩に好ましい別の対アニオンとしては、ピリジン環、また、ビピリジン環、ターピリジン環等の含窒素複素環を構造中に有するアニオンが挙げられる。 As another counter anion preferable for the metal salt according to the present invention, an anion having a pyridine ring, a nitrogen-containing heterocycle such as a bipyridine ring or a terpyridine ring in the structure can be mentioned.
また、含窒素複素環を有する、別の好ましい対アニオンとして前記一般式(2−1)〜(2−5)のいずれかで表されるアニオンが挙げられる。 Another preferred counter anion having a nitrogen-containing heterocycle includes an anion represented by any one of the above general formulas (2-1) to (2-5).
前記一般式(2−1)〜(2−5)において、R21はそれぞれ独立に置換基を表し、置換基同士は結合し環を形成してもよい。L1は二価の連結基もしくは直接結合を表し、A-は陰イオンを有する置換基を表す。 In the general formulas (2-1) to (2-5), R 21 each independently represents a substituent, and the substituents may be bonded to form a ring. L 1 represents a divalent linking group or a direct bond, and A − represents a substituent having an anion.
R21で表される置換基としては、アルキル基(メチル基、エチル基、i−プロピル基、ヒドロキシエチル基、メトキシメチル基、トリフルオロメチル基、t−ブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ベンジル基等)、アリール基(フェニル基、ナフチル基、p−トリル基、p−クロロフェニル基等)、ヘテロアリール基(ピロール基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリジル基、ベンズイミダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、トリアゾリル基、オキサジアゾリル基、チアジアゾリル基、チエニル基、カルバゾリル基等)、アルケニル基(ビニル基、プロペニル基、スチリル基等)、アルキニル基(エチニル基等)、アルキルオキシ基(メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、ブトキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基等)、アルキルチオ基(メチルチオ基、エチルチオ基、i−プロピルキオ基等)、アリールチオ基(フェニルチオ基等)、アミノ基、アルキルアミノ基(ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基等)、アリールアミノ基(アニリノ基、ジフェニルアミノ基等)、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)、シアノ基、ニトロ基、非芳香族性複素環基(ピロリジル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、等)、シリル基(トリメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基等)等が挙げられ、それぞれの置換基はさらに置換基を有していてもよい。 Examples of the substituent represented by R 21 include an alkyl group (methyl group, ethyl group, i-propyl group, hydroxyethyl group, methoxymethyl group, trifluoromethyl group, t-butyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, benzyl group). Group), aryl group (phenyl group, naphthyl group, p-tolyl group, p-chlorophenyl group, etc.), heteroaryl group (pyrrole group, imidazolyl group, pyrazolyl group, pyridyl group, benzimidazolyl group, benzothiazolyl group, benzooxa Zolyl group, triazolyl group, oxadiazolyl group, thiadiazolyl group, thienyl group, carbazolyl group, etc.), alkenyl group (vinyl group, propenyl group, styryl group etc.), alkynyl group (ethynyl group etc.), alkyloxy group (methoxy group, Ethoxy group, i-propoxy group, butoxy group, etc.), ants Ruoxy group (phenoxy group etc.), alkylthio group (methylthio group, ethylthio group, i-propylchio group etc.), arylthio group (phenylthio group etc.), amino group, alkylamino group (dimethylamino group, diethylamino group, ethylmethylamino group) Etc.), arylamino group (anilino group, diphenylamino group etc.), halogen atom (fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom etc.), cyano group, nitro group, non-aromatic heterocyclic group (pyrrolidyl group, Pyrazolyl group, imidazolyl group, etc.), silyl group (trimethylsilyl group, t-butyldimethylsilyl group, dimethylphenylsilyl group, triphenylsilyl group, etc.), etc., and each substituent further has a substituent. May be.
L1で表される2価の連結基としてはアルキレン、アルケニレン等の非芳香族系の2価の連結基、或いは、芳香族系の2価の連結基を表す。非芳香族系の2価の連結基、例えばアルキレンアルケニレン等の基のうち好ましくはアルキレン基であるが、これらは置換されていてもよく、前記置換基として挙げられた基が挙げられるが、好ましくはメチレン、エチレン等の無置換のアルキレン基である。又、これら非芳香族系の置換基、例えばアルキレン等の基は、骨格となる炭素原子が構成するメチレン或いは置換メチレン等の基が酸素原子、硫黄原子或いは窒素原子等のヘテロ原子で置換されたエーテル、チオエーテル、又イミノ構造を有するものであってもよい。 The divalent linking group represented by L 1 represents a non-aromatic divalent linking group such as alkylene or alkenylene, or an aromatic divalent linking group. Of the non-aromatic divalent linking groups, for example, alkylene alkenylene, and the like, an alkylene group is preferable. These may be substituted, and examples include the groups mentioned as the substituent. Is an unsubstituted alkylene group such as methylene or ethylene. In addition, in these non-aromatic substituents, for example, groups such as alkylene, groups such as methylene or substituted methylene constituting the carbon atom forming the skeleton are substituted with hetero atoms such as oxygen atom, sulfur atom or nitrogen atom. It may have ether, thioether, or imino structure.
又、芳香族系の2価の置換基としては同様にフェニレン基、ビフェニレン基等のほか、このような芳香族基が、メチレン、エチレン等のアルキレン基、又前記骨格となるメチレン基等がヘテロ原子により置換されたエーテル、チオエーテル基等を含むアルキレン基、或いは酸素原子、硫黄原子、窒素原子等によりそれぞれエーテル結合、チオエーテル結合、イミノ基等を介してそれぞれ複数連結した基であってもよい。 Similarly, as the aromatic divalent substituent, in addition to a phenylene group, a biphenylene group, and the like, such an aromatic group is an alkylene group such as methylene and ethylene, and a methylene group that forms the skeleton is heterogeneous. It may be an alkylene group substituted with an atom, an alkylene group containing a thioether group or the like, or a group connected by an oxygen atom, a sulfur atom, a nitrogen atom or the like via an ether bond, a thioether bond, an imino group or the like.
また、前記一般式(2−1)〜(2−5)において、A-で表される陰イオンを有する置換基とは、好ましくはカルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基等であり、好ましくはカルボン酸基である。nまたmは5以下の整数を表し、それぞれ一般式(2−1)において、m+nは1〜5の整数であり、mは少なくとも1である。また、一般式(2−2)〜(2−4)においては、m+nは1〜4の整数を表し、mは少なくとも1である。また、一般式(2−5)においては、m+nは1〜3の整数を表し、mは少なくとも1である。 In the general formulas (2-1) to (2-5), the substituent having an anion represented by A − is preferably a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and the like. A carboxylic acid group is preferred. n or m represents an integer of 5 or less, and in the general formula (2-1), m + n is an integer of 1 to 5, and m is at least 1. In the general formulas (2-2) to (2-4), m + n represents an integer of 1 to 4, and m is at least 1. In the general formula (2-5), m + n represents an integer of 1 to 3, and m is at least 1.
これらの含窒素芳香族複素環構造をその部分構造として有するアニオンの具体例としては、以下のものが挙げられる。 Specific examples of anions having these nitrogen-containing aromatic heterocyclic structures as their partial structures include the following.
前記金属塩の更に別の好ましい対アニオンとしては、大環状構造をその構造中に有するアニオンがある。大環状構造を構造中に有するアニオンとしては、前記一般式(3)で表されるものが好ましい。 As another preferred counter anion of the metal salt, there is an anion having a macrocyclic structure in its structure. As the anion having a macrocyclic structure in its structure, those represented by the general formula (3) are preferable.
一般式(3)において、Xはそれぞれ独立に酸素原子(−O−)、イオウ原子(−S−)、−N(−L−A-)−を表すが、複数のXのうち少なくとも一つはN−L−A-である。ここで、Lは二価の連結基もしくは直接結合を表す。A-は陰イオンを有する置換基を表す。 In the general formula (3), each X independently represents an oxygen atom (—O—), a sulfur atom (—S—), or —N (—LA — ) —. the N-L-a - a. Here, L represents a divalent linking group or a direct bond. A − represents a substituent having an anion.
これら大環状構造を有するアニオンは、更に、下記一般式(3−1)、(3−2)により表されるものがより好ましい。 The anions having a macrocyclic structure are more preferably those represented by the following general formulas (3-1) and (3-2).
一般式(3−1)、(3−2)において、nは3以上の整数を表し、A-は陰イオンを有する置換基を表し、また、L2は二価の連結基もしくは直接結合を表す。 In general formulas (3-1) and (3-2), n represents an integer of 3 or more, A − represents a substituent having an anion, and L 2 represents a divalent linking group or a direct bond. To express.
以上一般式(3)、(3−1)、(3−2)における二価の連結基、また、陰イオンを有する置換基は、前記一般紙(2)におけるものと同様である。 As described above, the divalent linking group and the substituent having an anion in the general formulas (3), (3-1), and (3-2) are the same as those in the general paper (2).
以下にこれら大環状構造を有するアニオンについて、その代表的具体例を示すが、本発明はこれにより限定されるものではない。 Typical examples of these anions having a macrocyclic structure are shown below, but the present invention is not limited thereto.
以上により示される本発明に係わる金属塩は、例えば、電子輸送性化合物と混合し電子輸送層と陰極、或いは陰極バッファー層間に新たな混合層を形成したり、また、電荷輸送層、例えば、電子輸送層等に含有させ、電子輸送層を兼ねて形成できる。電子輸送層や、別の有機層にドーピングして混合層を形成する場合、有機層の形成時に、ドープ量に応じ蒸着速度を調整しながら、有機材料とともに共蒸着してやればよい。これらの金属塩のドープ量(ドーパント濃度)は、特に限定はされないが、0.1〜99質量%の範囲であることが好ましい。 The metal salt according to the present invention shown above is mixed with, for example, an electron transporting compound to form a new mixed layer between the electron transport layer and the cathode or the cathode buffer layer, or a charge transport layer such as an electron transport layer. It can be contained in a transport layer or the like and can also serve as an electron transport layer. When a mixed layer is formed by doping an electron transport layer or another organic layer, it may be co-deposited with an organic material while adjusting the deposition rate according to the doping amount when the organic layer is formed. The doping amount (dopant concentration) of these metal salts is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 99% by mass.
0.1質量%未満では、ドーパントの濃度が低すぎ効果が小さく、また、濃度が高すぎても、電極近傍において、電荷を注入されるべき有機化合物の濃度が低くなりすぎてドーピング効果が却って下がってしまう。 If the concentration is less than 0.1% by mass, the dopant concentration is too low and the effect is small, and even if the concentration is too high, the concentration of the organic compound to be injected with charge is too low in the vicinity of the electrode, and the doping effect is rejected. It will go down.
また、本発明の金属塩を含有する有機層の膜厚は、少なくとも20nm以上であることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the film thickness of the organic layer containing the metal salt of the present invention is at least 20 nm or more.
本発明の有機EL素子は、基板上に順に陽極/有機層/陰極を積層した構成の素子であり、金属塩を含有する有機層を電極と有機層の間に有する。例えば、陰極と有機層との間に、金属塩と電荷輸送性有機材料を含む混合層が形成される。勿論陰極、陽極が逆構成となったものでもよい。 The organic EL element of the present invention is an element having a structure in which an anode / organic layer / cathode is sequentially laminated on a substrate, and has an organic layer containing a metal salt between the electrode and the organic layer. For example, a mixed layer containing a metal salt and a charge transporting organic material is formed between the cathode and the organic layer. Of course, the cathode and anode may be reversed.
代表的な具体的層構成としては、
(i)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(ii)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(iii)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
(iv)陽極/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層/陰極
(v)陽極/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
等が挙げられ、ここで、本発明による金属塩を含有する有機層は、例えば、陰極又は陰極バッファー層(電子注入層)と電子輸送層等、有機層との間に設けられ、また金属塩含有層が電子輸送性層や電子注入層の機能を兼ねてもよい。
As a typical specific layer structure,
(I) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (ii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode (iii) Anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron Transport layer / cathode (iv) anode / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode (v) anode / anode buffer layer / hole transport layer / light emitting layer / hole Blocking layer / electron transport layer / cathode buffer layer / cathode, and the like. Here, the organic layer containing the metal salt according to the present invention includes, for example, a cathode or cathode buffer layer (electron injection layer) and an electron transport layer. The metal salt-containing layer may be provided between the organic layer and the electron-transporting layer or the electron-injecting layer.
以下、基板および各層について、詳述する。 Hereinafter, the substrate and each layer will be described in detail.
《金属塩を含有する有機層について》
本発明において、金属塩を含有する有機層(以下混合層ともいう)に含有される金属塩としては、アルカリ金属或いはアルカリ土類金属の前記アニオンを対イオンとする塩である。
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In the present invention, the metal salt contained in the organic layer containing a metal salt (hereinafter also referred to as a mixed layer) is a salt having the anion of alkali metal or alkaline earth metal as a counter ion.
アルカリ金属或いはアルカリ土類金属としては、前記の通りリチウム、セシウム、ナトリウム、カルシウム等が好ましく、これらの金属と、前記対イオンからなる塩が好ましい。 As described above, lithium, cesium, sodium, calcium, and the like are preferable as the alkali metal or alkaline earth metal, and a salt composed of these metals and the counter ion is preferable.
本発明において、これら金属塩は、電子注入の際にエネルギー障壁を低下させる一方、陰極近傍での電子授受を担う有機材料濃度を維持し電子注入効率を上げる観点から、前記の通り、混合層における金属塩濃度として、前記の通り0.1〜99.0質量%であることが好ましく、1.0〜80.0質量%であることが更に好ましい。 In the present invention, these metal salts lower the energy barrier during electron injection, while maintaining the concentration of the organic material responsible for electron transfer near the cathode and increasing the electron injection efficiency, as described above, in the mixed layer. As described above, the metal salt concentration is preferably 0.1 to 99.0% by mass, and more preferably 1.0 to 80.0% by mass.
特にセシウム塩の場合、電子輸送性有機材料との質量比は、0.1:99.9〜99:1が好ましく、1:99〜80:20がより好ましい。 In particular, in the case of a cesium salt, the mass ratio with respect to the electron transporting organic material is preferably 0.1: 99.9 to 99: 1, and more preferably 1:99 to 80:20.
また、これら混合層の厚みは、特に限定されないが、均一な膜の形成や駆動電圧を下げる上で、少なくとも20nm以上であることが好ましく、20nm〜80nmが特に好ましい。 Further, the thickness of the mixed layer is not particularly limited, but is preferably at least 20 nm or more and particularly preferably 20 nm to 80 nm in order to form a uniform film and reduce the driving voltage.
混合層に含有させる電子輸送性有機材料は、陰極から注入される電子を受け取り、電子を輸送する機能を有しているものであればよい。混合層とは別にさらに電子輸送性層や電子注入性層を設けてもよい。 The electron transporting organic material contained in the mixed layer may be any material that has a function of receiving electrons injected from the cathode and transporting the electrons. In addition to the mixed layer, an electron transporting layer or an electron injecting layer may be further provided.
電子輸送性有機材料として金属ドーピング層に使用できる有機化合物としては、公知のものを用いることができ、特に限定はないが、p−テルフェニルやクアテルフェニルなどの多環化合物およびそれらの誘導体、ナフタレン、テトラセン、ピレン、コロネン、クリセン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ナフタセン、フェナントレンなどの縮合多環炭化水素化合物及びそれらの誘導体、フェナントロリン、バソフェナントロリン、フェナントリジン、アクリジン、キノリン、キノキサリン、フェナジンなどの縮合複素環化合物およびそれらの誘導体や、フルオロセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、オキシン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、キナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体、また、特開昭63−295695号公報、特開平8−22557号公報、特開平8−81472号公報、特開平5−9470号公報、特開平5−17764号公報に開示されている金属キレート錯体化合物、特に金属キレート化オキサノイド化合物では、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム、ビス(8−キノリノラト)マグネシウム、ビス[ベンゾ(f)−8−キノリノラト]亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム、トリス(8−キノリノラト)インジウム、トリス(5−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム、8−キノリノラトリチウム、トリス(5−クロロ−8−キノリノラト)ガリウム、ビス(5−クロロ−8−キノリノラト)カルシウムなどの8−キノリノラトあるいはその誘導体を配位子として少なくとも一つ有する金属錯体が好適に使用される。 As an organic compound that can be used in the metal doping layer as an electron transporting organic material, known compounds can be used, and there are no particular limitations, but polycyclic compounds such as p-terphenyl and quaterphenyl and derivatives thereof, Condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, tetracene, pyrene, coronene, chrysene, anthracene, diphenylanthracene, naphthacene, phenanthrene and their derivatives, phenanthroline, bathophenanthroline, phenanthridine, acridine, quinoline, quinoxaline, phenazine, etc. Heterocyclic compounds and their derivatives, fluorescein, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, perinone, phthaloperinone, naphthaloperinone, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, oxadi Sol, aldazine, bisbenzoxazoline, bisstyryl, pyrazine, cyclopentadiene, oxine, aminoquinoline, imine, diphenylethylene, vinylanthracene, diaminocarbazole, pyran, thiopyran, polymethine, merocyanine, quinacridone, rubrene, and their derivatives, and also JP-A 63-295695, JP-A 8-22557, JP-A 8-81472, JP-A-5-9470, and JP-A-5-17764. Especially for metal chelated oxanoid compounds, tris (8-quinolinolato) aluminum, bis (8-quinolinolato) magnesium, bis [benzo (f) -8-quinolinolato] zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolato) al Ni, tris (8-quinolinolato) indium, tris (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum, 8-quinolinolatolithium, tris (5-chloro-8-quinolinolato) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinolato) ) A metal complex having at least one 8-quinolinolato such as calcium or a derivative thereof as a ligand is preferably used.
その他、特開平5−202011号公報、特開平7−179394号公報、特開平7−278124号公報、特開平7−228579号公報に開示されているオキサジアゾール類、特開平7−157473号公報に開示されているトリアジン類、特開平6−203963号公報に開示されているスチルベン誘導体およびジスチリルアリーレン誘導体、特開平6−132080号公報や特開平6−88072号公報に開示されているスチリル誘導体、特開平6−100857号公報や特開平6−207170号公報に開示されているジオレフィン誘導体も好ましい。 In addition, oxadiazoles disclosed in JP-A-5-202011, JP-A-7-179394, JP-A-7-278124, JP-A-7-228579, JP-A-7-157473 Triazines disclosed in JP-A-6-203963, stilbene derivatives and distyrylarylene derivatives disclosed in JP-A-6-203963, styryl derivatives disclosed in JP-A-6-132080 and JP-A-6-88072 The diolefin derivatives disclosed in JP-A-6-1000085 and JP-A-6-207170 are also preferred.
さらに、ベンゾオキサゾール系、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系などの化合物も使用でき、例えば、特開昭59−194393号公報に開示されているものが挙げられる。 Furthermore, compounds such as benzoxazole, benzothiazole, and benzimidazole can also be used, and examples thereof include those disclosed in JP-A-59-194393.
その他、例えば欧州特許第0373582号明細書に開示されているジスチリルベンゼン系化合物、また、特開平2−252793号公報に開示されているジスチリルピラジン誘導体も金属ドーピング層として用いることができる。 In addition, for example, a distyrylbenzene compound disclosed in European Patent No. 0373582 and a distyrylpyrazine derivative disclosed in JP-A-2-252793 can also be used as the metal doping layer.
その他、欧州特許第388768号明細書や特開平3−231970号公報に開示されている1,4−フェニレンジメチリディン、4,4′−(2,2−ジ−t−ブチルフェニルビニル)ビフェニル、等のジメチリディン、ビフェニル誘導体を発光層、電子輸送層、金属ドーピング層の材料として用いることもできる。更に、特開平6−49079 号公報、特開平6−293778号公報に開示されているシラナミン誘導体、特開平6−279322号公報、特開平6−279323号公報に開示されている多官能スチリル化合物、特開平6−206865号公報に開示されているアントラセン化合物、特開平6−145146号公報に開示されているオキシネイト誘導体、特開平4−96990 号公報に開示されているテトラフェニルブタジエン化合物、特開平3−296595号公報に開示されている有機三官能化合物、さらには、特開平2−191694号公報に開示されているクマリン誘導体、特開平2−196885号公報に開示されているペリレン誘導体、特開平2−255789号に開示されているナフタレン誘導体、特開平2−289676号及び特開平2−88689 号公報に開示されているフタロペリノン誘導体、特開平2−250292号公報に開示されているスチリルアミン誘導体などが挙げられる。 In addition, 1,4-phenylenedimethylidin and 4,4 ′-(2,2-di-t-butylphenylvinyl) biphenyl disclosed in European Patent No. 388768 and JP-A-3-231970 are disclosed. Dimethylidin and biphenyl derivatives such as can be used as materials for the light-emitting layer, the electron transport layer, and the metal doping layer. Further, silanamine derivatives disclosed in JP-A-6-49079, JP-A-6-293778, polyfunctional styryl compounds disclosed in JP-A-6-279322, JP-A-6-279323, Anthracene compounds disclosed in JP-A-6-206865, oxynate derivatives disclosed in JP-A-6-145146, tetraphenylbutadiene compounds disclosed in JP-A-4-96990, JP-A-3 Organic trifunctional compounds disclosed in JP-A-296595, coumarin derivatives disclosed in JP-A-2-191694, perylene derivatives disclosed in JP-A-2-19685, and JP-A-2 Naphthalene derivatives disclosed in JP-A-255789, JP-A-2-28967 6 and phthaloperinone derivatives disclosed in JP-A-2-88689, and styrylamine derivatives disclosed in JP-A-2-250292.
その他、特開平6−107648号公報や特開平6−92947号公報に開示されているオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、メタロフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾール等を配位子とする金属錯体、アニリン共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等、従来有機EL素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いることができる。 In addition, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, fluorenone derivatives, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives, diphenylquinone derivatives, thiols disclosed in JP-A-6-107648 and JP-A-6-92947 Metals having pyran dioxide derivatives, carbodiimide derivatives, fluorenylidenemethane derivatives, distyrylpyrazine derivatives, heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as naphthaleneperylene, phthalocyanine derivatives, metallophthalocyanines, benzoxazoles and benzothiazoles as ligands Conductive polymers such as complexes, aniline copolymers, thiophene oligomers, polythiophenes, polythiophene derivatives, polyphenylene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyfluorene derivatives, etc. It may be a known which are used in the production of conventional organic EL devices as appropriate.
また、本発明に係わる金属塩化合物を含有する有機層には、本発明に係わる金属塩のほか、更にセシウム等のアルカリ金属がドーピングされていてもよく、単独で金属がドープされる場合よりも、安定したドーピング効果を得ることができる。 In addition to the metal salt according to the present invention, the organic layer containing the metal salt compound according to the present invention may be further doped with an alkali metal such as cesium or more than when the metal is doped alone. A stable doping effect can be obtained.
本発明の有機EL素子のその他の構成層について更に説明する。 Other constituent layers of the organic EL device of the present invention will be further described.
《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。更に膜厚は材料にもよるが、通常10nm〜1000nm、好ましくは10nm〜200nmの範囲で選ばれる。
"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 nm to 1000 nm, preferably 10 nm 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。
"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.
また、陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm〜5μm、好ましくは50〜200nmの範囲で選ばれる。尚、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が、透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。 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 5 μm, preferably 50 to 200 nm. In order to transmit the emitted light, if either the anode or the cathode of the organic EL element is transparent or translucent, the light emission luminance is improved, which is convenient.
また、陰極に上記金属を1〜20nmの膜厚で作製した後に、陽極の説明で挙げた導電性透明材料をその上に作製することで、透明または半透明の陰極を作製することができ、これを応用することで陽極と陰極の両方が透過性を有する素子を作製することができる。 Moreover, after producing the said metal with a film thickness of 1-20 nm on a cathode, a transparent or semi-transparent cathode can be produced by producing the electroconductive transparent material quoted by description of the anode on it, By applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be manufactured.
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、阻止層、電子輸送層等について説明する。 Next, an injection layer, a blocking layer, an electron transport layer and the like 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, exists between the anode and the light emitting layer or the hole transport layer, and between the cathode and the light emitting layer or the electron transport layer. You may let them.
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 reduce drive voltage and improve light emission luminance. “Organic EL element and its forefront of industrialization (issued by NTT Corporation on November 30, 1998) 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。上記バッファー層(注入層)はごく薄い膜であることが望ましく、素材にもよるが、その膜厚は0.1nm〜5μmの範囲が好ましい。 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. . The buffer layer (injection layer) is desirably a very thin film, and although it depends on the material, the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 μm.
《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば特開平11−204258号公報、同11−204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
<Blocking layer: hole blocking layer, electron blocking layer>
In addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film, it is provided as necessary. For example, as described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization” (issued on November 30, 1998 by NTS Corporation). 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正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。 The hole blocking layer is an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons but has a very small ability to transport holes, and blocks holes while transporting electrons. Thus, the probability of recombination of electrons and holes can be improved.
本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられている。 The hole blocking layer of the organic EL device of the present invention is provided adjacent to the light emitting layer.
本発明では、正孔阻止層の正孔阻止材料として前述した本発明に係る化合物を含有させることが好ましい。これにより、より一層発光効率の高い有機EL素子とすることができる。更に、より一層長寿命化させることができる。 In this invention, it is preferable to contain the compound which concerns on this invention mentioned above as a hole blocking material of a hole blocking layer. Thereby, it can be set as an organic EL element with much higher luminous efficiency. Furthermore, the lifetime can be further increased.
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.
《発光層》
発光層は、蛍光発光性化合物および/または燐光発光性化合物を含有し、陰極あるいは陽極層側から発光が取り出される。各層に用いる化合物の具体例については、例えば「月刊ディスプレイ」1998年10月号別冊の「有機ELディスプレイ」(テクノタイムズ社)等に記載されている。
<Light emitting layer>
The light emitting layer contains a fluorescent compound and / or a phosphorescent compound, and light emission is extracted from the cathode or anode layer side. Specific examples of the compound used for each layer are described in, for example, “Monthly Display” October 1998 issue “Organic EL Display” (Techno Times).
本発明に係る発光層は、電極または電子輸送層、正孔輸送層から注入されてくる電子及び正孔が再結合して発光する層であり、発光する部分は発光層の層内であっても発光層と隣接層との界面であってもよい。 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 be the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
発光層には、公知のものを用いることができ、特に限定はないが、p−テルフェニルやクアテルフェニルなどの多環化合物およびそれらの誘導体、ナフタレン、テトラセン、ピレン、コロネン、クリセン、アントラセン、ジフェニルアントラセン、ナフタセン、フェナントレンなどの縮合多環炭化水素化合物及びそれらの誘導体、フェナントロリン、バソフェナントロリン、フェナントリジン、アクリジン、キノリン、キノキサリン、フェナジンなどの縮合複素環化合物およびそれらの誘導体や。フルオロセイン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ペリノン、フタロペリノン、ナフタロペリノン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、オキサジアゾール、アルダジン、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、ピラジン、シクロペンタジエン、オキシン、アミノキノリン、イミン、ジフェニルエチレン、ビニルアントラセン、ジアミノカルバゾール、ピラン、チオピラン、ポリメチン、メロシアニン、キナクリドン、ルブレン等およびそれらの誘導体、また、特開昭63−295695号公報、特開平8−22557号公報、特開平8−81472号公報、特開平5−9470号公報、特開平5−17764号公報に開示されている金属キレート錯体化合物、特に金属キレート化オキサノイド化合物では、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム、ビス(8−キノリノラト)マグネシウム、ビス[ベンゾ(f)−8−キノリノラト]亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム、トリス(8−キノリノラト)インジウム、トリス(5−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム、8−キノリノラトリチウム、トリス(5−クロロ−8−キノリノラト)ガリウム、ビス(5−クロロ−8−キノリノラト)カルシウムなどの8−キノリノラトあるいはその誘導体を配位子として少なくとも一つ有する金属錯体等、その他、特開平5−202011号公報、特開平7−179394号公報、特開平7−278124号公報、特開平7−228579号公報に開示されているオキサジアゾール類、特開平7−157473号公報に開示されているトリアジン類、特開平6−203963号公報に開示されているスチルベン誘導体およびジスチリルアリーレン誘導体、特開平6−132080号公報や特開平6−88072号公報に開示されているスチリル誘導体、特開平6−100857号公報や特開平6−207170号公報に開示されているジオレフィン誘導体も、さらに、ベンゾオキサゾール系、ベンゾチアゾール系、ベンゾイミダゾール系などの化合物も使用でき、例えば、特開昭59−194393号公報に開示されているものが挙げられる。 A known material can be used for the light emitting layer, and there is no particular limitation, but polycyclic compounds such as p-terphenyl and quaterphenyl and derivatives thereof, naphthalene, tetracene, pyrene, coronene, chrysene, anthracene, Condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as diphenylanthracene, naphthacene, and phenanthrene and derivatives thereof; condensed heterocyclic compounds such as phenanthroline, bathophenanthroline, phenanthridine, acridine, quinoline, quinoxaline, and phenazine; and derivatives thereof. Fluorescein, perylene, phthaloperylene, naphthaloperylene, perinone, phthaloperinone, naphthaloperinone, diphenylbutadiene, tetraphenylbutadiene, oxadiazole, aldazine, bisbenzoxazoline, bisstyryl, pyrazine, cyclopentadiene, oxine, aminoquinoline, imine, diphenylethylene, Vinylanthracene, diaminocarbazole, pyran, thiopyran, polymethine, merocyanine, quinacridone, rubrene and the like, and derivatives thereof, and JP-A 63-295695, JP-A 8-22557, JP-A 8-81472, In the metal chelate complex compounds disclosed in JP-A-5-9470 and JP-A-5-17764, particularly metal chelated oxanoid compounds, (8-quinolinolato) aluminum, bis (8-quinolinolato) magnesium, bis [benzo (f) -8-quinolinolato] zinc, bis (2-methyl-8-quinolinolato) aluminum, tris (8-quinolinolato) indium, tris 8-quinolinolato or derivatives thereof such as (5-methyl-8-quinolinolato) aluminum, 8-quinolinolatolithium, tris (5-chloro-8-quinolinolato) gallium, bis (5-chloro-8-quinolinolato) calcium A metal complex having at least one ligand as a ligand is disclosed in JP-A-5-202011, JP-A-7-179394, JP-A-7-278124, and JP-A-7-228579. Oxadiazoles, disclosed in JP-A-7-157473 Triazines, stilbene derivatives and distyrylarylene derivatives disclosed in JP-A-6-203963, styryl derivatives disclosed in JP-A-6-132080 and JP-A-6-88072, and JP-A-6 The diolefin derivatives disclosed in JP-A No. 000085 and JP-A-6-207170 can be used in addition to compounds such as benzoxazole, benzothiazole, and benzimidazole, for example, JP-A-59-194393. The thing currently indicated by gazette gazette is mentioned.
その他、例えば欧州特許第0373582号明細書に開示されているジスチリルベンゼン系化合物、また、特開平2−252793号公報に開示されているジスチリルピラジン誘導体も金属ドーピング層として用いることができる。また、欧州特許第388768号明細書や特開平3−231970号公報に開示されている1,4−フェニレンジメチリディン、4,4′−(2,2−ジ−t−ブチルフェニルビニル)ビフェニル、等のジメチリディン、ビフェニル誘導体、更に、特開平6−49079号公報、特開平6−293778号公報に開示されているシラナミン誘導体、特開平6−279322号公報、特開平6−279323号公報に開示されている多官能スチリル化合物、特開平6−206865号公報に開示されているアントラセン化合物、特開平6−145146号公報に開示されているオキシネイト誘導体、特開平4−96990号公報に開示されているテトラフェニルブタジエン化合物、特開平3−296595号公報に開示されている有機三官能化合物、さらには、特開平2−191694号公報に開示されているクマリン誘導体、特開平2−196885号公報に開示されているペリレン誘導体、特開平2−255789号に開示されているナフタレン誘導体、特開平2−289676号及び特開平2−88689 号公報に開示されているフタロペリノン誘導体、特開平2−250292号公報に開示されているスチリルアミン誘導体などが挙げられる。その他、特開平6−107648号公報や特開平6−92947号公報に開示されているオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド誘導体、フルオレニリデンメタン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン誘導体、メタロフタロシアニン、ベンゾオキサゾールやベンゾチアゾール等を配位子とする金属錯体、アニリン共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等、従来有機EL素子の作製に使用されている公知のものを適宜用いることができる。 In addition, for example, a distyrylbenzene compound disclosed in European Patent No. 0373582 and a distyrylpyrazine derivative disclosed in JP-A-2-252793 can also be used as the metal doping layer. Further, 1,4-phenylenedimethylidin and 4,4 ′-(2,2-di-t-butylphenylvinyl) biphenyl disclosed in European Patent No. 388768 and JP-A-3-231970 are disclosed. Dimethylidin and biphenyl derivatives such as JP-A-6-49079, silanamine derivatives disclosed in JP-A-6-293778, JP-A-6-279322, and JP-A-6-279323. Polyfunctional styryl compounds, anthracene compounds disclosed in JP-A-6-206865, oxynate derivatives disclosed in JP-A-6-145146, and JP-A-4-96990 Tetraphenylbutadiene compound, organic trifunctionalization disclosed in JP-A-3-296595 And further, a coumarin derivative disclosed in JP-A-2-191694, a perylene derivative disclosed in JP-A-2-19685, a naphthalene derivative disclosed in JP-A-2-255789, Examples thereof include phthaloperinone derivatives disclosed in Kaihei 2-289676 and JP-A-2-88689, and styrylamine derivatives disclosed in JP-A-2-250292. In addition, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, oxazole derivatives, fluorenone derivatives, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives, diphenylquinone derivatives, thiols disclosed in JP-A-6-107648 and JP-A-6-92947 Metals having pyran dioxide derivatives, carbodiimide derivatives, fluorenylidenemethane derivatives, distyrylpyrazine derivatives, heterocyclic tetracarboxylic acid anhydrides such as naphthaleneperylene, phthalocyanine derivatives, metallophthalocyanines, benzoxazoles and benzothiazoles as ligands Conductive polymers such as complexes, aniline copolymers, thiophene oligomers, polythiophenes, polythiophene derivatives, polyphenylene derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyfluorene derivatives, etc. It may be a known which are used in the production of conventional organic EL devices as appropriate.
(ホスト化合物)
しかしながら、本発明の有機EL素子の発光層には、以下に示す、ホスト化合物とリン光性化合物(リン光発光性化合物ともいう)が含有されることが好ましく、リン光性化合物を用いることにより、一層発光効率を高くすることができる。
(Host compound)
However, the light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains a host compound and a phosphorescent compound (also referred to as a phosphorescent compound) shown below, and by using a phosphorescent compound. Further, the luminous efficiency can be further increased.
本発明においてホスト化合物とは、発光層に含有される化合物のうちで室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.01未満の化合物と定義される。 In the present invention, the host compound is defined as a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission of less than 0.01 at room temperature (25 ° C.) among compounds contained in the light emitting layer.
本発明では、更に、公知のホスト化合物を複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種もちいることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。また、リン光性化合物を複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。リン光性化合物の種類、ドープ量を調整することで白色発光が可能であり、照明、バックライトへの応用もできる。 In the present invention, a plurality of known host compounds may be used in combination. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient. In addition, by using a plurality of phosphorescent compounds, it is possible to mix different light emission, thereby obtaining an arbitrary emission color. White light emission is possible by adjusting the kind of phosphorescent compound and the amount of doping, and can also be applied to illumination and backlight.
ホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、かつ、発光の長波長化を防ぎ、なおかつ高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。本発明に用いられるホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載されている化合物が挙げられる。 As the host compound, a compound that has a hole transporting ability and an electron transporting ability, prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is preferable. Specific examples of the host compound used in the present invention include compounds described in the following documents.
特開2001−257076号公報、同2002−308855号公報、同2001−313179号公報、同2002−319491号公報、同2001−357977号公報、同2002−334786号公報、同2002−8860号公報、同2002−334787号公報、同2002−15871号公報、同2002−334788号公報、同2002−43056号公報、同2002−334789号公報、同2002−75645号公報、同2002−338579号公報、同2002−105445号公報、同2002−343568号公報、同2002−141173号公報、同2002−352957号公報、同2002−203683号公報、同2002−363227号公報、同2002−231453号公報、同2003−3165号公報、同2002−234888号公報、同2003−27048号公報、同2002−255934号公報、同2002−260861号公報、同2002−280183号公報、同2002−299060号公報、同2002−302516号公報、同2002−305083号公報、同2002−305084号公報、同2002−308837号公報等。 JP 2001-257076 A, JP 2002-308855 A, JP 2001-313179 A, 2002-319491, 2001-357777, 2002-334786, 2002-8860, 2002-334787, 2002-15871, 2002-334788, 2002-43056, 2002-334789, 2002-75645, 2002-338579, 2002-105445 gazette, 2002-343568 gazette, 2002-141173 gazette, 2002-352957 gazette, 2002-203683 gazette, 2002-363227 gazette, 2002-231453 gazette, No. 003-3165, No. 2002-234888, No. 2003-27048, No. 2002-255934, No. 2002-286061, No. 2002-280183, No. 2002-299060, No. 2002. -302516, 2002-305083, 2002-305084, 2002-308837, and the like.
また、発光層は、ホスト化合物として更に蛍光極大波長を有するホスト化合物を含有していてもよい。この場合、他のホスト化合物とリン光性化合物から蛍光性化合物へのエネルギー移動で、有機EL素子としての電界発光は蛍光極大波長を有する他のホスト化合物からの発光も得られる。蛍光極大波長を有するホスト化合物として好ましいのは、溶液状態で蛍光量子収率が高いものである。ここで、蛍光量子収率は10%以上、特に30%以上が好ましい。具体的な蛍光極大波長を有するホスト化合物としては、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等が挙げられる。蛍光量子収率は、前記第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。 Moreover, the light emitting layer may contain the host compound which has a fluorescence maximum wavelength further as a host compound. In this case, the energy transfer from the other host compound and the phosphorescent compound to the fluorescent compound allows electroluminescence as an organic EL element to be emitted from the other host compound having a fluorescence maximum wavelength. A host compound having a fluorescence maximum wavelength is preferably a compound having a high fluorescence quantum yield in a solution state. Here, the fluorescence quantum yield is preferably 10% or more, particularly preferably 30% or more. Specific host compounds having a maximum fluorescence wavelength include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, and pyrylium dyes. Perylene dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and the like. The fluorescence quantum yield can be measured by the method described in 362 (1992, Maruzen) of Spectroscopic II of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7.
(リン光性化合物(リン光発光性化合物))
発光層に使用される材料(以下、発光材料という)としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光性化合物を含有することが好ましい。これにより、より発光効率の高い有機EL素子とすることができる。
(Phosphorescent compound (phosphorescent compound))
The material used for the light emitting layer (hereinafter referred to as the light emitting material) preferably contains a phosphorescent compound at the same time as the host compound. Thereby, it can be set as an organic EL element with higher luminous efficiency.
本発明に係るリン光性化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物である。リン光量子収率は好ましくは0.1以上である。 The phosphorescent compound according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed, is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and has a phosphorescence quantum yield of 0.2 at 25 ° C. 01 or more compounds. The phosphorescence quantum yield is 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よい。 The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of the Fourth Edition Experimental Chemistry Course 7. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence quantum yield used in the present invention only needs to achieve the above phosphorescence quantum yield in any solvent.
リン光性化合物の発光は、原理としては2種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光性化合物に移動させることでリン光性化合物からの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光性化合物上でキャリアの再結合が起こりリン光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型であるが、いずれの場合においても、リン光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。 There are two types of light emission of phosphorescent compounds in principle. One is the recombination of carriers on the host compound to which carriers are transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is phosphorescent. Energy transfer type to obtain light emission from the phosphorescent compound by transferring to the compound, the other is that the phosphorescent compound becomes a carrier trap, carrier recombination occurs on the phosphorescent compound, and from the phosphorescent compound In any case, the excited state energy of the phosphorescent compound is lower than the excited state energy of the host compound.
リン光性化合物は、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。 The phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of the organic EL device.
本発明で用いられるリン光性化合物としては、好ましくは元素周期表で第8族〜第10族の少なくとも一つの金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくは、イリジウム化合物、オスミウム化合物、または白金化合物(白金錯体系化合物)、希土類錯体であり、中でも最も好ましいのはイリジウム化合物である。
The phosphorescent compound used in the present invention is preferably a complex compound containing at least one metal of Group 8 to
以下に、リン光性化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。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。 Although the specific example of a phosphorescent compound is shown below, this invention is not limited to these. These compounds are described, for example, in Inorg. Chem. 40, 1704-1711, and the like.
本発明においては、リン光性化合物のリン光発光極大波長としては特に制限されるものではなく、原理的には、中心金属、配位子、配位子の置換基等を選択することで得られる発光波長を変化させることができるが、リン光性化合物のリン光発光波長が380nm〜480nmにリン光発光の極大波長を有することが好ましい。このような青色リン光発光の有機EL素子や、白色リン光発光の有機EL素子で、より一層発光効率を高めることができる。 In the present invention, the phosphorescent maximum wavelength of the phosphorescent compound is not particularly limited. In principle, the phosphorescent compound can be obtained by selecting a central metal, a ligand, a ligand substituent, and the like. However, it is preferable that the phosphorescent compound has a maximum phosphorescence emission wavelength of 380 nm to 480 nm. With such a blue phosphorescent organic EL element and a white phosphorescent organic EL element, the luminous efficiency can be further increased.
本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS−1000(ミノルタ製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。 The light emission color of the organic EL device of the present invention and the compound according to the present invention is shown in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Science Handbook” (edited by the Japan Color Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by the color when the result measured with the total CS-1000 (manufactured by Minolta) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
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、インクジェット法等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、好ましくは5nm〜200nmの範囲で選ばれる。この発光層は、これらのリン光性化合物やホスト化合物が1種または2種以上からなる一層構造であってもよいし、あるいは、同一組成または異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。 The 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, an LB method, or an ink jet method. Although the film thickness as a light emitting layer does not have a restriction | limiting in particular, Usually, 5 nm-5 micrometers, Preferably it is chosen in the range of 5 nm-200 nm. The light emitting layer may have a single layer structure in which these phosphorescent compounds and host compounds are composed of one or more kinds, or may have a laminated structure composed of a plurality of layers having the same composition or different compositions. Good.
《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。正孔輸送層は単層また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.
本発明に係る正孔輸送材料として、有機EL素子の外部取り出し量子効率の向上、発光寿命の長寿命化等の観点から、上記の一般式(1)〜(5)のいずれか一つの化合物が好ましく用いられる。 As the hole transport material according to the present invention, from the viewpoints of improving the external extraction quantum efficiency of the organic EL element, extending the emission lifetime, and the like, any one of the compounds represented by the general formulas (1) to (5) is provided. Preferably used.
更には、従来知られている公知の正孔輸送材料、正孔の電荷注入輸送材料として慣用されているもの材料、正孔注入層、正孔輸送層に使用される公知の材料等を併用してもよく、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、ピラゾリン誘導体およ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。さらに、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物およ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併用することもできる。 Further, a known hole transport material known in the art, a material commonly used as a hole charge injecting and transporting material, a known material used for a hole injecting layer and a hole transporting layer, etc. are used in combination. 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, Examples thereof include hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers. Furthermore, a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound, and a styrylamine compound, especially an aromatic tertiary amine compound can be used in combination.
芳香族第三級アミン化合物およ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;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 ' Di (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-diphenylaminostilbene; N-phenylcarbazole, as well as two 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-4-3086 4,4 ', 4 "-tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 8 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.
さらに、本発明においては、正孔輸送材料のリン光0−0バンドが480nm以下であることが好ましく、これにより、より一層高い発光輝度および優れた量子効率、さらにはより一層高い耐久性を有し、とくに発光初期における輝度低下の小さい有機エレクトロルミネッセンス素子、およびそれを具備してなる表示装置もしくは照明装置を提供することである。 Further, in the present invention, it is preferable that the phosphorescence 0-0 band of the hole transport material is 480 nm or less, so that it has higher emission luminance, excellent quantum efficiency, and even higher durability. In particular, it is to provide an organic electroluminescence element having a small luminance drop in the early stage of light emission, and a display device or illumination device comprising the same.
本発明におけるリン光スペクトルの0−0バンドの測定方法について説明する。 A method for measuring the 0-0 band of the phosphorescence spectrum in the present invention will be described.
まず、リン光スペクトルの測定方法について説明する。 First, a method for measuring a phosphorescence spectrum will be described.
測定する化合物を、よく脱酸素されたエタノール/メタノール=4/1(vol/vol)の混合溶媒に溶かし、リン光測定用セルに入れた後液体窒素温度77°Kで励起光を照射し、励起光照射後100msでの発光スペクトルを測定する。リン光は蛍光に比べ発光寿命が長いため、100ms後に残存する光はほぼリン光であると考えることができる。 The compound to be measured was dissolved in a well-deoxygenated mixed solvent of ethanol / methanol = 4/1 (vol / vol), put into a phosphorescence measurement cell, and irradiated with excitation light at a liquid nitrogen temperature of 77 ° K. The emission spectrum at 100 ms after the excitation light irradiation is measured. Since phosphorescence has a longer emission lifetime than fluorescence, it can be considered that light remaining after 100 ms is almost phosphorescence.
なお、リン光寿命が100msより短い化合物に対しては遅延時間を短くして測定しても構わないが、蛍光と区別できなくなるほど遅延時間を短くしてしまうとリン光と蛍光が分離できないので問題となるため、その分離が可能な遅延時間を選択する必要がある。 For compounds with a phosphorescence lifetime shorter than 100 ms, measurement may be performed with a shorter delay time, but phosphorescence and fluorescence cannot be separated if the delay time is shortened so that it cannot be distinguished from fluorescence. Since this is a problem, it is necessary to select a delay time that can be separated.
また、上記溶剤系で溶解できない化合物については、その化合物を溶解しうる任意の溶剤を使用してもよい(実質上、上記測定法ではリン光波長の溶媒効果はごくわずかなので問題ない)。 In addition, for a compound that cannot be dissolved in the solvent system, any solvent that can dissolve the compound may be used (substantially, the solvent effect of the phosphorescence wavelength is negligible in the above measurement method).
次に0−0バンドの求め方であるが、本発明においては、上記測定法で得られたリン光スペクトルチャートのなかで最も短波長側に現れる発光極大波長をもって0−0バンドと定義する。 Next, the 0-0 band is determined. In the present invention, the emission maximum wavelength that appears on the shortest wavelength side in the phosphorescence spectrum chart obtained by the above-described measurement method is defined as the 0-0 band.
リン光スペクトルは通常強度が弱いことが多いため、拡大するとノイズとピークの判別が難しくなるケースがある。このような場合には定常光スペクトルを拡大し、励起光照射後100ms後の発光スペクトル(便宜上これをリン光スペクトルと言う)と重ねあわせリン光スペクトルに由来する定常光スペクトル部分からピーク波長を読みとることで決定することができる。また、リン光スペクトルをスムージング処理することでノイズとピークを分離しピーク波長を読みとることもできる。なお、スムージング処理としては、Savitzky&Golayの平滑化法等を適用することができる。
Since the phosphorescence spectrum usually has a low intensity, when it is enlarged, it may be difficult to distinguish between noise and peak. In such a case, the steady light spectrum is enlarged, and the peak wavelength is read from the portion of the steady light spectrum derived from the phosphorescence spectrum by superimposing it with the
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、転写法、印刷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 is 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, an LB method, a transfer method, or a printing method. be able to. 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。電子輸送層は単層また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、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、例えば、ニトロ置換フルオレン誘導体、ジフェニルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、カルボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン及びアントロン誘導体、オキサジアゾール誘導体等が挙げられる。更に、上記オキサジアゾール誘導体において、オキサジアゾール環の酸素原子を硫黄原子に置換したチアジアゾール誘導体、電子吸引基として知られているキノキサリン環を有するキノキサリン誘導体も、電子輸送材料として用いることができる。 Conventionally, in the case of a single electron transport layer and a plurality of layers, an electron transport material (also serving as a hole blocking material) used for an electron transport layer adjacent to the light emitting layer on the cathode side is injected from the cathode. As long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, any material can be selected and used from among conventionally known compounds. For example, nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives Thiopyrandioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives and the like. 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.
更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 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)等、及びこれらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、GaまたはPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。その他、メタルフリー若しくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様に、n型−Si、n型−SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。 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 , Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as an electron transport material. In addition, metal-free or metal phthalocyanine, or those having terminal ends substituted with an alkyl group or a sulfonic acid group can be preferably used as the electron transporting 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 can be used. A semiconductor can also be used as an electron transport material.
電子輸送層は、上記電子輸送材料を、例えば真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法を含む印刷法、LB法等の公知の方法により、薄膜化することにより形成することができる。電子輸送層の膜厚については特に制限はないが、通常は5nm〜5μm程度、好ましくは5nm〜200nmである。電子輸送層は、上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。 The electron transport layer can be formed by thinning the electron transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, a printing method including an ink jet method, or an LB method. Although there is no restriction | limiting in particular about the film thickness of an electron carrying layer, Usually, 5 nm-about 5 micrometers, Preferably it is 5 nm-200 nm. The electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
《拡散防止層》
本発明に係る拡散防止層とは、広くはEL素子の発光効率の低下または発光寿命の低減を引き起こす原因となるEL素子を構成する、各構成中の有機材料(例えば、電子輸送材料、電子供与性化合物等)・無機材料(例えば、金属、該金属の塩等)、または前記有機・無機材料中の混入物が(隣接層から)発光層内へ拡散すること、または発光層内での拡散を防止する役割を有するものをさす。この様な役割を有していれば、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、陰極バッファー層等、他の層と兼用しても構わない。
<Diffusion prevention layer>
The anti-diffusion layer according to the present invention is an organic material (for example, an electron transport material, an electron donating material) that constitutes an EL element that causes a decrease in light emission efficiency or a light emission lifetime of the EL element. Compound), inorganic materials (for example, metals, salts of the metal, etc.), or contaminants in the organic / inorganic materials diffuse into the light emitting layer (from adjacent layers) or diffuse in the light emitting layer It has a role to prevent. As long as it has such a role, it may be combined with other layers such as an anode buffer layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, and a cathode buffer layer.
本発明の効果を最大限得るためには、電荷輸送材料、例えば、電子輸送材料含有層に含まれる前記金属塩中のイオンの拡散を防止または抑制することが好ましい。 In order to obtain the maximum effect of the present invention, it is preferable to prevent or suppress the diffusion of ions in the metal salt contained in the charge transport material, for example, the electron transport material-containing layer.
また、該拡散防止層(他層と兼ねている場合も含む)は、発光層と陰極あるいは陽極との間に位置することが好ましく、さらには、陰極または陰極バッファー層と発光層の間にあり、陰極または陰極バッファー層に隣接する位置に有することがより好ましい。 The diffusion preventing layer (including the case where it also serves as another layer) is preferably located between the light emitting layer and the cathode or the anode, and is further located between the cathode or cathode buffer layer and the light emitting layer. More preferably, it has a position adjacent to the cathode or cathode buffer layer.
本発明に係る拡散防止層の形成に用いられる材料は、従来公知の金属イオントラップ等に用いられる化合物(例えば、クラウンエーテル化合物)や、金属や金属イオンを包接できる化合物、または金属を配位することのできる配位性の有機化合物を用いることができる。ここで、前記包接可能な化合物は、例えば、「超分子科学:中嶋直敏編著;化学同人出版;2004年3月発刊」及び、同書に参考文献として挙げられている文献等に記載の化合物を用いることが出来る。 The material used for the formation of the diffusion prevention layer according to the present invention is a compound used for a conventionally known metal ion trap or the like (for example, a crown ether compound), a compound capable of inclusion of a metal or a metal ion, or a metal coordination Any coordinating organic compound that can be used can be used. Here, the inclusion compound is, for example, a compound described in “Supramolecular Science: edited by Naotoshi Nakajima; published by Doujin Kagaku; published in March 2004” and literatures cited as references in the book. Can be used.
《基体》
本発明の有機EL素子は、基体上に形成されているのが好ましい。本発明の有機EL素子に用いることのできる基体(以下、基板、基材、支持体等ともいう)としては、ガラス、プラスチック等の種類には特に限定はなく、また、透明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>
The organic EL device of the present invention is preferably formed on a substrate. The substrate (hereinafter also referred to as a substrate, substrate, support, etc.) that can be used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited in the type of glass, plastic, etc. Although there is no restriction | limiting in particular, As a board | substrate used preferably, glass, quartz, and a transparent resin film can be mentioned, for example. 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。樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよい。 Examples of the resin film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), and cellulose. Examples include films made of triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. On the surface of the resin film, an inorganic film, an organic film, or a hybrid film of both may be formed.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光の室温における外部取り出し効率は1%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上である。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 for light emission of the organic electroluminescence device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% 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、有機EL素子からの発光色を蛍光体を用いて多色へ変換する色変換フィルターを併用してもよい。色変換フィルターを用いる場合においては、有機EL素子の発光のλmaxは480nm以下が好ましい。 In addition, a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor. In the case of using a color conversion filter, the λmax of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
《有機EL素子の作製方法》
本発明の有機EL素子の作製方法の一例として、陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極からなる有機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 / hole blocking layer / electron transport 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、この上に有機EL素子材料である正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、本発明に係わる混合層と、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. Make it. Next, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, a mixed layer according to the present invention, and an organic compound thin film, which are organic EL element materials, are formed thereon.
この有機化合物薄膜の薄膜化の方法としては、前記の如く蒸着法、ウェットプロセス(例えば、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、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、スピンコート法、インクジェット法、印刷法が好ましい。特に真空蒸着法が好ましい。更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/秒〜50nm/秒、基板温度−50℃〜300℃、膜厚0.1nm〜5μm、好ましくは5nm〜200nmの範囲で適宜選ぶことが望ましい。 As a method for thinning the organic compound thin film, there are a vapor deposition method and a wet process (for example, a spin coating method, a casting method, an ink jet method, a printing method) as described above. From the standpoint that pinholes are hardly generated, vacuum deposition, spin coating, ink jet, and printing are preferred. Particularly preferred is a vacuum deposition method. Further, a different film forming method 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 ° C. to 450 ° C., a vacuum degree of 10 −6 Pa to 10 −2 Pa, and a vapor deposition rate of 0 It is desirable to select appropriately within the range of 0.01 nm / second to 50 nm / second, substrate temperature −50 ° C. to 300 ° C., film thickness 0.1 nm to 5 μm, preferably 5 nm to 200 nm.
これらの層を形成後、その上に陰極用物質からなる薄膜を、1μm以下好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように、例えば蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより、所望の有機EL素子が得られる。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 these layers are formed, 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 thickness of 1 μm or less, preferably in the range of 50 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.
多色の本発明の表示装置は、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 multi-color display device of the present invention is provided with a shadow mask only at the time of forming a light emitting layer, and other layers are common, so patterning such as a shadow mask is unnecessary, and vapor deposition, casting, spin coating, inkjet A film can be formed by a method or a printing method.
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、混合層、電子輸送層、正孔阻止層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、陽極の順に作製することも可能である。このようにして得られた多色の表示装置に、直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を−の極性として電圧2〜40V程度を印加すると、発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。 In addition, the order of preparation can be reversed, and the cathode, mixed layer, electron transport layer, hole blocking layer, light emitting layer, hole transport layer, hole injection layer, and anode can be formed 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. An alternating voltage may be applied. The alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
従来、アクティブタイプの有機ELは、TFT駆動回路を有する基板側から光を取り出すボトムエミッション構造のため、発光面積の割合が小さくなり発光効率を落とす原因の一つとなっているため、回路基板の反対側から光を取り出すトップエミッション構造が好ましい。 Conventionally, an active type organic EL has a bottom emission structure in which light is extracted from the substrate side having a TFT drive circuit, and therefore, the ratio of the light emitting area is reduced, which is one of the causes of lowering the light emitting efficiency. A top emission structure in which light is extracted from the side is preferable.
この場合には、基板上に所定のパターンに従って、例えばAlを、1μm以下好ましくは50〜200nmの範囲の膜厚になるように蒸着により設けて陰極を形成した後、前記混合層、電子輸送層から発光層等、有機EL各層を前記同様に形成し、陽極を例えばITOターゲットを用いDCマグネトロンスパッタリング等により50〜200nmの範囲で形成する。 In this case, according to a predetermined pattern, for example, Al is deposited by vapor deposition so that the film thickness is 1 μm or less, preferably in the range of 50 to 200 nm, and the cathode is formed. Then, the mixed layer, the electron transport layer The organic EL layers such as the light emitting layer and the like are formed in the same manner as described above, and the anode is formed in the range of 50 to 200 nm by DC magnetron sputtering using an ITO target, for example.
またトップエミッションにより駆動回路に安価なアモルファスシリコンを利用でき、有機ELの低コスト化に寄与できる可能性がある。 Moreover, inexpensive amorphous silicon can be used for the drive circuit by top emission, which may contribute to the cost reduction of the organic EL.
本発明の表示装置は、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 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.
照明装置としては、家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサの光源等が挙げられるがこれらに限定されない。また、本発明の有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよい。 Illumination devices 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. However, it is not limited to these. Moreover, you may use as an organic EL element which gave the organic EL element of this invention the 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 processing machine, and a light source of an optical sensor. It is not limited. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
本発明に用いられる有機EL材料は、照明装置として、実質白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでも良いし、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。 The organic EL material used in the present invention can be applied to an organic EL element that emits substantially white light as a lighting device. 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.
また、複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を、複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでも良いが、本発明に係わる白色有機エレクトロルミネッセンス素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。発光層もしくは正孔輸送層或いは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分けるなど単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、キャスト法、スピンコート法、インクジェット法、印刷法等で例えば電極膜を形成でき、生産性も向上する。この方法によれば、複数色の発光素子をアレー状に並列配置した白色有機EL装置と異なり、素子自体が発光白色である。 In addition, a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of emission colors is a combination of a plurality of phosphorescent or fluorescent materials that emit light, and a light emitting material that emits fluorescence or phosphorescence, and light from the light emitting material. Any combination with a dye material that emits light as excitation light may be used. However, in the white organic electroluminescence device according to the present invention, it is only necessary to mix and combine a plurality of light-emitting dopants. It is only necessary to provide a mask only when forming a light emitting layer, a hole transport layer, an electron transport layer, or the like, and simply arrange them separately by the mask. Since other layers are common, patterning of the mask or the like is not necessary. In addition, for example, an electrode film can be formed by a vapor deposition method, a cast method, a spin coating method, an ink jet method, a printing method, or the like, and productivity is also improved. According to this method, unlike a white organic EL device in which light emitting elements of a plurality of colors are arranged in parallel in an array, the elements themselves are luminescent white.
発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、オルトメタル化錯体(Ir錯体、Pt錯体など)、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すれば良い。 There is no restriction | limiting in particular as a luminescent material used for a light emitting layer, For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, an ortho metalated complex (Ir complex, so that it may suit the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic) Pt complex etc.) or any known light emitting material may be selected and combined to whiten.
このように、本発明に係る白色発光有機EL素子は、前記表示デバイス、ディスプレイに加えて、各種発光光源、照明装置として、家庭用照明、車内照明、また露光光源のような一種のランプとして、また液晶表示装置のバックライト等、表示装置にも有用に用いられる。 Thus, in addition to the display device and display, the white light-emitting organic EL element according to the present invention can be used as various light-emitting light sources and lighting devices as a kind of lamp such as home lighting, interior lighting, and exposure light source. It is also useful for display devices such as backlights for liquid crystal display devices.
その他、時計等のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体等の光源、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、更には表示装置を必要とする一般の家庭用電気器具等広い範囲の用途が挙げられる。 Others such as backlights for watches, signboard 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. There are a wide range of uses such as household appliances.
《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1種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を3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。または、一色の発光色、例えば、白色発光をカラーフィルターを用いてBGRにし、フルカラー化することも可能である。更に、有機ELの発光色を色変換フィルターを用いて他色に変換しフルカラー化することも可能であるが、その場合、有機EL発光のλmaxは480nm以下であることが好ましい。
<Display device>
The organic EL element of the present invention may be used as one kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a display for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a device (display). 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 three or more organic EL elements of the present invention having different emission colors. Alternatively, it is possible to make a single color emission color, for example, white emission, into BGR using a color filter to achieve full color. Furthermore, it is possible to convert the emission color of the organic EL to another color by using a color conversion filter, and in this case, λmax of the organic EL emission is preferably 480 nm or less.
以上のような用途に用において、有機EL素子は、青色の発光のエネルギー効率が悪いため、本発明に係わる金属塩を有機層に含有させ駆動電位を低下する効果は、従って、少なくとも青色の成分を含んでいる有機EL素子において特に好ましいものである。 In such applications, the organic EL element has poor energy efficiency of blue light emission. Therefore, the effect of lowering the driving potential by containing the metal salt according to the present invention in the organic layer is therefore at least a blue component. It is particularly preferable in an organic EL device containing.
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説明する。 An example of a display device composed of the organic EL element of the present invention will be described 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
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。図2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。
The display unit A includes a wiring unit including a plurality of
配線部の走査線5及び複数のデータ線6は、各々導電材料からなり、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、画素の回路を示す模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a circuit 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 transistor 11 through the
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なく、製造コストの低減が計れる。
When the scanning signal of the
以下実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行なった。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た。
Example 1
Transparent support provided with this ITO transparent electrode after patterning on a substrate (NH45 manufactured by NH Techno Glass) made of ITO (indium tin oxide) with a thickness of 100 nm on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode The substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
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た。ただし、蒸着装置内の蒸着用ボートそれぞれにCuPc(銅フタロシアニン)、α−NPD、CBP、Ir−1、B−Alq、BPhen、化合物1−1Cs塩を各々素子作製に最適の量、充填した。蒸着用ボートはモリブデン性抵抗加熱用材料で作製されたものを用いた。 This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus. However, CuPc (copper phthalocyanine), α-NPD, CBP, Ir-1, B-Alq, BPhen, and a compound 1-1Cs salt were each filled in an optimum amount for device fabrication in each vapor deposition boat in the vapor deposition apparatus. The vapor deposition boat used was made of a molybdenum resistance heating material.
次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、CuPc(銅フタロシアニン)の入った前記蒸着用ボートに通電して加熱し、蒸着速度0.1nm/秒で透明支持基板に蒸着し20nmの正孔注入層を設けた。 Next, after reducing the pressure of the vacuum chamber to 4 × 10 −4 Pa, the deposition boat containing CuPc (copper phthalocyanine) was energized and heated to deposit 20 nm on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.1 nm / second. The hole injection layer was provided.
次にα−NPDの入った前記蒸着用ボートに通電し、α−NPDを0.1nm/秒で蒸着し正孔輸送層を20nm設けた。その上にCBPとIr−1の入った前記加熱ボートそれぞれに通電して加熱し、それぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.012nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して発光層を30nm設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、BAlqを蒸着速度0.1nm/秒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BPhenと化合物1−1Cs塩を0.1nm/秒、0.025nm/秒で蒸着し電子輸送層を膜厚50nm設けた。 Next, the evaporation boat containing α-NPD was energized, α-NPD was evaporated at a rate of 0.1 nm / second, and a hole transport layer was formed to 20 nm. Further, the heating boats containing CBP and Ir-1 are energized and heated, and are co-deposited on the hole transport layer at a deposition rate of 0.2 nm / second and 0.012 nm / second, respectively, to form a light emitting layer. 30 nm. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Furthermore, BAlq was vapor-deposited on the light emitting layer at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to provide an electron transport layer having a thickness of 10 nm that also serves as a hole blocking function. Furthermore, BPhen and the compound 1-1Cs salt were further vapor-deposited at 0.1 nm / second and 0.025 nm / second to provide an electron transport layer with a thickness of 50 nm.
引き続きアルミニウム110nmを蒸着して陰極を形成し、有機EL素子1−1を作製した。 Subsequently, 110 nm of aluminum was deposited to form a cathode, and an organic EL device 1-1 was produced.
有機EL素子1−1の作製において、電荷輸送材料BPhenおよびこれと共蒸着させた化合物1−1Cs塩を表1に示す材料に変えた以外は有機EL素子1−1と同じ方法で有機EL素子1−2〜1−21を作製した。尚、表中混合比は蒸着速度比で示した。 In the production of the organic EL element 1-1, the organic EL element was manufactured in the same manner as the organic EL element 1-1 except that the charge transport material BPhen and the compound 1-1Cs salt co-deposited therewith were changed to the materials shown in Table 1. 1-2 to 1-21 were produced. In the table, the mixing ratio is shown as a deposition rate ratio.
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.
なお、セシウム塩は潮解性があるため、各金属塩について、真空槽内に蒸着源をセットしてから、真空にし、蒸着前に一度蒸着源を加熱し、水分を除去するという操作を行った。因みに、この手順を行わず、水分がを除去し切れていない場合、有機ELの性能は劣化した。 Since cesium salts are deliquescent, for each metal salt, an evaporation source was set in a vacuum chamber and then vacuumed, and the evaporation source was heated once before evaporation to remove moisture. . Incidentally, when this procedure was not performed and moisture was not completely removed, the performance of the organic EL deteriorated.
有機EL素子1−1〜1−21の寿命、駆動電圧の評価を下記に示す方法で行った。 The lifetime of the organic EL elements 1-1 to 1-21 and the evaluation of the drive voltage were performed by the following methods.
〈駆動電圧〉
2.5mA/cm2の一定電流で駆動したときの電圧を測定し、
電圧評価値
=有機EL素子1−1〜1−20の駆動電圧/有機EL素子1−4の駆動電圧×100
で表した。値が小さい方が比較に対して駆動電圧が低いことを示している。
<Drive voltage>
Measure the voltage when driven at a constant current of 2.5 mA / cm 2 ,
Voltage evaluation value = drive voltage of organic EL elements 1-1 to 1-20 / drive voltage of organic EL element 1-4 × 100
Expressed in A smaller value indicates a lower drive voltage for comparison.
〈保存性〉
保存性は、85℃、100時間で保存したときの前後で、2.5mA/cm2定電流駆動における輝度がどれだけ変化したかをみて評価した。
<Preservability>
The storability was evaluated by looking at how much the luminance in the 2.5 mA / cm 2 constant current drive changed before and after storage at 85 ° C. for 100 hours.
保存性=100時間保存後の輝度/100時間保存前の輝度×100
有機EL素子構成および評価結果を以下に示す。
Storage stability = luminance after 100 hours storage / luminance before 100 hours storage × 100
The organic EL element configuration and evaluation results are shown below.
特開10−270172、また特開2004−193011号に記載のLiFを、BPhenとともに共蒸着した電子輸送層をもつ有機EL素子1−21(比較例)に比べ、駆動電圧については、本発明に係わる有機EL素子1−1〜1−20は遜色のないことがわかるとともに、85℃、100時間で保存した後にも、定電流駆動したとき、輝度の低下が比較例に比べ少ないことが判る。 Compared to the organic EL element 1-21 (comparative example) having an electron transport layer in which LiF described in JP-A-10-270172 and JP-A-2004-193011 is co-deposited together with BPhen, the driving voltage is set in the present invention. It can be seen that the organic EL elements 1-1 to 1-20 are not inferior, and even when stored at 85 ° C. for 100 hours, when driven at a constant current, the decrease in luminance is less than that of the comparative example.
実施例2
陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm製膜した基板(NHテクノグラス社製NA45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行なった。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た。
Example 2
Transparent support provided with this ITO transparent electrode after patterning on a substrate (NH45 manufactured by NH Techno Glass) made of ITO (indium tin oxide) with a thickness of 100 nm on a glass substrate of 100 mm × 100 mm × 1.1 mm as an anode The substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and subjected to UV ozone cleaning for 5 minutes. This transparent support substrate was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus.
次いで、真空槽を4×10-4Paまで減圧した後、m−MTDATAとF4−TCNQをそれぞれ蒸着速度0.2nm/秒、0.002nm/秒で透明支持基板上に100nm共蒸着し正孔注入層を設けた。次にm−MTDATXAを0.1nm/秒で蒸着し正孔輸送層を設けた。その上にCDBPとIr−14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0.1nm/秒、0.003nm/秒で前記正孔輸送層上に共蒸着して発光層を30nm設けた。なお、蒸着時の基板温度は室温であった。更に、HB−1を蒸着速度0.1nm/秒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、拡散防止層として、N−1を0.1nm/秒の蒸着速度で10nm設けた。 Next, after reducing the vacuum chamber to 4 × 10 −4 Pa, m-MTDATA and F4-TCNQ were co-deposited on the transparent support substrate at a deposition rate of 0.2 nm / second and 0.002 nm / second, respectively, to form holes. An injection layer was provided. Next, m-MTDATXA was deposited at 0.1 nm / second to provide a hole transport layer. On top of that, the heating boat containing CDBP and Ir-14 is energized and heated, and co-evaporated on the hole transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / second and 0.003 nm / second, respectively, to form a light emitting layer. 30 nm was provided. In addition, the substrate temperature at the time of vapor deposition was room temperature. Furthermore, HB-1 was vapor-deposited on the light emitting layer at a vapor deposition rate of 0.1 nm / sec to provide an electron transport layer having a thickness of 10 nm and also serving as a hole blocking function. Further thereon, N-1 was provided as a diffusion preventing layer at a thickness of 10 nm at a deposition rate of 0.1 nm / second.
拡散防止層の上に、電荷輸送材料N−1と化合物1−1Cs塩をそれぞれ0.1nm/秒、0.025nm/秒の蒸着速度で蒸着し、電子輸送層(膜厚50nm)を設けた。
On the diffusion prevention layer, the charge transport material N-1 and the compound 1-1Cs salt were deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second and 0.025 nm / second, respectively, to provide an electron transport layer (
引き続きアルミニウム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, 110 nm of aluminum was deposited to form a cathode, and an organic EL element 2-1 was produced.
有機EL素子2−1の作製において、拡散防止層のない素子を有機EL素子2−2とした。 In the production of the organic EL element 2-1, an element without a diffusion preventing layer was designated as an organic EL element 2-2.
表2に有機EL素子2−1および2−2の保存性を評価した結果を示す。 Table 2 shows the results of evaluating the storage stability of the organic EL elements 2-1 and 2-2.
保存性は85℃、100時間で作製した有機EL素子を保存したときの前後で、2.5mA/cm2定電流駆動における輝度がどれだけ変化したがで、評価した。 The storability was evaluated by how much the luminance at a constant current drive of 2.5 mA / cm 2 changed before and after storing the organic EL device produced at 85 ° C. for 100 hours.
保存性=100時間保存後の輝度/100時間保存前の輝度×100 Storage stability = luminance after 100 hours storage / luminance before 100 hours storage × 100
拡散防止層を設けた有機EL素子2−1は、実施例1に比べ、またこれのない有機EL素子2−2に比べ保存性が更に向上している。 The organic EL element 2-1 provided with the diffusion preventing layer has further improved storage stability compared to the organic EL element 2-2 without the first embodiment.
これは、電子輸送層から発光層へのセシウムイオンの拡散を防いでいるためと推測される。 This is presumably because the diffusion of cesium ions from the electron transport layer to the light emitting layer is prevented.
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
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