WO2012032850A1 - 有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 - Google Patents

有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置 Download PDF

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WO2012032850A1
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organic
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light emitting
light
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Inventor
秀雄 ▲高▼
片倉 利恵
Original Assignee
コニカミノルタホールディングス株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/805Electrodes
    • H10K59/8051Anodes
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80Constructional details
    • H10K59/805Electrodes
    • H10K59/8052Cathodes
    • H10K59/80524Transparent cathodes, e.g. comprising thin metal layers

Definitions

  • the present invention relates to an organic electroluminescence element having a plurality of light emitting units laminated through a charge generation layer and having improved luminance or lifetime, and further relates to an illumination device and a display device including the element.
  • an organic electroluminescence element (hereinafter also referred to as an organic EL element) is an all-solid-state element composed of an organic material film having a thickness of only about 0.1 ⁇ m between electrodes and emits light of 2 V. Since it can be achieved at a relatively low voltage of about ⁇ 20 V, it is a technology expected as a next-generation flat display and illumination.
  • Japanese Patent No. 3884564, Japanese Patent No. 3933591, and the like include an organic EL having a multi-unit structure in which organic EL elements are connected in series by a charge generation layer. Devices have been reported.
  • the optical distance is adjusted by performing optical design of the element, and in particular, the light is emitted from the element in which the plurality of light emitting layers are stacked. It is important to increase the amount of light (light extraction).
  • the organic EL element having a multi-unit structure has a problem that optical design is remarkably difficult because there are a plurality of light emitting regions.
  • a cavity adjustment layer for example, see Patent Document 1 for adjusting an optical distance, adjustment by a light scattering layer (for example, see Patent Document 2), and the like are known. It becomes a limitation and it cannot be said that it is sufficient yet, and drastic improvement is desired.
  • An object of the present invention is to provide an organic EL element having a multi-unit structure with high light extraction efficiency, and further to provide an illumination device and a display device including the element.
  • an organic electroluminescence element having a plurality of light emitting units sandwiched between an anode and a cathode
  • the organic electroluminescence device wherein the anode or the cathode is a transparent electrode containing a conductive polymer formed on a transparent support.
  • the charge generating layer is provided between the plurality of light emitting units, and the charge generating layer generates holes and electrons by applying a voltage between the plurality of light emitting units. 6.
  • the organic electroluminescence device according to any one of 5 above.
  • An illuminating device comprising the organic electroluminescent element according to any one of 1 to 7 above.
  • a display device comprising the organic electroluminescence element according to any one of 1 to 7 above.
  • an element configuration in which a plurality of light emitting units are laminated also referred to as having a multi-unit structure
  • a transparent electrode made of a conductive polymer is used in combination as at least one electrode of an anode or a cathode.
  • ITO indium tin oxide
  • aluminum, and other metal / metal oxide-based electrodes it is possible to improve the light extraction efficiency without applying a special optical design.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a display unit A.
  • FIG. It is a schematic diagram of a pixel. It is a schematic diagram of a passive matrix type full-color display device. It is the schematic of an illuminating device. It is a schematic diagram of an illuminating device.
  • organic electroluminescence element (organic EL element) of the present invention, by having the configuration according to any one of claims 1 to 4, high luminance is achieved at a constant current, and could provide an organic electroluminescence device (organic EL device) having a long life.
  • the present inventors have found that in an organic EL element in which a plurality of light emitting units are provided between an anode and a cathode, either the anode or the cathode is placed on a transparent support.
  • the formed transparent electrode containing a conductive polymer the inventors succeeded in significantly increasing the light extraction efficiency, which was not sufficient with a conventionally known tandem element having an ITO electrode exhibiting a large refractive index.
  • Either the anode or the cathode according to the organic EL device of the present invention is characterized in that it is a transparent electrode containing a conductive polymer formed on a transparent support.
  • the “transparent” of the transparent electrode of the present invention means that it shows a transmittance of 70% or more for visible light having a wavelength of 550 nm.
  • the conductive polymer constituting the transparent electrode of the present invention, the electrical characteristics of the electrode, etc. will be described in detail later.
  • Transparent support As the transparent support according to the present invention, glass, quartz, a transparent resin film and the like are preferable, and a transparent resin film which can give flexibility to the organic EL element is more preferable.
  • transparent of the transparent support means to exhibit a transmittance of 80% or more for visible light having a wavelength of 550 nm.
  • polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene, polypropylene, cellophane, cellulose diacetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate (CAP), Cellulose esters such as cellulose acetate phthalate (TAC) and cellulose nitrate or derivatives thereof, polyvinylidene chloride, polyvinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, syndiotactic polystyrene, polycarbonate, norbornene resin, polymethylpentene, polyether ketone, polyimide , Polyethersulfone (PES), polyphenylene sulfide, polysulfone , Polyetherimide, polyetherketoneimide, polyamide, fluororesin, nylon, polymethylmethacrylate, acrylic or polyarylates, cyclone resins such as Arton (trade name, manufactured by JSR) or Appel (trade
  • An inorganic or organic film or a hybrid film of both may be formed on the surface of the transparent resin film, and the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C.) measured by a method according to JIS K 7129-1992.
  • a barrier film having a relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) of 0.01 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferable.
  • the oxygen permeability measured by a method according to JIS K 7126-1987 is preferable.
  • a high barrier film having 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ MPa) or less and a water vapor permeability of 10 ⁇ 5 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less is preferably used.
  • the material for forming the barrier film may be any material that has a function of suppressing the intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like can be used.
  • the formation method of the barrier layer is not particularly limited.
  • the vacuum deposition method, sputtering method, reactive sputtering method, molecular beam epitaxy method, cluster ion beam method, ion plating method, plasma polymerization method An atmospheric pressure plasma polymerization method, a plasma CVD method, a laser CVD method, a thermal CVD method, a coating method, etc. can be used, but the atmospheric pressure plasma polymerization method as described in JP-A-2004-68143 is used. Is particularly preferred.
  • Conductive polymer >> The conductive polymer according to the present invention will be described.
  • the conductive polymer according to the present invention refers to a non-conjugated or ⁇ -conjugated polymer exhibiting conductivity of 10 ⁇ 6 S ⁇ cm ⁇ 1 or more.
  • Preferred examples of the conductive polymer according to the present invention include a polymer mixture containing a ⁇ -conjugated conductive polymer and a polyanion and a water-soluble polymer. Among these, a water-soluble polymer is preferably used.
  • Water-soluble polymer examples include a synthetic water-soluble polymer and a natural water-soluble polymer, both of which can be preferably used.
  • the synthetic water-soluble polymer includes, for example, those having a nonionic group, those having an anionic group, and those having a nonionic group and an anionic group in the molecular structure.
  • nonionic group examples include an ether group, an ethylene oxide group, and a hydroxy group.
  • anionic group examples include a sulfonic acid group or a salt thereof, a carboxylic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, and the like. Is mentioned.
  • These synthetic water-soluble polymers may be homopolymers or copolymers with one or more monomers.
  • this copolymer may be a copolymer with a partially hydrophobic monomer as long as it remains water-soluble. However, it is preferable to make the composition range that does not cause side effects upon addition.
  • examples of the natural water-soluble polymer include those having a nonionic group, those having an anionic group, and those having a nonionic group and an anionic group in the molecular structure.
  • the “water-soluble” of the water-soluble polymer according to the present invention means that it exhibits a solubility of 0.05 g or more with respect to 100 g of water at 20 ° C., preferably 0.1 g or more. .
  • the water-soluble polymer has a weight average molecular weight of 1,000 or more and preferably 40,000 or less, more preferably 20,000 or less, and still more preferably 10,000 or less.
  • the weight average molecular weight of the water-soluble resin according to the present invention can be measured by GPC (Gel Permeation Chromatography).
  • the GPC measurement conditions are shown below.
  • the weight average molecular weight measurement method by GPC is diluted with THF so that the sample solid content concentration becomes 0.8 mass%, and the measurement is performed at a column temperature of 25 ° C. under the following conditions.
  • R 1 and R 2 are each a hydrogen atom or an alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group).
  • a halogen atom for example, chlorine atom, bromine atom, iodine atom, fluorine atom and the like
  • M represents a hydrogen atom, Li + , Na + or K + ).
  • L represents —CONH—, —NHCO—, —COO—, —OCO—, —CO—, —SO 2 —, —NHSO 2 —, —SO 2 NH— or —O—.
  • J represents an alkylene group, preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, such as methylene group, ethylene group, propylene group, trimethylene group, butylene group, hexylene group, etc., arylene group (for example, phenylene group, naphthylene) Group), an aralkylene group (eg, —CH 2 —C 6 H 4 — etc.), or — (CH 2 CH 2 O) m — (CH 2 ) n —, — (CH 2 CH (OH) CH 2 O ) M- (CH 2 ) n- , wherein m represents an integer from 0 to 40 and n represents an integer from 0 to 4.
  • Q represents a hydrogen atom or any of the groups shown below.
  • M represents a hydrogen atom
  • R 9 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group).
  • R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 are each a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Butyl group, hexyl group, decyl group, hexadecyl group etc.), alkenyl group (eg vinyl group, aryl group etc.), phenyl group (eg phenyl group, methoxyphenyl group, chloroenyl group etc.), aralkyl group (eg benzyl) Group).
  • alkyl group having 1 to 20 carbon atoms for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, Butyl group, hexyl group, decyl group, hexadecyl group etc.
  • alkenyl group eg vinyl group, aryl group etc.
  • X - X of the anion represented by represents a halogen atom (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom), p and q each represents a 0 or 1 .
  • halogen atom e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom
  • Y represents a hydrogen atom or-(L) p- (J) q -Q (wherein the groups represented by L, J, and Q are the same as L, J , Each having the same meaning as the group represented by Q).
  • the synthetic water-soluble monomer which is an example of the water-soluble polymer according to the present invention, can be copolymerized with an ethylenically unsaturated monomer.
  • ethylenically unsaturated monomer for example, styrene, alkyl styrene, hydroxyalkyl styrene (wherein hydroxyalkyl is preferably alkyl having 1 to 4 carbon atoms, such as hydroxymethyl styrene, hydroxyethyl Styrene, hydroxybutylstyrene, etc.), vinylbenzenesulfonic acid and its salts, ⁇ -methylstyrene, 4-vinylpyridine, N-vinylpyrrolidone, monoethylenically unsaturated esters of fatty acids (eg, vinyl acetate, vinyl propionate, etc.) Ethylenically unsaturated monocarboxylic or dicarboxylic acids and salts thereof (eg acrylic acid, methacrylic acid) maleic anhydride, ethylenically unsaturated monocarboxylic or dicarboxylic acid esters (
  • Water-soluble polyester Another example of the water-soluble polymer according to the present invention is a water-soluble polyester.
  • water-soluble polyester examples include an aqueous polyester obtained by a condensation polymerization reaction of a mixed dicarboxylic acid component and a glycol component.
  • the dicarboxylic acid component preferably contains a dicarboxylic acid component having a sulfonate (a dicarboxylic acid having a sulfonate or an ester-forming derivative thereof).
  • the dicarboxylic acid having a sulfonic acid salt or an ester-forming derivative thereof used in the present invention is particularly preferably one having an alkali metal sulfonate group, such as 4-sulfoisophthalic acid, 5-sulfoisophthalic acid, sulfoterephthalate.
  • Acid, 4-sulfophthalic acid, 4-sulfonaphthalene-2,7-dicarboxylic acid, alkali metal salts such as 5- [4-sulfophenoxy] isophthalic acid or ester-forming derivatives thereof can be used.
  • Sodium salts or ester-forming derivatives thereof are particularly preferred.
  • the dicarboxylic acid or ester-forming derivative thereof having these sulfonates is preferably contained in an amount of 5 mol% or more based on the total dicarboxylic acid component in order to impart water solubility.
  • dicarboxylic acid components include aromatic dicarboxylic acid components (aromatic dicarboxylic acids and / or ester-forming derivatives thereof), alicyclic dicarboxylic acid components (alicyclic dicarboxylic acids and / or ester-forming derivatives thereof), Aliphatic dicarboxylic acid components (aliphatic dicarboxylic acid and / or ester-forming derivatives thereof) and the like.
  • aromatic dicarboxylic acid components examples include terephthalic acid components (terephthalic acid and / or ester-forming derivatives thereof), isophthalic acid components (isophthalic acid and / or ester-forming derivatives thereof), and the like.
  • aromatic dicarboxylic acid component examples include aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, 2,5-dimethylterephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, 1,4-naphthalenedicarboxylic acid, biphenyldicarboxylic acid, and the like. These ester-forming derivatives are mentioned.
  • Examples of the alicyclic dicarboxylic acid or its ester-forming derivative include 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclopentanedicarboxylic acid, 4,4 '-Bicyclohexyldicarboxylic acid or the like, or an ester-forming derivative thereof is used.
  • a linear aliphatic dicarboxylic acid and / or an ester-forming derivative thereof may be used within a range of 15 mol% or less of the total dicarboxylic acid component.
  • dicarboxylic acid components include aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, pimelic acid, speric acid, azelaic acid, and sebacic acid, and ester-forming derivatives thereof.
  • ethylene glycol is preferably used in an amount of 50 mol% or more based on the total glycol component from the viewpoint of mechanical properties and adhesiveness of the polyester copolymer.
  • 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol and the like may be used in combination with ethylene glycol in addition to ethylene glycol.
  • polyethylene glycol can be preferably used in combination.
  • Another example of the water-soluble polymer of the present invention is a natural water-soluble polymer.
  • Natural water-soluble polymers are described in detail in the Comprehensive Technical Documents for Water-soluble Polymer Water-dispersed Resin (Management Development Center Publishing Department), but lignin, starch, pullulan, cellulose, alginic acid, dextran, dextrin, guar gum Gum arabic, pectin, casein, agar, xanthan gum, cyclodextrin, locust bean gum, tragacanth gum, carrageenan, glycogen, laminaran, lichenin, nigeran, and derivatives thereof are preferred.
  • Derivatives of natural water-soluble polymers include sulfonated, carboxylated, phosphorylated, sulfoalkylenated, carboxyalkylenated, alkyl phosphorylated, and salts thereof, polyoxyalkylenes (eg, ethylene, glycerin, propylene, etc.) ) And alkylation (methyl, ethyl, benzylation, etc.) are preferred.
  • glucose polymers and derivatives thereof are preferable, and among glucose polymers and derivatives thereof, starch, glycogen, cellulose, lichenin, dextran, dextrin, cyclodextrin, nigeran and the like are particularly preferable. Cellulose, dextrin, cyclodextrin and derivatives thereof are preferred.
  • cellulose derivatives include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose and the like.
  • a polymer mixture of ⁇ -conjugated conductive polymer and polyanion is used, and each will be described below.
  • the ⁇ -conjugated conductive polymer is not particularly limited, and includes polythiophenes (including basic polythiophenes, the same applies hereinafter), polypyrroles, polyindoles, polycarbazoles, polyanilines, polyacetylenes, polyfurans, polyparaffins.
  • a chain conductive polymer of phenylene vinylenes, polyazulenes, polyparaphenylenes, polyparaphenylene sulfides, polyisothianaphthenes, polythiazyls can be used.
  • polythiophenes and polyanilines are preferable from the viewpoint of conductivity, transparency, stability, and the like. Most preferred is polyethylene dioxythiophene.
  • the precursor monomer has a ⁇ -conjugated system in the molecule, and a ⁇ -conjugated system is formed in the main chain even when polymerized by the action of an appropriate oxidizing agent.
  • an appropriate oxidizing agent examples include pyrroles and derivatives thereof, thiophenes and derivatives thereof, anilines and derivatives thereof, and the like.
  • the precursor monomer examples include pyrrole, 3-methylpyrrole, 3-ethylpyrrole, 3-n-propylpyrrole, 3-butylpyrrole, 3-octylpyrrole, 3-decylpyrrole, 3-dodecylpyrrole, 3, 4-dimethylpyrrole, 3,4-dibutylpyrrole, 3-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxylpyrrole, 3-methyl-4-carboxyethylpyrrole, 3-methyl-4-carboxybutylpyrrole, 3-hydroxypyrrole 3-methoxypyrrole, 3-ethoxypyrrole, 3-butoxypyrrole, 3-hexyloxypyrrole, 3-methyl-4-hexyloxypyrrole, thiophene, 3-methylthiophene, 3-ethylthiophene, 3-propylthiophene, 3 -Butylthiophene, 3-hexyl Offene, 3-heptyl
  • the polyanion is a substituted or unsubstituted polyalkylene, a substituted or unsubstituted polyalkenylene, a substituted or unsubstituted polyimide, a substituted or unsubstituted polyamide, a substituted or unsubstituted polyester, and a copolymer thereof. It consists of a structural unit having a group and a structural unit having no anionic group.
  • This polyanion is a solubilized polymer that solubilizes a ⁇ -conjugated conductive polymer in a solvent.
  • the anion group of the polyanion functions as a dopant for the ⁇ -conjugated conductive polymer, and improves the conductivity and heat resistance of the ⁇ -conjugated conductive polymer.
  • the anion group of the polyanion may be a functional group capable of undergoing chemical oxidation doping to the ⁇ -conjugated conductive polymer.
  • a monosubstituted sulfate group A monosubstituted phosphate group, a phosphate group, a carboxy group, a sulfo group and the like are preferable.
  • a sulfo group, a monosubstituted sulfate group, and a carboxy group are more preferable.
  • polyanion examples include, for example, polyvinyl sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, polyacrylic acid butyl sulfonic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid, poly Isoprene sulfonic acid, polyvinyl carboxylic acid, polystyrene carboxylic acid, polyallyl carboxylic acid, polyacryl carboxylic acid, polymethacryl carboxylic acid, poly-2-acrylamido-2-methylpropane carboxylic acid, polyisoprene carboxylic acid, polyacrylic acid, etc. Can be mentioned. These homopolymers may be sufficient and 2 or more types of copolymers may be sufficient.
  • it may be a polyanion having F in the compound.
  • Nafion made by Dupont
  • Flemion made by Asahi Glass Co., Ltd.
  • perfluoro vinyl ether containing a carboxylic acid group and the like can be mentioned.
  • polystyrene sulfonic acid polyisoprene sulfonic acid, polyacrylic acid ethyl sulfonic acid, and polybutyl acrylate sulfonic acid are preferable.
  • These polyanions have high compatibility with the binder resin, and can further increase the conductivity of the obtained conductive polymer.
  • the polymerization degree of the polyanion is preferably in the range of 4 to 100,000 monomer units, and more preferably in the range of 4 to 10,000 from the viewpoint of solvent solubility and conductivity.
  • Examples of methods for producing polyanions include a method of directly introducing an anionic group into a polymer having no anionic group using an acid, a method of sulfonating a polymer having no anionic group with a sulfonating agent, and anionic group-containing polymerization. And a method of production by polymerization of a functional monomer.
  • Examples of the method for producing an anion group-containing polymerizable monomer by polymerization include a method for producing an anion group-containing polymerizable monomer in a solvent by oxidative polymerization or radical polymerization in the presence of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst.
  • an anionic group-containing polymerizable monomer is dissolved in a solvent, kept at a constant temperature, and a solution in which a predetermined amount of an oxidizing agent and / or a polymerization catalyst is dissolved in the solvent is added to the predetermined amount. React with time.
  • the polymer obtained by the reaction is adjusted to a certain concentration by the solvent.
  • an anionic group-containing polymerizable monomer may be copolymerized with a polymerizable monomer having no anionic group.
  • the oxidizing agent, oxidation catalyst, and solvent used in the polymerization of the anionic group-containing polymerizable monomer are the same as those used in the polymerization of the precursor monomer that forms the ⁇ -conjugated conductive polymer.
  • the obtained polymer is a polyanion salt, it is preferably transformed into a polyanionic acid.
  • the method for converting to an anionic acid include an ion exchange method using an ion exchange resin, a dialysis method, an ultrafiltration method, and the like.
  • the ultrafiltration method is preferable from the viewpoint of easy work.
  • Such a conductive polymer is preferably a commercially available material.
  • a conductive polymer (abbreviated as PEDOT-PSS) composed of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid is described in H.C. C. It is commercially available from Starck as the CLEVIOS series, from Aldrich as PEDOT-PASS 483095, 560598, and from Nagase Chemtex as the Denatron series. Polyaniline is also commercially available from Nissan Chemical as the ORMECON series. In the present invention, such an agent can also be preferably used.
  • a water-soluble organic compound may be contained as the second dopant.
  • the oxygen-containing compound is not particularly limited as long as it contains oxygen, and examples thereof include a hydroxy group-containing compound, a carbonyl group-containing compound, an ether group-containing compound, and a sulfoxide group-containing compound.
  • hydroxy group-containing compound examples include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, trimethylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin and the like. Among these, ethylene glycol and diethylene glycol are preferable.
  • Examples of the carbonyl group-containing compound include isophorone, propylene carbonate, cyclohexanone, ⁇ -butyrolactone, and the like.
  • Examples of the ether group-containing compound include diethylene glycol monoethyl ether.
  • Examples of the sulfoxide group-containing compound include dimethyl sulfoxide.
  • a transparent electrode made of the above conductive polymer on the above transparent support using a solution coating process such as a printing method and a coating method ( (Anode and / or cathode) is preferably produced.
  • the transmittance is preferably adjusted to 80% or more, more preferably 90% or more.
  • the “transmittance” of the transparent electrode indicates the transmittance of the transparent electrode with respect to visible light having a wavelength of 550 nm.
  • the sheet resistance as the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
  • the film thickness of the anode used as the transparent electrode depends on the conductive polymer material to be constituted, it is usually selected in the range of 10 nm to 1000 nm, preferably 10 nm to 200 nm.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is preferably in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, more preferably in the range of 50 nm to 200 nm.
  • the transmittance of the transparent electrode is preferably 80% or more, and more preferably adjusted to show a transmittance of 90% or more.
  • transmittance indicates the transmittance of visible light having a wavelength of 550 nm.
  • an organic EL device having both a positive electrode and a negative electrode having a transparent electrode (showing a light transmittance of 80% or more with respect to visible light of 550 nm) can be produced.
  • the transparent electrode according to the present invention may contain a filler in addition to the above conductive polymer.
  • [Light emitting unit n-1] is the (n-1) th light emitting unit of (n-1) light emitting units
  • [Light emitting unit n] is the nth light emitting unit of n light emitting units
  • ⁇ 1] indicates the (n ⁇ 1) th CGL of (n ⁇ 1) CGLs.
  • n is an integer of 1 to 100, and each light emitting unit may be the same or different. When a plurality of CGLs are present, each CGL may be the same or different.
  • the “light-emitting unit” is expressed as one unit of a light-emitting layer or a laminate of organic layers (organic compound layers) including at least one light-emitting layer.
  • the light emitting unit of the organic EL element of the present invention is composed of an organic compound layer (organic EL layer), and preferred specific examples thereof are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • the organic EL device of the present invention preferably has a plurality of organic compound layers as a constituent layer, and examples of the organic compound layer include a hole transport layer, a light emitting layer, and a hole blocking layer in the above-described layer configuration.
  • the organic compound layer according to the present invention an organic compound contained in a constituent layer of the organic EL element, such as a hole injection layer or an electron injection layer, is included. Defined.
  • an organic compound is used for the anode buffer layer, the cathode buffer layer, etc.
  • the anode buffer layer, the cathode buffer layer, etc. each form an organic compound layer.
  • the organic compound layer includes a layer containing “organic EL element material that can be used for a constituent layer of an organic EL element” or the like.
  • the organic EL element of the present invention is preferably a white light emitting layer, and is preferably a display device or a lighting device using these.
  • all of the plurality of light emitting units may have a white light emitting layer, or may be white by a combination of light emitting units exhibiting different light emission colors.
  • one light emitting unit emits white light
  • one or two or more light emitting layers may be laminated to form a white light emitting layer.
  • a non-light emitting intermediate layer may be provided between the light emitting layers.
  • CGL Charge generation layer
  • a charge generation layer is provided between a plurality of light emitting units, and the charge generation layer is positively applied by applying an electric field between the light emitting units.
  • Generation of holes and electrons is an example of a preferable structure of the element.
  • the layer structure of the charge generation layer according to the present invention can be used as the charge generation layer according to the present invention by combining the layers shown in the following (1) to (10) singly or arbitrarily in combination.
  • the charge generation layer according to the present invention is preferably formed from at least one layer and has a conductivity higher than that of a semiconductor, but the present invention is not limited thereto.
  • the charge generation layer according to the present invention is a layer that is provided between a plurality of light emitting units and generates holes and electrons when an electric field is applied between the light emitting units. It may be in the charge generation layer, or may be the interface between the charge generation layer and another adjacent layer, or the vicinity thereof.
  • the charge generation layer is a single layer
  • the generation of electrons and holes may be in the charge generation layer or at the adjacent charge generation layer interface.
  • the charge generation layer has a structure of two or more layers and includes one or both of a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer.
  • the charge generation layer according to the present invention may function as a hole injection layer, a hole transport layer, an electron transport layer, and an electron injection layer, which will be described later, and can be used as the same layer.
  • the structure of the charge generation layer in the present invention is as follows.
  • A Light-emitting unit / bipolar layer (one layer) / light-emitting unit
  • b Light-emitting unit / n-type layer / p-type layer / light-emitting unit
  • c Light-emitting unit / n-type layer / intermediate layer / p-type layer / light-emitting unit
  • the bipolar layer is a layer that can generate and transport holes and electrons inside the layer by an external electric field.
  • the n-type layer is a transport layer in which majority carriers are electrons, and preferably has conductivity higher than that of a semiconductor.
  • the p-type layer is a transport layer in which majority carriers are holes, and preferably has conductivity higher than that of a semiconductor.
  • the intermediate layer may be provided if necessary from the viewpoint of improving the charge generation ability and long-term stability.
  • the reaction between the n-type layer and the p-type diffusion prevention layer and the n-type layer and the pn-type layer may be provided.
  • examples thereof include a suppression layer, a level adjusting layer that adjusts the charge level of the p-type layer and the n-type layer.
  • a bipolar layer, a p-type layer, and an n-type layer may be provided between the light emitting unit and the charge generation layer.
  • these layers are included in the light emitting unit and are not regarded as charge generating layers. Absent.
  • charge generation layer such as a bipolar layer, a p-type layer, and an n-type layer are shown below, but are not limited thereto.
  • the charge generation layer is formed of at least one layer, and in the cathode direction of the device when a voltage is applied. It refers to a layer having a function of injecting holes toward the anode and electrons.
  • the layer interface of the charge generation layer composed of two or more layers may have an interface (heterointerface, homointerface), A multidimensional interface such as a bulk heterostructure, an island shape, or a phase separation may be formed.
  • the two thicknesses are preferably in the range of 1 nm to 100 nm, more preferably in the range of 10 nm to 50 nm.
  • the light transmittance of the charge generation layer according to the present invention desirably has a high transmittance with respect to the light emitted from the light emitting layer from the viewpoint of sufficiently extracting light and obtaining sufficient luminance.
  • the transmittance of visible light having a wavelength of 550 nm is desirably 50% or more, and more preferably 80% or more.
  • organic compounds and inorganic compounds described later can be used singly or in combination.
  • Organic compounds include nanocarbon materials, organic metal complex compounds that function as organic semiconductor materials (organic acceptors, organic donors), organic salts, aromatic hydrocarbon compounds, and derivatives thereof, heteroaromatic hydrocarbon compounds, and derivatives thereof Etc.
  • inorganic compound constituting the charge generation layer examples include metals, inorganic oxides, and inorganic salts.
  • Nanocarbon material refers to a carbon material having a particle diameter of 1 nm to 500 nm, and representative examples thereof include carbon nanotubes, carbon nanofibers, fullerenes and derivatives thereof, carbon nanocoils, carbon onion fullerenes and derivatives thereof, diamond, and diamond-like materials. Examples include carbon and graphite.
  • fullerenes and fullerene derivatives can be preferably used.
  • the fullerene in the present invention is a closed polyhedral cage molecule having 12 pentagonal planes and 20 (n / 2-10) hexagonal planes composed of 20 or more carbon atoms.
  • the derivative is called a fullerene derivative.
  • the carbon number of the fullerene skeleton is not particularly limited as long as it is 20 or more, but preferably 60, 70, and 84 carbon atoms.
  • fullerene and fullerene derivatives include compounds represented by the following general formula (1).
  • R represents a hydrogen atom or a substituent
  • n represents an integer of 1 to 12.
  • the substituent represented by R is an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group).
  • aromatic hydrocarbon group also called aromatic hydrocarbon ring group, aromatic carbocyclic group, aryl group, etc., for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, Tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group, etc.), aromatic heterocyclic group (for example, furyl group, thienyl group, pyridyl group) Group, pyridazinyl group, pyrimidinyl group, pyrazinyl group, triazinyl group, imidazolyl group, Zolyl group, thiazolyl group, quinazoliny
  • substituents may be further substituted with the above substituents.
  • a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.
  • fullerene and fullerene derivative used in the present invention is a compound represented by any one of the following general formulas (2-1), (2-2), and (2-3). It is done.
  • each of R 1 , R 2 and R 3 represents a hydrogen atom or a substituent
  • n represents an integer of 1 to 12
  • X represents — (CR 1 R 2 ) m— or —CH 2 —NR 3
  • X, R 1 , R 2 and R 3 each represents a hydrogen atom or a substituent
  • m represents an integer of 1 to 4
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 to R 13 each represents a hydrogen atom or a substituent, and n is an integer of 1 to 4 Represents.
  • M represents an alkali metal atom or a transition metal element (also simply referred to as a transition metal atom), and L represents a ligand coordinated to this metal atom.
  • the ligand is not limited as long as it is a molecule or ion constituting the ligand in a normal metal complex.
  • m represents an integer of 1 to 5.
  • the alkali metal atom represented by M is preferably a Cs atom.
  • the transition metal element represented by M is preferably a group 8 to group 10 transition metal element of the periodic table.
  • the ligand represented by L includes oxycarboxylic acid, oxyaldehyde and derivatives thereof (for example, salicylaldehyde, oxyacetophenonate, etc.) ), Dioxy compounds (for example, biphenolate), diketones (for example, acetylacetonato, dibenzoylmethanato, diethylmalonate, ethylacetoacetate, etc.), oxyquinones (for example, pyromeconato, oxynaphthoquinato, oxyanthraquino) Natto, etc.), tropolones (eg, troponate, hinokitiolato, etc.), N-oxide compounds, aminocarboxylic acids and similar compounds (eg, glycinato, alaninato, anthranilate, picolinato, etc.), hydroxylamines (eg, aminophenolato, ethanol) Amin
  • ligands may also be used.
  • Nitrogen heterocyclic ligands for example, bipyridyl, phenanthroline, etc.
  • diketone ligands for example, bipyridyl, phenanthroline, etc.
  • Organic semiconductor material An organic donor is mentioned as an example of the organic-semiconductor material used for this invention.
  • Organic donor used in the present invention will be described.
  • organic donors include phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, tetrathiafulvalene (TTF) derivatives, tetrathiatetracene (TTT) derivatives, metallocene derivatives, thiophene derivatives, imidazole radical derivatives, condensed polycyclic aromatic hydrocarbon derivatives, arylamine derivatives, An azine derivative, a transition metal coordination complex derivative, and a compound represented by the following general formula (N) (wherein a, b, c, d and e are —NR n1 —, —CR c1 R c2 —, respectively) E represents N or —CR c3 —, M represents Mo or W, and n and m each represent an integer of 0 to 5), and triarylamine derivatives.
  • N general formula
  • Phthalocyanine derivative As an example of a phthalocyanine derivative, the compound represented by general formula (A) is mentioned.
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 each independently represent N or CR (R represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • the alkyl group, alkoxy group, aromatic hydrocarbon ring group and aromatic heterocyclic group represented by R are each an alkyl group described as a substituent represented by R in the general formula (1).
  • M is H 2 or a metal atom (as the metal atom, for example, Co, Fe, Mg, Li 2 , Ru, Zn, Cu, Ni, Na 2 , Cs 2 , Sb, etc.).
  • the phthalocyanine derivative may further have a substituent on the ring.
  • Porphyrin derivative As an example of a porphyrin derivative, the compound represented by the following general formula (B) is mentioned.
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 each independently represent N or —CR (R represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • R represents a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • each of the alkyl group, alkoxy group, aromatic hydrocarbon ring group, and aromatic heterocyclic group represented by R is an alkyl group described as a substituent represented by R in the general formula (1).
  • M represents H 2 or a metal atom (examples of the metal atom include Co, Fe, Mg, Li 2 , Ru, Zn, Cu, Ni, Na 2 , Cs 2 , and Sb).
  • the porphyrin derivative may have a substituent on the ring.
  • porphyrin derivative used in the present invention is shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • TTF Tetrathiafulvalene
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 each independently represent S, Se or Te, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. .
  • R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each have the same definition as the substituent represented by R in General Formula (1).
  • R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
  • TTF derivative represented by the general formula (C) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • TTT Tetrathiatetracene
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 each independently represent S, Se or Te, and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent. .
  • each of R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 is the same as the substituent represented by R in General Formula (1).
  • R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
  • TTT derivative represented by the general formula (D) are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Metallocene derivatives examples include, for example, ferrocene derivatives represented by the following formula (DM-1) or (DM-2), cobaltcene derivatives represented by the following formula (DM-3), Examples thereof include a nickelocene derivative represented by the following formula (DM-4).
  • the imidazole radical derivative used in the present invention is a compound that generates an imidazole radical by light or heat, and specifically includes a compound represented by the following general formula (E).
  • R 1 , R 2 and R 3 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • R 1 , R 2 and R 3 have the same meaning as the substituent represented by R in the general formula (1).
  • R 2 and R 3 may form a ring.
  • Condensed polycyclic aromatic hydrocarbon derivatives examples include naphthalene, anthracene, phenanthrene, pyrene, triphenylene, chrysene, tetracene, pentacene, perylene, obalen, and circum.
  • Anthracene, anthanthrene, pyrasenselene, rubrene and the like can be mentioned.
  • Arylamine derivatives examples include diethylaminobenzene, aniline, toluidine, anisidine, chloroaniline, diphenylamine, indole, skatole, p-phenylenediamine, durenediamine, N, N, N , N tetramethyl-p-phenylenediamine, benzidine, N, N, N, N tetramethylbenzidine, tetrakisdimethylaminopyrene, tetrakisdimethylaminoethylene, biimidazole, m-MDTATA, ⁇ -NPD.
  • azine derivatives used in the present invention are cyanine dyes, carbazole, acridine, phenazine, N, N-dihydrodimethylphenazine, phenoxazine, and phenothiazine.
  • Transition metal coordination complex derivative (compound represented by formula (F) or (N))
  • Examples of transition metal coordination complex derivatives used in the present invention include compounds represented by the following general formula (F).
  • each of X 1 , X 2 , X 3 and X 4 is independently S, Se, Te or NR (where R is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group).
  • R is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group.
  • the alkyl group, alkoxy group, aromatic hydrocarbon ring group, and aromatic heterocyclic group represented by R are each described as a substituent represented by R in the general formula (1).
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or a substituent.
  • M is H 2 or a metal atom (examples of the metal atom include Co, Fe, Mg, Li 2 , Ru, Zn, Cu, Ni, Na 2 , Cr, Ag, Cs 2 , and Sb).
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 have the same meaning as the substituent represented by R in the general formula (1).
  • R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
  • examples of the transition metal coordination complex derivative further include a compound represented by the following general formula (N).
  • a, b, c, d and e each represent —NR n1 — or —CR c1 R c2 —, and R n1 , R c1 and R c2 each independently represent a hydrogen atom or a substituent.
  • E represents N or —CR c3 — (R c3 represents a hydrogen atom or a substituent).
  • M represents Mo or W, and n and m represent 0 to 5.
  • Triarylamine derivative Specific examples of the triarylamine derivative used in the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto.
  • Organic semiconductor material An example of the organic semiconductor material used in the present invention is an organic acceptor.
  • Organic acceptors include quinone derivatives, polycyano derivatives, tetracyanoquinodimethane derivatives, DCNQI derivatives, polynitro derivatives, transition metal coordination complex derivatives, phenanthroline derivatives, azacarbazole derivatives, quinolinol metal complex derivatives, aromatic heterocyclic compounds (hetero And aromatic carbon compounds), nanocarbon materials (fullerene derivatives, etc.), phthalocyanine derivatives, porphyrin derivatives, fluorinated heterocyclic derivatives, and the like.
  • quinone derivatives examples include compounds represented by the following general formula (O).
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. .
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are preferably a halogen atom or a cyano group.
  • polycyano derivatives examples include compounds represented by the following, but the present invention is not limited thereto.
  • Tetracyanoquinodimethane derivative examples include compounds represented by the following general formula (G).
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. .
  • DCNQI Derivatives include compounds represented by the following general formula (H).
  • R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or a substituent, and R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring. .
  • polynitro derivatives examples include trinitrobenzene, picric acid, dinitrophenol, dinitrobiphenyl, 2,4,7-trinitro-9-fluorenone, 2,4,5,7-tetranitro-9-fluorenone, Examples thereof include 9-dicyanomethylene 2,4,7-trinitrofluorenone and 9-dicyanomethylene 2,4,5,7-tetranitrofluorenone.
  • the above derivative may further have a substituent represented by R in the general formula (1).
  • Transition metal coordination complex derivative examples include transition metal coordination complex salts represented by the following general formula (I) or (J) or derivatives thereof.
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently S, Se, Te or N (R) (R is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic group. Represents a heterocyclic group.
  • X 5 to X 8 each represents an oxygen, a sulfur atom or an imino group ( ⁇ NH), and R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or a substituent. However, these substituents have at least one electron-withdrawing group such as a fluorine-substituted alkyl group such as a fluorine atom, a cyano group or a trifluoromethyl group, or a carboalkoxy group. R 1 and R 2 , R 3 and R 4 may be bonded to each other to form a ring.
  • M is H 2 or a metal atom (examples of the metal atom include Co, Fe, Mg, Li 2 , Ru, Zn, Cu, Ni, Na 2 , Cr, Ag, Cs 2 , and Sb). To express.
  • an alkyl group represented by R an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic complex
  • a cyclic group is synonymous with an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group, and an aromatic heterocyclic group, which are each described as a substituent represented by R in the general formula (1).
  • transition metal coordination complex derivative represented by the general formula (I) or (J) will be given, but the present invention is not limited thereto.
  • Phenanthroline derivative examples include compounds represented by the following general formula (K).
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each represent a hydrogen atom or a substituent.
  • each of the substituents represented by R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 is represented by R in the general formula (1). It is synonymous with the substituent.
  • Azacarbazole derivative examples include compounds represented by the following general formula (L).
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 are each independently N or CR (where R is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring) Represents a group or an aromatic heterocyclic group), and R 1 represents a hydrogen atom or a substituent.
  • X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , X 5 , X 6 , X 7 , X 8 each independently represented by CR, an alkyl group represented by R, an alkoxy group
  • the aromatic hydrocarbon ring group and the aromatic heterocyclic group are each described as a substituent represented by R in the general formula (1), an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic group
  • Quinolinol metal complex derivative examples include compounds having a partial structure represented by the following general formula (M).
  • M is preferably a metal atom represented by any of Al, Co, Fe, Mg, Ru, Zn, Cu or Ni.
  • Aromatic heterocyclic compounds also called heteroaromatic hydrocarbon compounds
  • the aromatic heterocyclic compound represents an aromatic hydrocarbon compound in which one or more of carbon atoms are substituted with a heteroatom such as oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, or boron.
  • a pyridine derivative substituted with a nitrogen atom can be preferably used.
  • Nanocarbon material As an example of the nanocarbon material, the nanocarbon material described in the above organic donor can be used as appropriate. Moreover, the above-mentioned fullerene derivative is raised as a preferable nanocarbon material.
  • Phthalocyanine derivatives examples include compounds represented by the following general formula (P).
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently N or —CR (where R is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group)
  • M represents a group containing H 2 or a metal atom.
  • X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 are each independently an R of —CR, an alkyl group represented by R, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group,
  • the aromatic heterocyclic group has the same meaning as the alkyl group, alkoxy group, aromatic hydrocarbon ring group, and aromatic heterocyclic group, respectively, which are described as the substituent represented by R in the general formula (1). is there.
  • Porphyrin derivatives examples include compounds represented by the following general formula (Q).
  • X 1 , X 2 , X 3 and X 4 are each independently N or —CR (where R is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group or an aromatic heterocyclic group)
  • M represents a group containing H 2 or a metal atom.
  • X 1 , X 2 , X 3 , and X 4 are each independently an R of —CR, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon ring group represented by R,
  • the aromatic heterocyclic group has the same meaning as the alkyl group, alkoxy group, aromatic hydrocarbon ring group, and aromatic heterocyclic group, respectively, which are described as the substituent represented by R in the general formula (1). is there.
  • Fluorinated heterocyclic derivatives include fluorinated aromatic hydrocarbon compounds and aromatic heterocyclic compounds, among which fluorinated phthalocyanine, fluorinated porphyrin, fluorinated fullerene, etc. Is a preferred compound.
  • Aromatic hydrocarbons of aromatic hydrocarbon compounds include aromatic monocyclic hydrocarbons, condensed polycyclic hydrocarbons, and a combination of a plurality of independent aromatic monocyclic hydrocarbons or condensed polycyclic hydrocarbons. Is also included.
  • one or more atoms are heteroatoms such as oxygen, sulfur, nitrogen, phosphorus, and boron among the carbon atoms of the elements constituting the aromatic hydrocarbon ring. It refers to a substituted one, and includes a monocyclic aromatic heterocycle, a condensed polycyclic aromatic heterocycle, a plurality of independent aromatic heterocycles or a condensed polycyclic aromatic heterocycle bonded thereto.
  • the inorganic compound contained in the inorganic compound layer is preferably an inorganic compound having a semiconductor or higher conductivity.
  • Metals, inorganic salts, and inorganic oxides having conductivity higher than semiconductivity can be selected.
  • a fine particle dispersion, a precursor fine particle dispersion or a precursor solution, or a solution is applied by a coating process, and if necessary, energy is supplied from the outside, so that an inorganic compound is provided. It is possible to obtain a layer.
  • the external energy source heat, light (ultraviolet, visible, infrared, etc.), electromagnetic waves (microwave, etc.), plasma, discharge, etc. can be selected, but preferably the substrate temperature is 180 ° C. or lower. A condition that is preferably maintained at 130 ° C. or lower is preferable.
  • the conduction band, valence band, and Fermi level of the inorganic compound layer can be changed by external energy.
  • a fine particle dispersion, a precursor fine particle dispersion or a precursor solution, or a solution is formed by a non-discharge type coating process. It is a dispersion liquid dispersed in The fine particles preferably have an average particle size of 10 ⁇ m or less, more preferably an average particle size of 100 nm or less, and still more preferably particles having an average particle size of 20 nm or less.
  • the particle size of the fine particle dispersion is uniform.
  • Examples of the fine particle dispersion for forming the inorganic compound layer include a fine particle metal dispersion, a fine particle inorganic oxide dispersion, and a fine particle inorganic salt dispersion.
  • Examples of the metal in the fine particle metal dispersion include metals such as gold, silver, copper, aluminum, nickel, iron, and zinc, but silver and aluminum are preferable, but not limited thereto. Furthermore, these metals may be alloys.
  • inorganic oxides in the fine particle inorganic oxide dispersion include titanium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, zinc oxide, tin oxide, iron oxide, molybdenum oxide, vanadium oxide, lithium oxide, calcium oxide, magnesium oxide, ITO, Examples include IZO, In—Ga—Zn—Oxide, but are not limited thereto. Moreover, these inorganic oxides may be mixed.
  • the inorganic salt of the fine particle inorganic salt dispersion includes a copper metal salt (such as CuI), a silver metal salt (such as AgI), an iron salt (such as FeCl 3 ), a compound semiconductor (such as gallium-arsenic and cadmium-selenium), and titanic acid. Salts (SrTiO 3 , BaTiO 3 etc.) can be mentioned but are not limited to these. Furthermore, these may be mixed.
  • the precursor fine particle dispersion or precursor solution is a dispersion or solution of a precursor that obtains a metal or inorganic oxide thin film by using a sol-gel reaction, oxidation, or reduction reaction.
  • an inorganic oxide can be obtained from a metal halide salt, alkoxide, acetate, or the like through hydrolysis polycondensation or the like.
  • the sol-gel reaction can be rapidly advanced by mixing and applying a catalytic amount of water, acid (inorganic acid, organic acid), base (indefinite base, organic base) in the solution.
  • the obtained inorganic oxide film has a large amount of carbon, and is often not a complete inorganic oxide film, and may have low conductivity. If necessary, an inorganic oxide having high conductivity can be obtained by applying external energy. External energy is shown above.
  • the conduction band, valence band, and Fermi level can be changed by adding external energy.
  • metals for the sol-gel reaction include, but are not limited to, titanium, zirconium, zinc, tin, niobium, molybdenum, vanadium, and the like.
  • oxidation and reduction reactions are methods in which a precursor is changed to a semiconducting or more conductive inorganic compound by adding an oxidizing agent and a reducing agent.
  • a combination of a metal and an oxidizing agent such as a combination of a metal salt and a reducing agent, or a metal oxide with a metal and an oxidizing agent so that Ag metal can be obtained by reducing AgI.
  • the above methods can be combined with each other.
  • a combination of a sol-gel method and inorganic fine particles, a combination of inorganic salt fine particles and an inorganic salt solution, or a combination of an inorganic compound and an organic compound can be performed.
  • organic compounds examples include those described above.
  • the film thickness of the inorganic compound layer is 1 nm to 1 ⁇ m, preferably 1 nm to 200 nm, and more preferably 1 nm to 20 nm.
  • the structure and materials of the charge generation layer include Yusuke Husband, Proceedings of the 10th Annual Meeting of the Organic EL Conference, page 53, and Yong-Ki Kim et. Al. , Appl. Phys. Lett. , No. 94, page 63305 (2009).
  • each organic compound layer (organic EL layer) constituting the light emitting unit Will be described in detail.
  • the light-emitting layer according to the organic EL device of the present invention is a layer that emits light by recombination of electrons and holes injected from an electrode, a charge generation layer, an electron transport layer, or a hole transport layer, and emits light. May be in the light emitting layer or at the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
  • the total thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the uniformity of the film, preventing unnecessary application of a high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the drive current. It is preferable to adjust in the range of 2 nm to 5 ⁇ m, more preferably in the range of 2 nm to 200 nm, and particularly preferably in the range of 10 nm to 20 nm.
  • a light emitting dopant or a host compound described later can be formed by, for example, a known thinning method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a casting method, or an LB method.
  • the light emitting layer of the organic EL device of the present invention preferably contains a light emitting host compound and at least one kind of light emitting dopant (phosphorescent dopant (also referred to as phosphorescent dopant) or fluorescent dopant). .
  • phosphorescent dopant also referred to as phosphorescent dopant
  • fluorescent dopant also referred to as phosphorescent dopant
  • a host compound (also referred to as a light-emitting host) and a light-emitting dopant (also referred to as a light-emitting dopant compound) included in the light-emitting layer are described below.
  • the host compound in the present invention is a phosphorescent quantum yield of phosphorescence emission at a room temperature (25 ° C.) having a mass ratio of 20% or more in the compound contained in the light emitting layer. Is defined as a compound of less than 0.1.
  • the phosphorescence quantum yield is preferably less than 0.01.
  • the mass ratio in the layer is 20% or more among the compounds contained in a light emitting layer.
  • a compound having a carbazole ring as a partial structure, a compound having a polymerizable group and having a carbazole ring as a partial structure, and a polymer of the compound are particularly preferably used as the host compound.
  • a host compound a well-known host compound may be used together, and may be used in combination of multiple types. By using a plurality of types of host compounds, it is possible to adjust the movement of charges, and the organic EL element can be made highly efficient.
  • a compound having a hole transporting ability and an electron transporting ability, which prevents the emission of light from being increased in wavelength, and has a high Tg (glass transition temperature) is used. preferable.
  • Luminescent dopant The light emitting dopant according to the present invention will be described.
  • a fluorescent dopant also referred to as a fluorescent compound
  • a phosphorescent dopant also referred to as a phosphorescent emitter, a phosphorescent compound, a phosphorescent compound, or the like
  • the above-mentioned host compound may be used as the luminescent dopant (simply referred to as a luminescent material) used in the light emitting layer or the light emitting unit of the organic EL device of the present invention. It is preferable to contain a phosphorescent dopant at the same time as containing.
  • the phosphorescent compound according to the present invention is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.) and has a phosphorescence quantum yield.
  • the phosphorescence quantum yield is preferably 0.1 or more, although it is defined as a compound of 0.01 or more at 25 ° C.
  • the phosphorescent 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 emitting compound according to the present invention achieves the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. It only has to be done.
  • phosphorescent compounds There are two types of light emission of phosphorescent compounds. In principle, the recombination of carriers occurs on the host compound to which carriers are transported, and an excited state of the host compound is generated. This energy is phosphorescent. An energy transfer type that obtains light emission from the phosphorescent compound by transferring to the phosphorescent compound, and the other is that the phosphorescent compound becomes a carrier trap, and recombination of carriers on the phosphorescent compound is performed. And a carrier trap type in which light emission from the phosphorescent compound is obtained.
  • the phosphorescent compound can be appropriately selected from known compounds used for the light emitting layer of the organic EL device.
  • the phosphorescent compound according to the present invention is preferably a complex compound containing a group 8-10 metal in the periodic table, more preferably an iridium compound (Ir complex), an osmium compound, or a platinum compound. (Platinum complex compounds) and rare earth complexes, with iridium compounds (Ir complexes) being most preferred among them.
  • Fluorescent dopants include coumarin dyes, pyran dyes, cyanine dyes, croconium dyes, squalium dyes, oxobenzanthracene dyes, fluorescein dyes, rhodamine dyes, pyrylium dyes, perylene dyes Examples thereof include dyes, stilbene dyes, polythiophene dyes, and rare earth complex phosphors.
  • 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, it 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. May be.
  • 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).
  • anode buffer layer hole injection layer
  • 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.
  • cathode buffer layer (electron injection layer) 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 preferably a thin film, and the film thickness is preferably in the range of 0.1 nm to 5 ⁇ m, depending on the material.
  • ⁇ Blocking layer hole blocking layer, electron blocking layer>
  • the blocking layer is provided as necessary in addition to the basic constituent layer of the organic compound thin film as described above. For example, it is described in JP-A Nos. 11-204258 and 11-204359, and “Organic EL elements and the forefront of industrialization (published by NTT Corporation on November 30, 1998)” on page 237. There is a hole blocking (hole blocking) layer.
  • the hole blocking layer has a function of an electron transport layer in a broad sense, and is made of a hole blocking material that has a function of transporting electrons and has a remarkably small ability to transport holes. The probability of recombination of electrons and holes can be improved by blocking.
  • the structure of the electron transport layer described later can be used as a hole blocking layer according to the present invention, if necessary.
  • the hole blocking layer of the organic EL device of the present invention is preferably provided adjacent to the light emitting layer.
  • the hole blocking layer preferably contains the azacarbazole derivative mentioned as the host compound described above.
  • the light emitting layer having the shortest wavelength of light emission is preferably closest to the anode among all the light emitting layers.
  • 50% by mass or more of the compound contained in the hole blocking layer provided at the position has an ionization potential of 0.3 eV or more larger than the host compound of the shortest wave emitting layer.
  • the ionization potential is defined by the energy required to emit electrons at the HOMO (highest occupied molecular orbital) level of the compound to the vacuum level, and can be obtained by the following method, for example.
  • Gaussian 98 Gaussian 98, Revision A.11.4, MJ Frisch, et al, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2002.
  • the ionization potential can be obtained as a value obtained by rounding off the second decimal place of a value (eV unit converted value) calculated by performing structural optimization using B3LYP / 6-31G *. This calculation value is effective because the correlation between the calculation value obtained by this method and the experimental value is high.
  • the ionization potential can also be obtained by a method of directly measuring by photoelectron spectroscopy.
  • a low energy electron spectrometer “Model AC-1” manufactured by Riken Keiki Co., Ltd. or a method known as ultraviolet photoelectron spectroscopy can be suitably used.
  • the electron blocking layer has a function of a hole transport layer in a broad sense, and is made of a material that has a function of transporting holes and has an extremely small ability to transport electrons, and transports electrons while transporting holes. By blocking, the recombination probability of electrons and holes can be improved.
  • the structure of the hole transport layer described later can be used as an electron blocking layer as necessary.
  • the film thickness of the hole blocking layer and the electron transport layer according to the present invention is preferably in the range of 3 nm to 100 nm, more preferably in the range of 5 nm to 30 nm.
  • the hole transport layer is made of a hole transport 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.
  • the hole transport material has any one of hole injection property or transport property and electron barrier property, and may be either organic or inorganic.
  • triazole derivatives for example, triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives,
  • stilbene derivatives silazane derivatives, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers, particularly thiophene oligomers.
  • the above-mentioned materials can be used as the hole transport material, but it is preferable to use a porphyrin compound, an aromatic tertiary amine compound and a styrylamine compound, particularly an aromatic tertiary amine compound.
  • 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-tolylaminoph
  • No. 5,061,569 Having a condensed aromatic ring of, for example, 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl (NPD), JP-A-4-308 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the like.
  • NPD 4,4'-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl
  • JP-A-4-308 4,4 ′, 4 ′′ -tris [N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino] triphenylamine in which three triphenylamine units described in Japanese Patent No. 88 are linked in a starburst type ( MTDATA) and the
  • polymer materials in which these materials are introduced into polymer chains or these materials are used as polymer main chains can also be used.
  • inorganic compounds such as p-type-Si and p-type-SiC can be used as the hole injection material and the hole transport material.
  • JP-A-11-251067 J. Org. Huang et. al. A so-called p-type hole transport material described in a book (Applied Physics Letters 80 (2002), p. 139) can also be used.
  • organic EL device material of the present invention containing a polymerizable compound described later or a polymer compound having a structural unit derived from the polymerizable compound can be used, and the above materials may be used in combination.
  • the hole transport layer can be formed by thinning the hole transport material by a known method such as a vacuum deposition method, a spin coating method, a printing method including a casting method, an LB method, In the present invention, it is preferably produced by a coating method (coating process).
  • the thickness of the hole transport layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, and more preferably in the range of 5 nm to 200 nm.
  • the hole transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • a hole transport layer having a high p property doped with impurities can be used.
  • examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, and JP-A-2001-102175. J. et al. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • a hole transport layer having such a high p property because a device with lower power consumption can be produced.
  • 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.
  • an electron transport material also serving as a hole blocking material used for an electron transport layer adjacent to the cathode side with respect to the light emitting layer is injected from the cathode.
  • Any material may be used as long as it has a function of transferring electrons to the light-emitting layer, and any material can be selected from conventionally known compounds.
  • Examples include nitro-substituted fluorene derivatives, diphenylquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, carbodiimides, fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane and anthrone derivatives, oxadiazole derivatives, and the like.
  • thiadiazole derivatives in which the oxygen atom of the oxadiazole ring is substituted with a sulfur atom, and quinoxaline derivatives having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as the electron transport material.
  • quinoxaline derivatives having a quinoxaline ring known as an electron-withdrawing group can also be used as the electron transport material.
  • 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.
  • 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), and the like, and the central metals of these metal complexes are In, Mg, Metal complexes replaced with Cu, Ca, Sn, Ga or Pb can also be used as the electron transport material.
  • 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.
  • the distyrylpyrazine derivative exemplified as the material for the light emitting layer can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor such as n-type-Si, n-type-SiC, etc. as in the case of the hole injection layer and the hole transport layer. Can also be used as an electron transporting material.
  • 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 printing method including a casting method, or an LB method.
  • the thickness of the electron transport layer is not particularly limited, but is preferably in the range of 5 nm to 5 ⁇ m, and more preferably in the range of 5 nm to 200 nm.
  • the electron transport layer may have a single layer structure composed of one or more of the above materials.
  • an electron transport layer having a high n property doped with impurities can be used.
  • examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-2001. 102175, J. Pat. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
  • an electron transport layer having such a high n property because an element with lower power consumption can be produced.
  • anode that is not a transparent electrode is a transparent electrode made of a conductive polymer formed on a transparent support.
  • the transparent electrode has been described in detail above.
  • an anode that is not a transparent electrode is preferably an electrode material made of a metal, an alloy, an electrically conductive compound, or a mixture thereof having a large work function (4 eV or more).
  • Electrode materials include metals such as Au, and conductive transparent materials such as CuI, indium tin oxide (ITO), SnO 2 , and ZnO.
  • an amorphous material such as IDIXO (In 2 O 3 —ZnO) capable of forming a transparent conductive film may be used.
  • these electrode materials may be formed into a thin film 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 pattern accuracy is not so high (about 100 ⁇ m or more) A pattern may be formed through a mask having a desired shape at the time of vapor deposition or sputtering of the electrode material.
  • the sheet resistance of an anode that is not a transparent electrode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less. Further, the film thickness is preferably in the range of 10 nm to 1000 nm, more preferably in the range of 10 nm to 200 nm, although it depends on the constituent materials.
  • Cathode that is not a transparent electrode
  • a cathode having a work function (4 eV or less) metal referred to as an electron injecting metal
  • an alloy referred to as an electrically conductive compound
  • a mixture thereof is used. It is done.
  • 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.
  • a mixture of an electron injecting metal and a second metal which is a stable metal having a larger work function than this for example, a magnesium / silver mixture, Magnesium / aluminum mixtures, magnesium / indium mixtures, aluminum / aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixtures, lithium / aluminum mixtures, aluminum and the like are preferred.
  • the cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
  • a metal foil film formed by coating a dispersion of metal nanoparticles such as silver nano ink and then heating and baking may be used.
  • the sheet resistance as the cathode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less, and the film thickness is usually selected in the range of 10 nm to 5 ⁇ m, preferably 50 nm to 200 nm.
  • the light emission luminance is improved, which is convenient.
  • a cathode can be produced with the transparent electrode made of the conductive polymer mentioned in the description of the anode, and by applying this, an element in which both the anode and the cathode are transmissive can be produced.
  • the transparent support according to the present invention and the transparent electrode according to the present invention (when the anode is a transparent electrode, when the cathode is a transparent electrode, when both the anode and the cathode are transparent electrodes) Etc.)), and it is preferable to provide a light-scattering nanostructure as the nanostructure.
  • the fine metal wire according to the present invention represents a fine metal wire having a line width of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and the metal is preferably an element having a conductivity in a bulk state of 1 ⁇ 10 6 S / m or more.
  • metal elements examples include Ag, Cu, Au, Al, Rh, Ir, Co, Zn, Ni, In, Fe, Pd, Pt, Sn, and Ti.
  • two or more kinds of metals can be used in combination, but from the viewpoint of conductivity, it is preferable to use an element selected from at least Ag, Cu, Au, Al, and Co.
  • the nanostructure according to the present invention represents a 1 nm to 1000 nm spherical, wire (fiber), rod, cube, network, mesoporous, piece-like structure or the like.
  • Such a structure is composed of an organic material, an inorganic material, a metal, or the like, and may be a mixture thereof.
  • nanostructures include organic nanostructures, inorganic nanostructures, and metal nanostructures.
  • organic nanostructures include DNA, proteins, viruses, nanocellulose particles, and dendrimers.
  • inorganic nanostructures include carbon nanotubes, carbon nanocoils, fullerenes, zeolites, mesoporous silica, titania nanoparticles, and examples of metal nanostructures include metal nanocrystals and metal nanowires.
  • the present invention is not limited to these.
  • Light scattering nanostructure Among the above nanostructures, in the present invention, a light scattering nanostructure is particularly preferably used.
  • ⁇ Sealing> As a sealing means used for this invention, the method of adhere
  • the sealing member may be disposed so as to cover the display area of the organic EL element, and may be a concave plate shape or a flat plate shape. Further, transparency and electrical insulation are not particularly limited.
  • Specific examples include a glass plate, a polymer plate / film, and a metal plate / film.
  • the glass plate include soda-lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, and quartz.
  • the polymer plate include polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, and polysulfone.
  • the metal plate include those made of one or more metals or alloys selected from the group consisting of stainless steel, iron, copper, aluminum, magnesium, nickel, zinc, chromium, titanium, molybdenum, silicon, germanium, and tantalum.
  • a polymer film and a metal film can be preferably used because the element can be thinned.
  • the polymer film has an oxygen permeability of 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ml / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ MPa) or less measured by a method according to JIS K 7126-1987, and a method according to JIS K 7129-1992. It is preferable that the water vapor permeability (25 ⁇ 0.5 ° C., relative humidity (90 ⁇ 2)% RH) measured in (1) is 1 ⁇ 10 ⁇ 3 g / (m 2 ⁇ 24 h) or less.
  • sealing member For processing the sealing member into a concave shape, sandblasting, chemical etching, or the like is used.
  • the adhesive include photocuring and thermosetting adhesives having reactive vinyl groups of acrylic acid oligomers and methacrylic acid oligomers, and moisture curing adhesives such as 2-cyanoacrylates. be able to.
  • heat- and chemical-curing types such as epoxy type can be mentioned.
  • hot-melt type polyamide, polyester, and polyolefin can be mentioned.
  • a cationic curing type ultraviolet curing epoxy resin adhesive can be mentioned.
  • an organic EL element may deteriorate by heat processing, what can be adhesively cured from room temperature to 80 ° C. is preferable.
  • a desiccant may be dispersed in the adhesive.
  • coating of the adhesive agent to a sealing part may use commercially available dispenser, and may print like screen printing.
  • the electrode and the organic layer are coated on the outside of the electrode facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween, and an inorganic or organic layer is formed in contact with the support substrate to form a sealing film.
  • the material for forming the film may be any material that has a function of suppressing intrusion of elements that cause deterioration of elements such as moisture and oxygen.
  • silicon oxide, silicon dioxide, silicon nitride, or the like may be used. it can.
  • the method for forming these films is not particularly limited.
  • vacuum deposition, sputtering, reactive sputtering, molecular beam epitaxy, cluster ion beam, ion plating, plasma polymerization, atmospheric pressure plasma A combination method, plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, coating method, or the like can be used.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil can be injected in the gas phase and liquid phase.
  • an inert gas such as nitrogen or argon, or an inert liquid such as fluorinated hydrocarbon or silicon oil
  • a vacuum is also possible.
  • a hygroscopic compound can also be enclosed inside.
  • the hygroscopic compound examples include metal oxides (for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide), sulfates (for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate, etc.).
  • metal oxides for example, sodium oxide, potassium oxide, calcium oxide, barium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide
  • sulfates for example, sodium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, cobalt sulfate, etc.
  • Metal halides eg, calcium chloride, magnesium chloride, cesium fluoride, tantalum fluoride, cerium bromide, magnesium bromide, barium iodide, magnesium iodide, etc.
  • perchloric acids eg, barium perchlorate,
  • anhydrous salts are preferably used in sulfates, metal halides and perchloric acids.
  • a protective film or a protective plate may be provided on the outer side of the sealing film on the side facing the support substrate with the organic layer interposed therebetween or on the sealing film.
  • the sealing is performed by the sealing film, the mechanical strength is not necessarily high. Therefore, it is preferable to provide such a protective film and a protective plate.
  • a material that can be used for this the same glass plate, polymer plate / film, metal plate / film, and the like used for the sealing can be used, but the polymer film is light and thin. Is preferably used.
  • the organic EL element emits light inside a layer having a refractive index higher than that of air (refractive index is about 1.7 to 2.1) and can extract only about 15% to 20% of the light generated in the light emitting layer. It is generally said.
  • a method of improving the light extraction efficiency for example, a method of forming irregularities on the surface of the transparent substrate and preventing total reflection at the transparent substrate and the air interface (US Pat. No. 4,774,435), A method for improving efficiency by giving light condensing property to a substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 63-314795), a method of forming a reflective surface on the side surface of an element (Japanese Patent Laid-Open No. 1-220394), and light emission from the substrate A method of forming an antireflection film by introducing a flat layer having an intermediate refractive index between the bodies (Japanese Patent Laid-Open No.
  • these methods can be used in combination with the organic EL device of the present invention.
  • a method of introducing a flat layer having a lower refractive index than the substrate between the substrate and the light emitter, or a substrate, transparent A method of forming a diffraction grating between any layers of the electrode layer and the light emitting layer (including between the substrate and the outside) can be suitably used.
  • the low refractive index layer examples include aerogel, porous silica, magnesium fluoride, and a fluorine-based polymer. Since the refractive index of the transparent substrate is generally about 1.5 to 1.7, the low refractive index layer preferably has a refractive index of about 1.5 or less. Further, it is preferably 1.35 or less.
  • the thickness of the low refractive index medium is preferably at least twice the wavelength in the medium. This is because the effect of the low refractive index layer is diminished when the thickness of the low refractive index medium is about the wavelength of light and the electromagnetic wave that has exuded by evanescent enters the substrate.
  • the method of introducing a diffraction grating into an interface or any medium that causes total reflection is characterized by a high effect of improving light extraction efficiency.
  • This method uses the property that the diffraction grating can change the direction of light to a specific direction different from refraction by so-called Bragg diffraction such as first-order diffraction and second-order diffraction.
  • Light that cannot be emitted due to total internal reflection between layers is diffracted by introducing a diffraction grating in any layer or medium (in a transparent substrate or transparent electrode), and the light is removed. I want to take it out.
  • the diffraction grating to be introduced has a two-dimensional periodic refractive index. This is because light emitted from the light-emitting layer is randomly generated in all directions, so in a general one-dimensional diffraction grating having a periodic refractive index distribution only in a certain direction, only light traveling in a specific direction is diffracted. Therefore, the light extraction efficiency does not increase so much.
  • the refractive index distribution a two-dimensional distribution
  • the light traveling in all directions is diffracted, and the light extraction efficiency is increased.
  • the position where the diffraction grating is introduced may be in any of the layers or in the medium (in the transparent substrate or the transparent electrode), but is preferably in the vicinity of the organic light emitting layer where light is generated.
  • the period of the diffraction grating is preferably about 1/2 to 3 times the wavelength of light in the medium.
  • the arrangement of the diffraction grating is preferably two-dimensionally repeated such as a square lattice, a triangular lattice, or a honeycomb lattice.
  • the external extraction efficiency at room temperature of light emission of the organic EL device of the present invention is preferably 1% or more, more preferably 5% or more.
  • 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.
  • a hue improvement filter such as a color filter may be used in combination, or a color conversion filter that converts the emission color from the organic EL element into multiple colors using a phosphor may be used in combination.
  • the ⁇ max of light emission of the organic EL element is preferably 480 nm or less.
  • the organic EL element of the present invention is processed on the light extraction side of the substrate, for example, so as to provide a microlens array-like structure, or in combination with a so-called condensing sheet, for example, with respect to a specific direction, for example, the element emission surface By condensing in the front direction, the luminance in a specific direction can be increased.
  • quadrangular pyramids having a side of 30 ⁇ m and an apex angle of 90 degrees are arranged two-dimensionally on the light extraction side of the substrate.
  • One side is preferably 10 ⁇ m to 100 ⁇ m. If it becomes smaller than this, the effect of diffraction will generate
  • the condensing sheet it is possible to use, for example, a sheet that has been put to practical use in an LED backlight of a liquid crystal display device.
  • a brightness enhancement film (BEF) manufactured by Sumitomo 3M Limited can be used.
  • the base material may be formed by forming a ⁇ -shaped stripe having a vertex angle of 90 degrees and a pitch of 50 ⁇ m, or the vertex angle is rounded and the pitch is changed randomly. Other shapes may be used.
  • a light diffusion plate / film may be used in combination with the light collecting sheet.
  • a diffusion film (light-up) manufactured by Kimoto Co., Ltd. can be used.
  • the upper layer material is dissolved in a solvent outside the solubility range of the solubility parameter of the lower layer main material to disturb the lower layer thin film surface.
  • a technique of laminating without causing such a problem has been disclosed (for example, JP-A-2002-299061).
  • the insolubilization used in the present invention refers to an insolubilization treatment described below after film formation by a coating process, so that it is in an inert state, that is, insoluble, and solute components are eluted or diffused. It means changing to an inert state that can suppress this.
  • Dissolution refers to a phenomenon in which a solute is solvated and diffuses into the solvent.
  • insolubilization is achieved by suppressing solvation or suppressing diffusion.
  • the ratio of the solvation is reduced to suppress the solvation and to reduce the diffusion of the solute (mobility), thereby suppressing the diffusion of the solute into the solvent.
  • the high molecular weight material in the present invention is an aromatic condensed ring derivative or heteroaromatic condensed ring derivative having a molecular weight of 800 or more and 1500 or less, more preferably an aromatic condensed ring derivative or heteroaromatic condensed ring derivative having a molecular weight of 800 or more and 1200 or less. It is.
  • the polymer material include vinyl polymers having a number average molecular weight of 10,000 to 1,000,000, polyesters, polyamides, polyethers, polysulfides, polyimides, and polyarylenes.
  • A Crosslinking reaction: Multi-dimensional cross-linking using low-molecular weight materials, high-molecular weight materials, or multiple cross-linking groups (polysynthetic reactive groups) present in a polymer, after application / film formation, by stimulation of heat, light, electromagnetic waves, etc. This is a method for insolubilizing.
  • a thermal / photopolymerization initiator or a crosslinking agent may be used in combination.
  • crosslinking group examples include groups represented by the following general formula (LP). Each crosslinking group may be used alone or in combination.
  • L represents a simple bond or a divalent linking group
  • P represents a polymerizable substituent represented by the following.
  • the divalent linking group used herein include an alkylene group (for example, ethylene group, trimethylene group, tetramethylene group, propylene group, ethylethylene group, pentamethylene group, hexamethylene group, etc.), alkenylene group (for example, vinylene).
  • arylene group for example, o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, Naphthacenediyl group, pyrenediyl group, naphthylnaphthalenediyl group Biphenyldiyl group (eg, [1,1′-biphenyl] -4,4′-diyl group, 3,3′-biphenyldiyl group, 3,6-biphenyldiyl group, etc.
  • arylene group for example, o-phenylene group, m-phenylene group, p-phenylene group, naphthalenediyl group, anthracenediyl group, Naphthacenediyl group, pyrenediyl group, naphthylnaphthalenediyl group
  • Biphenyldiyl group eg, [1,1′
  • R represents an alkyl group
  • x is an integer of 2 or more
  • y pieces so as to satisfy the valence of the metal M
  • the substituent B is bonded. When a plurality of B are present, they may be different from each other.
  • examples of the substituent represented by B include an alkyl group (for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group).
  • cycloalkyl group for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.
  • alkenyl group for example, vinyl group, allyl group, 1 -Propenyl group, 2-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, isopropenyl group, etc.
  • alkynyl group eg, ethynyl group, propargyl group, etc.
  • aromatic hydrocarbon group aromatic hydrocarbon
  • aromatic hydrocarbon aromatic hydrocarbon
  • aromatic hydrocarbon aromatic hydrocarbon
  • aromatic hydrocarbon aromatic hydrocarbon
  • aromatic carbocyclic group for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, Aryl, xylyl, naphthyl, anth
  • the group represented by the general formula (LP) can be used by substituting with any hydrogen atom of the material constituting the light emitting unit or the charge generation layer.
  • the number of substitutions is 1 to 10, preferably 1 to 4, in the case of a non-polymer compound having no repeating unit, and in the case of a polymer compound having a repeating structure, the number of crosslinking groups per 10,000 number average molecular weight is 10,000. 1 to 100, preferably 1 to 10.
  • the number of crosslinkable groups in a polymer having a number average molecular weight of 50,000 is 5 to 500, preferably 5 to 50.
  • Sol-gelation reaction It refers to a chemical synthesis method of ceramic (metal oxide) by hydrolysis dehydration condensation (sol-gel) reaction of metal alkoxide.
  • (C) Complexation reaction The reaction between the metal species and the ligand promotes the formation of a metal-crosslinked polymer (coordinating-bonded polymer complex) having coordination bond crosslinking, and insolubilization is performed.
  • the metal species include group 1 (alkali metal), group 2 (alkaline earth metal), group 12 to group 15 metal elements and group 4 to group 11 transition metal elements of the periodic table of elements. Can be mentioned.
  • metal species examples include Cs, Mg, Ca, Ba, Ti, V, Mo, W, Fe, Co, Ir, Ni, Pt, Cu, Zn, Al, and Sn.
  • the ligand has a substituent having a lone electron pair, and the substituent can form a complex with a metal by a coordinate bond, and can form two or more coordinate bonds in the molecule. If you have one, you can use it without problems.
  • Examples of the substituent capable of forming a coordination bond include amino group, ethylenediamino group, pyridyl group, bipyridyl group, terpyridyl group, carbonyl group, carboxyl group, thiol group, porphyrin ring, crown ether, carbene and the like. .
  • (D) Use of precursors After the coating and film formation of the soluble precursor compound, it is converted into a compound that cannot be re-dissolved by decomposition or substitution accompanied by chemical or physical changes caused by internal or external stimuli such as heat, light, and electromagnetic waves.
  • the precursor that can be used in the present invention compounds described in JP-A-2008-135198 can be preferably used.
  • insoluble fine particles of a soluble precursor can be formed by chemical change due to internal or external stimulation such as heat, light, electromagnetic waves, etc. after coating and film-forming of a soluble precursor compound in a solvent.
  • the solvent as used in the present invention is a name for a liquid that dissolves a solid or a liquid.
  • aromatic hydrocarbons toluene, chlorobenzene, pyridine
  • saturated hydrocarbons cyclohexane, Decane, perfluorooctane
  • alcohols isopropyl alcohol, hexafluoroisopropanol
  • ketones methyl ethyl ketone, cyclohexanone
  • esters butyl acetate, phenyl acetate
  • dichloroethane tetrahydrofuran, acetonitrile.
  • the inert state means that (i) a change in film thickness due to a change in UV absorption, (ii) a change in state of the light emitting layer due to a PL change, and (iii) at least one item of the rectification ratio satisfies an evaluation reference value described later. Refers to the state.
  • the yield was improved, and improvements were also observed with respect to the suppression of voltage rise over time, and a production method suitable for the present invention could be provided.
  • Examples of the solution coating process related to the production of the organic EL device of the present invention include spin coating, casting, die coating, blade coating, roll coating, ink jet, printing, spray coating, and curtain coating.
  • a non-discharge type solution coating process is particularly preferable from the viewpoint of being able to form a precise thin film and high productivity.
  • the non-ejection type solution coating process means a method that does not involve the flying / ejection of fine droplets of the coating solution, that is, a method that does not include an inkjet method, and preferably a slit coating method, a spin coating method, a casting method, a printing method, etc.
  • a particularly preferable non-discharge type solution coating process there is a slit coating method.
  • a desired electrode material for example, a thin film made of 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 ⁇ m or less, preferably 10 nm to 200 nm.
  • a method for forming each of these layers there are a vapor deposition method, a coating process (slit coating method, die coating method, spin coating method, casting method, printing method) and the like as described above.
  • film formation by a coating method such as a slit coating method, a die coating method, a spin coating method, or a printing method is preferable from the viewpoint that holes are hardly generated.
  • the layer containing a compound having a carbazole ring as a partial structure according to the present invention, the compound having a polymerizable group, and a polymer of the compound is preferably formed by the above-described coating method. Is preferably a light emitting layer.
  • the total number of layers (the constituent layers of the organic EL element) existing between the anode and the cathode 50% or more of the total number of layers is preferably formed by a coating method.
  • the hole injection layer In the case where the total number of layers / hole transport layer / light emitting layer / hole blocking layer / electron transport layer / electron injection layer is 6, it is preferable that at least three layers are formed by a coating method.
  • examples of the liquid medium for dissolving or dispersing various organic EL materials used for coating include ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexano, and fatty acids such as ethyl acetate.
  • a dispersion method it is possible to apply a dispersion method such as ultrasonic wave, high shear force dispersion or media dispersion.
  • a thin film made of a cathode material is formed thereon by a method such as vapor deposition or sputtering so as to have a film thickness of 1 ⁇ m or less, preferably in the range of 50 nm to 200 nm.
  • a desired organic EL element can be obtained.
  • a DC voltage When a DC voltage is applied to the multicolor display device obtained in this way, light emission can be observed by applying a voltage of about 2V to 40V 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.
  • the organic EL element of the present invention can be used as a display device, a display, and various light emission sources.
  • Examples of light-emitting light sources include lighting devices (home lighting, interior lighting), clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources of optical storage media, light sources of electrophotographic copying machines, light sources of optical communication processors, Examples include, but are not limited to, a light source of an optical sensor. In particular, it can be effectively used as a backlight of a liquid crystal display device and a light source for illumination.
  • the organic EL element of the present invention may be patterned by a metal mask, a printing method, or the like when forming a film, if necessary.
  • the electrode In the case of patterning, only the electrode may be patterned, the electrode and the light emitting layer may be patterned, or the entire layer of the element may be patterned. In the fabrication of the element, a conventionally known method is used. Can do.
  • 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 a total CS-1000 (manufactured by Konica Minolta Sensing) is applied to the CIE chromaticity coordinates.
  • the display device of the present invention comprises the organic EL element of the present invention.
  • the display device of the present invention may be single color or multicolor, but here, the multicolor display device will be described.
  • a shadow mask is provided only at the time of forming a light emitting layer, and a film can be formed on one surface by vapor deposition, slit coating, die coating, casting, spin coating, printing, or the like.
  • the method is not limited, but is preferably a vapor deposition method, a slit coating method, a die coating method, a spin coating method, or a printing method.
  • the configuration of the organic EL element included in the display device is selected from the above-described configuration examples of the organic EL element as necessary.
  • the manufacturing method of an organic EL element is as having shown in the one aspect
  • the alternating current waveform to be applied may be arbitrary.
  • the multicolor display device can be used as a display device, a display, and various light sources.
  • 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.
  • Display devices and displays include televisions, personal computers, mobile devices, AV devices, teletext displays, information displays in automobiles, and the like. 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.
  • Light sources include home lighting, interior lighting, clock and liquid crystal backlights, billboard advertisements, traffic lights, light sources for optical storage media, light sources for electrophotographic copying machines, light sources for optical communication processors, light sources for optical sensors, etc.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a display device composed of 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.
  • the display 1 includes a display unit A having a plurality of pixels, a control unit B that performs image scanning of the display unit A based on image information, and the like.
  • 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 a plurality of pixels based on image information from the outside, and the pixels for each scanning line respond to the image data signal by the scanning signal.
  • the image information is sequentially emitted to scan the image and display the image information on the display unit A.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the display unit A.
  • the display unit A has a wiring unit including a plurality of scanning lines 5 and data lines 6 and a plurality of pixels 3 on the substrate.
  • the main members of the display unit A will be described below.
  • the light emitted from the pixel 3 is extracted in the direction of the white arrow (downward).
  • the scanning line 5 and the plurality of data lines 6 in the wiring portion are each made of a conductive material, and the scanning lines 5 and the data lines 6 are orthogonal to each other in a grid pattern and are connected to the pixels 3 at the orthogonal positions (details are illustrated). Not)
  • the pixel 3 When the scanning signal is applied from the scanning line 5, the pixel 3 receives the image data signal from the data line 6 and emits light according to the received image data.
  • a full color display can be achieved by appropriately arranging pixels in the red region, the green region, and the blue region on the same substrate.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a pixel.
  • the pixel includes an organic EL element 10, a switching transistor 11, a driving transistor 12, a capacitor 13, and the like.
  • a full color display can be performed by using red, green, and blue light emitting organic EL elements as the organic EL elements 10 in a plurality of pixels, and juxtaposing them on the same substrate.
  • an image data signal is applied from the control unit B to the drain of the switching transistor 11 via the data line 6.
  • a scanning signal is applied from the control unit B to the gate of the switching transistor 11 via the scanning line 5
  • the driving of the switching transistor 11 is turned on, and the image data signal applied to the drain is supplied to the capacitor 13 and the driving transistor 12. Is transmitted to the gate.
  • the capacitor 13 is charged according to the potential of the image data signal, and the drive transistor 12 is turned on.
  • the drive transistor 12 has a drain connected to the power supply line 7 and a source connected to the electrode of the organic EL element 10, and the power supply line 7 connects to the organic EL element 10 according to the potential of the image data signal applied to the gate. Current is supplied.
  • the driving of the switching transistor 11 is turned off. However, even if the driving of the switching transistor 11 is turned off, the capacitor 13 maintains the potential of the charged image data signal, so that the driving of the driving transistor 12 is kept on and the next scanning signal is applied. Until then, the light emission of the organic EL element 10 continues.
  • the driving transistor 12 is driven according to the potential of the next image data signal synchronized with the scanning signal, and the organic EL element 10 emits light.
  • the light emission of the organic EL element 10 is performed by providing the switching transistor 11 and the drive transistor 12 which are active elements with respect to the organic EL element 10 of each of the plurality of pixels. It is carried out.
  • Such a light emitting method is called an active matrix method.
  • the light emission of the organic EL element 10 may be light emission of a plurality of gradations by a multi-value image data signal having a plurality of gradation potentials, or by turning on / off a predetermined light emission amount by a binary image data signal. Good.
  • the holding of the potential of the capacitor 13 may be continued until the next scanning signal is applied, or may be discharged immediately before the next scanning signal is applied.
  • the present invention not only the active matrix method described above, but also a passive matrix light emission drive in which an organic EL element emits light according to a data signal only when a scanning signal is scanned.
  • FIG. 4 is a schematic view of a passive matrix display device.
  • a plurality of scanning lines 5 and a plurality of image data lines 6 are provided in a lattice shape so as to face each other with the pixel 3 interposed therebetween.
  • the pixel 3 connected to the applied scanning line 5 emits light according to the image data signal.
  • the lighting device of the present invention will be described.
  • the illuminating device of this invention has the said organic EL element.
  • the organic EL element of the present invention may be used as an organic EL element having a resonator structure.
  • the purpose of use of the organic EL element having such a resonator structure is as follows.
  • the light source of a machine, the light source of an optical communication processing machine, the light source of a photosensor, etc. are mentioned, However, It is not limited to these. Moreover, you may use for the said use by making a laser oscillation.
  • the organic EL element of the present invention may be used as a kind of lamp for illumination or exposure light source, a projection device for projecting an image, or a display for directly viewing a still image or a moving image. It may be used as a device (display).
  • the drive method when used as a display device for moving image reproduction may be either a simple matrix (passive matrix) method or an active matrix method.
  • a full-color display device can be manufactured by using two or more organic EL elements of the present invention having different emission colors.
  • the organic EL material of 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 the three primary colors of blue, green, and blue, or two using the relationship of complementary colors such as blue and yellow, blue green and orange, etc. The thing containing the light emission maximum wavelength may be used.
  • a combination of light emitting materials for obtaining a plurality of emission colors is a combination of a plurality of phosphorescent or fluorescent materials, a light emitting material that emits fluorescence or phosphorescence, and light from the light emitting material as excitation light. Any of those combined with a dye material that emits light may be used, but in the white organic EL device according to the present invention, only a combination of a plurality of light-emitting dopants may be mixed.
  • an electrode film can be formed by vapor deposition, slit coating, die coating, casting, spin coating, printing, etc., and productivity is improved.
  • the elements themselves are luminescent white.
  • luminescent material used for a light emitting layer For example, if it is a backlight in a liquid crystal display element, the metal complex which concerns on this invention so that it may suit the wavelength range corresponding to CF (color filter) characteristic, Any one of known luminescent materials may be selected and combined to whiten.
  • CF color filter
  • the non-light emitting surface of the organic EL device of the present invention is covered with a glass case, a glass substrate having a thickness of 300 ⁇ m is used as a sealing substrate, and an epoxy-based photocurable adhesive (LUX TRACK manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is used as a sealing material.
  • LC0629B is applied, and this is overlaid on the cathode and brought into close contact with the transparent support substrate, irradiated with UV light from the glass substrate side, cured and sealed, and an illumination device as shown in FIGS. Can be formed.
  • FIG. 5 shows a schematic diagram of a lighting device, and the organic EL element 201 of the present invention is covered with a glass cover 202 (in addition, the sealing operation with the glass cover is to bring the organic EL element 201 into contact with the atmosphere. And a glove box under a nitrogen atmosphere (in an atmosphere of high-purity nitrogen gas having a purity of 99.999% or more).
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view of the lighting device.
  • 205 denotes a cathode
  • 206 denotes an organic EL layer
  • 207 denotes a glass substrate with a transparent electrode.
  • the glass cover 202 is filled with nitrogen gas 208 and a water catching agent 209 is provided.
  • Example 1 Manufacture of Organic EL Element 1-1 (Comparative Example) >> A transparent substrate provided with this ITO transparent electrode after patterning was performed on a substrate (NH-Technoglass NA-45) formed by depositing 100 nm of ITO (indium tin oxide) on a glass substrate of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm as an anode. The supporting substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol, dried with dry nitrogen gas, and UV ozone cleaning was performed for 5 minutes.
  • a substrate NH-Technoglass NA-45
  • ITO indium tin oxide
  • H. C A solution obtained by diluting Stark PEDOT-PSS (CLEVIOS P VP AI 4083) to 70% with pure water was formed by spin coating, then dried at 200 ° C. for 1 hour, and the first hole having a thickness of 30 nm was formed. A transport layer was provided.
  • Stark PEDOT-PSS CLEVIOS P VP AI 4083
  • OC-9 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second
  • D-15 was deposited at a deposition rate of 0.006 nm / second
  • a 40 nm light-emitting layer, OC-45 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • Vapor deposition was performed at a rate of 2 seconds, and a 30 nm electron transport layer was provided.
  • lithium fluoride 1.0 nm was deposited as an electron injection layer and aluminum 110 nm was deposited as a cathode, to produce an organic EL device 1-1.
  • a transparent electrode made of a conductive polymer having a film thickness of 30 nm was provided.
  • an organic EL element 1-2 was produced in the same manner except that the transparent support substrate provided with the transparent electrode was dried in a dry nitrogen gas atmosphere.
  • H. C A solution obtained by diluting Stark PEDOT-PSS (CLEVIOS P VP AI 4083) to 70% with pure water was formed by spin coating, then dried at 200 ° C. for 1 hour, and the first hole having a thickness of 30 nm was formed. A transport layer was provided.
  • Stark PEDOT-PSS CLEVIOS P VP AI 4083
  • Each material to be described later was packed in a molybdenum or tungsten vapor deposition boat and set together with the glass substrate on which the above-mentioned transparent electrode was formed in a vacuum vapor deposition apparatus.
  • degree of vacuum became 1 ⁇ 10 ⁇ 4 Pa or less
  • OC-1 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second by 20 nm to provide a second hole transport layer.
  • OC-9 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second
  • D-15 was deposited at a deposition rate of 0.006 nm / second
  • a 40 nm light-emitting layer, OC-45 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • Evaporation was performed at a rate of seconds, a 10 nm electron transport layer was provided, and a first light emitting unit was produced.
  • OC-45 Li (99: 1% by volume) was co-evaporated at a rate of 10 nm and 0.1 nm / second, and then molybdenum oxide was added at a rate of 0.05 nm / second to 5 nm and 0 nm. 20 nm of OC-1 was vacuum deposited at a rate of 1 nm / sec.
  • the second light emitting unit was manufactured as follows.
  • the hole transport layer in the second light emitting unit shares the above-described OC-1 layer of the charge generation layer, on which OC-9 is deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second, and D-15 is deposited at a deposition rate. Evaporation was performed at a rate of 0.006 nm / sec, a 40 nm light-emitting layer and OC-45 were deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec, and a 30 nm electron transport layer was provided to produce a second light-emitting unit.
  • the organic EL element 1-4 of the present invention a power efficiency improvement of about 9% was observed based on the organic EL element 1-3 having a conventional ITO as an anode, which is a direct comparison.
  • organic EL element 1-4 of the present invention is superior to the organic EL elements 1-1 and 1-2, which are single configuration elements.
  • the power efficiencies of the organic EL elements 1-1 to 1-4 are the same, which suggests that the difference in power efficiency is due to an improvement in light extraction efficiency.
  • the organic EL element of the present invention that does not require a special optical design is a particularly important technology compared to a tandem organic EL element having a plurality of light emitting units that has conventionally required a complicated optical design. It is clear.
  • Example 2 ⁇ Manufacture of Organic EL Element 2-1 >>: According to the present invention, after masking in accordance with the anode pattern on a glass substrate of 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm as the anode, C. PEDOT-PSS (CLEVIOS PH510) manufactured by Starck was formed by a spin coating method. After drying at 150 ° C. for 30 minutes, the masking was removed, and a transparent support substrate provided with a transparent electrode made of a conductive polymer having a film thickness of 30 nm was produced.
  • C. PEDOT-PSS CLEVIOS PH510
  • H. C A solution obtained by diluting Stark PEDOT-PSS (CLEVIOS P VP AI 4083) to 70% with pure water was formed by spin coating, then dried at 200 ° C. for 1 hour, and the first hole having a thickness of 30 nm was formed. A transport layer was provided.
  • Stark PEDOT-PSS CLEVIOS P VP AI 4083
  • Each material to be described later was packed in a molybdenum or tungsten vapor deposition boat and set together with the glass substrate on which the transparent electrode was formed in a vacuum vapor deposition apparatus.
  • OC-61 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second to 20 nm to provide a second hole transport layer.
  • OC-16 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second
  • D-15 was deposited at a deposition rate of 0.006 nm / second
  • OC-50 was deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second.
  • Vapor deposition was performed at a rate of 2 seconds, a 20 nm electron transport layer was provided, and a first light emitting unit was produced.
  • OC-50 cesium carbonate (99: 1% by volume) was co-evaporated at a rate of 10 nm and 0.1 nm / second, and then molybdenum oxide was 5 nm at a rate of 0.05 nm / second. 20 nm of OC-1 was vacuum-deposited at a rate of 0.1 nm / second.
  • the second light emitting unit was manufactured.
  • the hole transport layer in the second light emitting unit shares the above-described OC-1 layer of the charge generation layer, on which OC-5 is deposited at a deposition rate of 0.1 nm / second, and D-14 is deposited. Evaporation was performed at a rate of 0.006 nm / sec, a 40 nm light-emitting layer and OC-49 were deposited at a deposition rate of 0.1 nm / sec, and a 30 nm electron transport layer was provided to produce a second light-emitting unit.
  • the power efficiency was evaluated in the same manner as described in Example 1. The power efficiency was evaluated relative to the comparative organic EL element 2-2 as 100%.
  • the organic EL elements using the transparent support substrate provided with the transparent electrodes all showed a superior difference compared to those using the ITO electrodes.
  • Example 4 Manufacture of organic EL element 11-1 >> After masking in accordance with the anode pattern on a 100 mm ⁇ 100 mm ⁇ 1.1 mm glass substrate as an anode, a separately prepared emeraldine salt polyaniline derivative (manufactured by Aldrich) m-cresol solution was formed by spin coating.
  • a transparent support substrate provided with a transparent electrode made of a conductive polymer having a film thickness of 30 nm was produced.
  • Organic EL element 11-1 was produced in exactly the same manner as organic EL element 2-1, except that this transparent support substrate was used.

Abstract

 定電流においては高輝度化が達成され、また、定輝度においては長寿命化が達成された有機EL素子を提供する。 陽極と陰極の間に挟持された複数の発光ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、該陽極または該陰極が、透明支持体上に形成された導電性ポリマーを含む透明電極であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。

Description

有機エレクトロルミネッセンス素子、照明装置及び表示装置
 本発明は、複数の発光ユニットを、電荷発生層を介して積層した、輝度または寿命を向上させた有機エレクトロルミネッセンス素子に関し、更に、該素子を備えた照明装置及び表示装置に関する。
 従来、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子ともいう)は、電極と電極の間を厚さわずか0.1μm程度の有機材料の膜で構成する全固体素子であり、且つ、その発光が2V~20V程度の比較的低い電圧で達成できることから、次世代の平面ディスプレイや照明として期待されている技術である。
 リン光発光を利用した有機EL素子の発見により、以前の蛍光発光を利用するそれに比べ原理的に約4倍の発光効率が実現可能であることから、その材料開発を初めとし、発光素子の層構成に関する研究開発が世界中で行われている(例えば、M.A.Baldo et al.,Nature、395巻、151~154頁(1998年)、M.A.Baldo et al.,Nature、403巻、17号、750~753頁(2000年)、米国特許第6,097,147号明細書、S.Lamansky et al.,J.Am.Chem.Soc.,123巻、4304頁(2001年))。
 近年有機EL素子の面発光光源としての魅力が高まると共に、その商品用途としての機能から「高効率、高輝度、長寿命」の全てを満足させる必要が高まっている。
 これらの要求に対する、多くの発明がこれまでにも成されているが、一般に有機ELの素子寿命は発光輝度とトレードオフの関係にあり、高輝度と長寿命を両立させることができない(例えば、有機ELのデバイス物理・材料化学・デバイス応用、シーエムシー出版257~267頁(2007年刊))等の問題点があった。
 このジレンマに対する技術的解決手段として、例えば、日本国特許第3884564号明細書、日本国特許第3933591号明細書等には、有機EL素子を電荷発生層により直列接続したマルチユニット構造を有する有機EL素子が報告されている。
 一方で、一般的に有機EL素子においては複数の光学干渉が存在するため、素子の光学設計を行うことにより、光学距離を調整し、とりわけ、前述の複数の発光層を積層する素子から出射される光(光取り出し)の量を高めることが重要となる。
 更に、マルチユニット構造の有機EL素子においては、発光領域が複数存在するため飛躍的に光学設計が困難となる等の問題点がある。
 例えば、光学的距離を調整するキャビティ調整層(例えば、特許文献1参照)、光散乱層による調整等(例えば、特許文献2参照)等が知られているが、素子構成、素子性能の上で制約となり、未だ十分とは言えず、抜本的な改善が望まれている。
特開2007-35579号公報 米国特許出願公開第2006/0244371号明細書
 本発明の目的は、光取り出し効率の良いマルチユニット構造を有する有機EL素子を提供し、更に、該素子を備えた照明装置及び表示装置を提供することである。
 1.陽極と陰極の間に挟持された複数の発光ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
 該陽極または該陰極が、透明支持体上に形成された導電性ポリマーを含む透明電極であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
 2.前記導電性ポリマーが水溶性のポリマーバインダーを含有することを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 3.前記水溶性のポリマーバインダーがポリチオフェン誘導体であることを特徴とする前記2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 4.前記導電性ポリマーが油溶性のポリマーバインダーを含有することを特徴とする前記1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 5.前記油溶性のポリマーバインダーがポリアニリン誘導体であることを特徴とする前記4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 6.前記複数の発光ユニットの間に電荷発生層を有し、該電荷発生層が、前記複数の発光ユニットの間に電圧を印加することにより正孔と電子を発生することを特徴とする前記1~5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 7.白色に発光することを特徴とする前記1~6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
 8.前記1~7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
 9.前記1~7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
 本発明においては複数の発光ユニットが積層(マルチユニット構造を有するともいう)され、且つ、陽極または陰極の少なくとも1つの電極として導電性ポリマーからなる透明電極とを併用した素子構成を用いることにより、従来使用されてきたITO(インジウムチンオキサイド)、アルミ等、金属・金属酸化物系の電極に比して、特別な光学設計を施すことなく光取り出し効率を向上することが可能となり、定電流においては高輝度化が達成され、また、定輝度においては長寿命化が達成された有機EL素子を提供することができた。
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。 表示部Aの模式図である。 画素の模式図である。 パッシブマトリクス方式フルカラー表示装置の模式図である。 照明装置の概略図である。 照明装置の模式図である。
 本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)においては、請求項1~4のいずれか1項に記載の構成を有することにより、定電流においては高輝度化が達成され、また、定輝度においては長寿命化が達成された有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)を提供することができた。
 併せて、該素子を備えた白色に発光する有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することができた。
 以下、本発明に係る各構成要素の詳細について順次説明する。
 本発明者等は、上記の問題点を種々検討した結果、陽極と陰極との間に複数の発光ユニットを設けた有機EL素子において、該陽極と該陰極のいずれかを、透明支持体上に形成された、導電性ポリマーを含む透明電極とすることにより、従来公知の大きな屈折率を示すITO電極を有するタンデム素子では十分ではなかった光取り出しの効率を著しく上昇させることに成功した。
 《透明電極》
 本発明に係る透明電極について説明する。
 本発明の有機EL素子に係る陽極または陰極のいずれかは、透明支持体の上に形成された導電性ポリマーを含む透明電極であることが特徴である。
 尚、本発明の透明電極の『透明』とは、波長550nmの可視光線に対して70%以上の透過率を示すことを意味する。また、本発明の透明電極を構成する導電性ポリマーや電極の電気的特性等については、後に、詳細に説明する。
 《透明支持体》
 本発明に係る透明支持体としては、ガラス、石英、透明樹脂フィルム等が好ましく、更に好ましくは、有機EL素子にフレキシブル性を与えることが可能な透明樹脂フィルムである。
 ここで、透明支持体の『透明』とは、波長550nmの可視光線に対して80%以上の透過率を示すことを意味する。
 樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、セロファン、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)、セルロースアセテートフタレート(TAC)、セルロースナイトレート等のセルロースエステル類またはそれらの誘導体、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンビニルアルコール、シンジオタクティックポリスチレン、ポリカーボネート、ノルボルネン樹脂、ポリメチルペンテン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン類、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンイミド、ポリアミド、フッ素樹脂、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、アクリルあるいはポリアリレート類、アートン(商品名JSR社製)あるいはアペル(商品名三井化学社製)といったシクロオレフィン系樹脂等を挙げられる。
 透明樹脂フィルムの表面には、無機物、有機物の被膜またはその両者のハイブリッド被膜が形成されていてもよく、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定される水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が0.01g/(m・24h)以下のバリア性フィルムが好ましく、更には、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が、10-3ml/(m・24h・MPa)以下、水蒸気透過度が、10-5g/(m・24h)以下の高バリア性フィルムが好ましく用いられる。
 バリア膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることがより好ましい。
 無機層と有機層の積層順については特に制限はないが、両者を交互に複数回積層させることが好ましい。
 バリア層(バリア膜ともいう)の形成方法については特に限定はなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができるが、特開2004-68143号公報に記載されているような大気圧プラズマ重合法によるものが特に好ましい。
 《導電性ポリマー》
 本発明に係る導電性ポリマーについて説明する。
 本発明に係る導電性ポリマーとしては、10-6S・cm-1以上の導電性を示す非共役系もしくはπ共役系ポリマーを指す。好ましい形態として、本発明に係る導電性ポリマーとしては、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含有するポリマー混合物や水溶性ポリマーが挙げられるが、中でも、水溶性ポリマーが好ましく用いられる。
 《水溶性ポリマー》
 本発明に係る水溶性ポリマーとしては、例えば合成水溶性ポリマーと天然水溶性ポリマーが挙げられるが、いずれも好ましく用いることができる。
 このうち、合成水溶性ポリマーとしては、分子構造中に例えばノニオン性基を有するもの、アニオン性基を有するもの並びにノニオン性基及びアニオン性基を有するものが挙げられる。
 ノニオン性基としては、例えばエーテル基、エチレンオキサイド基、ヒドロキシ基等が挙げられ、アニオン性基としては、例えばスルホン酸基あるいはその塩、カルボン酸基あるいはその塩、リン酸基あるいはその塩、等が挙げられる。
 これらの合成水溶性ポリマーとしては、ホモポリマーでもよく、1種またはそれ以上の単量体とのコポリマーでもよい。
 更にこのコポリマーは、そのものが水溶性を保持する限り、部分的に疎水性の単量体とのコポリマーであってもよい。但し、添加の際に副作用を生じない組成範囲にすることが好ましい。
 また、天然水溶性ポリマーとしても分子構造中に、例えば、ノニオン性基を有するもの、アニオン性基を有するもの、並びにノニオン性基及びアニオン性基を有するもの等を挙げることができる。
 (水溶性の定義)
 ここで、本発明に係る水溶性ポリマーの「水溶性」とは、20℃における水100gに対し0.05g以上の溶解度を示すことを表し、好ましくは0.1g以上の溶解度を示すことである。
 (水溶性ポリマーの分子量)
 また、水溶性ポリマーのもの、かつ、重量平均分子量は1000以上で4万以下が好ましく、より好ましくは2万以下、更に好ましくは1万以下のものである。
 尚、本発明に係る水溶性樹脂の重量平均分子量は、GPC(Gel Permiation Chromatography)により測定できる。
 以下に、GPC測定条件を示す。
 (GPC測定条件)
 GPC(Gel Permiation Chromatography)による重量平均分子量測定方法は、試料固形分濃度が0.8質量%となるようにTHFを用いて希釈し、カラム温度25℃で、以下の条件により測定を行う。
 カラム:東ソー製TSKgel G40000+2500+2000HXL、40℃
 溶離液:THF 1.0(ml/min)
 注入量:100μl
 検 出:RI
 較正曲線:標準ポリスチレン(13種の標準ポリスチレンを用いて作成)
 (一般式〔P〕の繰り返し単位を含む水溶性ポリマー)
 本発明に係る水溶性ポリマーの一例としては、下記一般式〔P〕の繰り返し単位をポリマー1分子中、10モル%~100モル%含む水溶性ポリマーが挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 一般式〔P〕において、R及びRは、各々水素原子、アルキル基(好ましくは炭素原子数1~4のアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)、ハロゲン原子(例えば、塩素原子、臭素原子、沃素原子、フッ素原子等)または-CHCOOM(Mは、水素原子、Li、NaまたはKを表す)。
 一般式〔P〕において、Lは、-CONH-、-NHCO-、-COO-、-OCO-、-CO-、-SO-、-NHSO-、-SONH-または-O-を表し、Jはアルキレン基、好ましくは炭素原子数1~10のアルキレン基、例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、トリメチレン基、ブチレン基、ヘキシレン基等)、アリーレン基(例えば、フェニレン基、ナフチレン基等)、アラルキレン基(例えば、-CH-C-等)、または-(CHCHO)-(CH-、-(CHCH(OH)CHO)-(CH-、(式中、mは0~40の整数,nは0~4の整数を表す。)を表す。
 一般式〔P〕において、Qは、水素原子または下記に示すいずれかの基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 Qで表される基において、Mは、水素原子、Li、NaまたはKを表し、Rは炭素原子数1~4のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等)を表し、R、R、R、R、R、Rは、各々水素原子、炭素原子数1~20のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、デシル基、ヘキサデシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリール基等)、フェニル基(例えば、フェニル基、メトキシフェニル基、クロロェニル基等)、アラルキル基(例えば、ベンジル基等)を表す。
 Qで表される基において、Xで表されるアニオンのXはハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)を表し、p及びqは、各々0または1を表す。
 また、一般式〔P〕において、Yは、水素原子または-(L)-(J)-Q(式中、L、J、Qで各々表される基は、各々上記のL、J、Qで表される基と各々同義である)を表す。
 本発明に係る水溶性ポリマーの一例である合成水溶性モノマーは、エチレン性不飽和モノマーと共重合可能である。
 共重合可能なエチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、スチレン、アルキルスチレン、ヒドロキシアルキルスチレン(ここで、ヒドロキシアルキルとしては、炭素数1~4までのアルキルが好ましく、例えば、ヒドロキシメチルスチレン、ヒドロキシエチルスチレン、ヒドロキシブチルスチレン等)、ビニルベンゼンスルホン酸及びその塩、α-メチルスチレン,4-ビニルピリジン、N-ビニルピロリドン、脂肪酸のモノエチレン性不飽和エステル(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等)エチレン性不飽和のモノカルボン酸もしくはジカルボン酸及びその塩(例えばアクリル酸、メタクリル酸)無水マレイン酸、エチレン性不飽和のモノカルボン酸もしくはジカルボン酸のエステル(例えばn-ブチルアクリレート、N,N-ジエチルアミノエチルメタクリレート、N,N-ジエチルアミノエチルメタクリレート)、エチレン性不飽和のモノカルボン酸もしくはジカルボン酸のアミド(例えば、アクリルアミド、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸ソーダ、N,N-ジメチル-N′-メタクリロイルプロパンジアミンアセテートベタイン)などである。
 以下、一般式〔P〕で表される水溶性ポリマーの具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 (水溶性ポリエステル)
 本発明に係る水溶性ポリマーの別の一例としては、水溶性ポリエステルを挙げることができる。
 水溶性ポリエステルとしては、例えば混合ジカルボン酸成分とグリコール成分との縮重合反応により得られる水性ポリエステルが挙げられる。
 水溶性を付与するためには、ジカルボン酸成分としては、スルホン酸塩を有するジカルボン酸成分(スルホン酸塩を有するジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体)を含有することが好ましい。
 本発明に用いられるスルホン酸塩を有するジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体としては、スルホン酸アルカリ金属塩の基を有するものが特に好ましく、例えば4-スルホイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、スルホテレフタル酸、4-スルホフタル酸、4-スルホナフタレン-2,7-ジカルボン酸、5-[4-スルホフェノキシ]イソフタル酸等のアルカリ金属塩またはそのエステル形成性誘導体が用いられるが、5-スルホイソフタル酸ナトリウム塩またはそのエステル形成性誘導体が特に好ましい。
 これらのスルホン酸塩を有するジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体は、水溶性を付与するために、全ジカルボン酸成分に対し5モル%以上含有することが好ましい。
 その他のジカルボン酸成分としては、芳香族ジカルボン酸成分(芳香族ジカルボン酸及び/またはそのエステル形成性誘導体)、脂環族ジカルボン酸成分(脂環族ジカルボン酸及び/またはそのエステル形成性誘導体)、脂肪族ジカルボン酸成分(脂肪族ジカルボン酸及び/またはそのエステル形成性誘導体)等が挙げられる。
 芳香族ジカルボン酸成分としては、主としてテレフタル酸成分(テレフタル酸及び/またはそのエステル形成性誘導体)、イソフタル酸成分(イソフタル酸及び/またはそのエステル形成性誘導体)等が挙げられる。
 具体的な芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、フタル酸、2,5-ジメチルテレフタル酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
 脂環族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体としては、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロペンタンジカルボン酸、4,4′-ビシクロヘキシルジカルボン酸等、またはこれらのエステル形成性誘導体が用いられる。
 また、本発明においては直鎖状脂肪族ジカルボン酸及び/またはそのエステル形成性誘導体を全ジカルボン酸成分の15モル%以下の範囲内で用いてもよい。このようなジカルボン酸成分としては例えばアジピン酸、ピメリン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸またはこれらのエステル形成性誘導体が挙げられる。
 本発明においては、ポリエステル共重合体の機械的性質及び接着性の点からエチレングリコールを全グリコール成分に対して50モル%以上使用することが好ましい。
 本発明に用いられるグリコール成分としてはエチレングリコール以外に1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール等を併用してもよく、水溶性を付与するためにはポリエチレングリコールを好ましく併用することができる。
 (天然水溶性ポリマー)
 本発明の水溶性ポリマーの別の一例としては天然水溶性ポリマーが挙げられる。
 天然水溶性ポリマーとしては、水溶性高分子水分散型樹脂の総合技術資料集(経営開発センター出版部)に詳しく記載されているが、リグニン、澱粉、プルラン、セルロース、アルギン酸、デキストラン、デキストリン、グアーガム、アラビアゴム、ペクチン、カゼイン、寒天、キサンタンガム、シクロデキストリン、ローカストビーンガム、トラガントガム、カラギーナン、グリコーゲン、ラミナラン、リケニン、ニゲラン等、及びその誘導体が好ましい。
 また、天然水溶性ポリマーの誘導体としては、スルホン化、カルボキシル化、リン酸化、スルホアルキレン化、またはカルボキシアルキレン化、アルキルリン酸化したもの、及びその塩、ポリオキシアルキレン(例えばエチレン、グリセリン、プロピレンなど)化、アルキル化(メチル、エチル、ベンジル化など)が好ましい。
 また、天然水溶性ポリマーの中では、グルコース重合体、及びその誘導体が好ましく、グルコース重合体、及びその誘導体中でも、澱粉、グリコーゲン、セルロース、リケニン、デキストラン、デキストリン、シクロデキストリン、ニゲラン等が好ましく、特にセルロース、デキストリン、シクロデキストリン及びその誘導体が好ましい。
 セルロース誘導体の例としてはカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロースなどを挙げることができる。
 本発明に係る導電性ポリマーの一態様としてπ共役系導電性高分子とポリアニオンのポリマー混合物が用いられるが、以下、各々について説明する。
 《π共役系導電性高分子》
 π共役系導電性高分子としては、特に限定されず、ポリチオフェン(基本のポリチオフェンを含む、以下同様)類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類の鎖状導電性ポリマーを利用することができる。中でも、導電性、透明性、安定性等の観点から、ポリチオフェン類やポリアニリン類が好ましい。ポリエチレンジオキシチオフェンであることが最も好ましい。
 (π共役系導電性高分子前駆体モノマー)
 前駆体モノマーは、分子内にπ共役系を有し、適切な酸化剤の作用によって高分子化した際にも、その主鎖にπ共役系が形成されるものである。例えば、ピロール類及びその誘導体、チオフェン類及びその誘導体、アニリン類及びその誘導体等が挙げられる。
 前駆体モノマーの具体例としては、ピロール、3-メチルピロール、3-エチルピロール、3-n-プロピルピロール、3-ブチルピロール、3-オクチルピロール、3-デシルピロール、3-ドデシルピロール、3,4-ジメチルピロール、3,4-ジブチルピロール、3-カルボキシルピロール、3-メチル-4-カルボキシルピロール、3-メチル-4-カルボキシエチルピロール、3-メチル-4-カルボキシブチルピロール、3-ヒドロキシピロール、3-メトキシピロール、3-エトキシピロール、3-ブトキシピロール、3-ヘキシルオキシピロール、3-メチル-4-ヘキシルオキシピロール、チオフェン、3-メチルチオフェン、3-エチルチオフェン、3-プロピルチオフェン、3-ブチルチオフェン、3-ヘキシルチオフェン、3-ヘプチルチオフェン、3-オクチルチオフェン、3-デシルチオフェン、3-ドデシルチオフェン、3-オクタデシルチオフェン、3-ブロモチオフェン、3-クロロチオフェン、3-ヨードチオフェン、3-シアノチオフェン、3-フェニルチオフェン、3,4-ジメチルチオフェン、3,4-ジブチルチオフェン、3-ヒドロキシチオフェン、3-メトキシチオフェン、3-エトキシチオフェン、3-ブトキシチオフェン、3-ヘキシルオキシチオフェン、3-ヘプチルオキシチオフェン、3-オクチルオキシチオフェン、3-デシルオキシチオフェン、3-ドデシルオキシチオフェン、3-オクタデシルオキシチオフェン、3,4-ジヒドロキシチオフェン、3,4-ジメトキシチオフェン、3,4-ジエトキシチオフェン、3,4-ジプロポキシチオフェン、3,4-ジブトキシチオフェン、3,4-ジヘキシルオキシチオフェン、3,4-ジヘプチルオキシチオフェン、3,4-ジオクチルオキシチオフェン、3,4-ジデシルオキシチオフェン、3,4-ジドデシルオキシチオフェン、3,4-エチレンジオキシチオフェン、3,4-プロピレンジオキシチオフェン、3,4-ブテンジオキシチオフェン、3-メチル-4-メトキシチオフェン、3-メチル-4-エトキシチオフェン、3-カルボキシチオフェン、3-メチル-4-カルボキシチオフェン、3-メチル-4-カルボキシエチルチオフェン、3-メチル-4-カルボキシブチルチオフェン、アニリン、2-メチルアニリン、3-イソブチルアニリン、2-アニリンスルホン酸、3-アニリンスルホン酸等が挙げられる。
 《ポリアニオン》
 ポリアニオンは、置換若しくは未置換のポリアルキレン、置換若しくは未置換のポリアルケニレン、置換若しくは未置換のポリイミド、置換若しくは未置換のポリアミド、置換若しくは未置換のポリエステル及びこれらの共重合体であって、アニオン基を有する構成単位とアニオン基を有さない構成単位とからなるものである。
 このポリアニオンは、π共役系導電性高分子を溶媒に可溶化させる可溶化高分子である。また、ポリアニオンのアニオン基は、π共役系導電性高分子に対するドーパントとして機能して、π共役系導電性高分子の導電性と耐熱性を向上させる。
 ポリアニオンのアニオン基としては、π共役系導電性高分子への化学酸化ドープが起こりうる官能基であればよいが、中でも、製造の容易さ及び安定性の観点からは、一置換硫酸エステル基、一置換リン酸エステル基、リン酸基、カルボキシ基、スルホ基等が好ましい。さらに、官能基のπ共役系導電性高分子へのドープ効果の観点より、スルホ基、一置換硫酸エステル基、カルボキシ基がより好ましい。
 ポリアニオンの具体例としては、例えば、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ-2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ-2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、2種以上の共重合体であってもよい。
 また、化合物内にFを有するポリアニオンであってもよい。具体的には、パーフルオロスルホン酸基を含有するナフィオン(Dupont社製)、カルボン酸基を含有するパーフルオロ型ビニルエーテルからなるフレミオン(旭硝子社製)等を挙げることができる。
 これらのうち、スルホン酸を有する化合物であると、導電性ポリマー含有層を塗布、乾燥することによって形成した後に、100℃以上200℃以下の温度で5分以上の加熱処理を施した場合、この塗布膜の洗浄耐性や溶媒耐性が著しく向上することから、より好ましい。
 さらに、これらの中でも、ポリスチレンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸が好ましい。これらのポリアニオンは、バインダー樹脂との相溶性が高く、また、得られる導電性ポリマーの導電性をより高くできる。
 ポリアニオンの重合度は、モノマー単位が4~100000個の範囲であることが好ましく、溶媒溶解性及び導電性の点からは、4~10000個の範囲がより好ましい。
 ポリアニオンの製造方法としては、例えば、酸を用いてアニオン基を有さないポリマーにアニオン基を直接導入する方法、アニオン基を有さないポリマーをスルホ化剤によりスルホン酸化する方法、アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法が挙げられる。
 アニオン基含有重合性モノマーの重合により製造する方法は、溶媒中、アニオン基含有重合性モノマーを、酸化剤及び/または重合触媒の存在下で、酸化重合またはラジカル重合によって製造する方法が挙げられる。
 具体的には、所定量のアニオン基含有重合性モノマーを溶媒に溶解させ、これを一定温度に保ち、それに予め溶媒に所定量の酸化剤及び/または重合触媒を溶解した溶液を添加し、所定時間で反応させる。その反応により得られたポリマーは溶媒によって一定の濃度に調整される。この製造方法において、アニオン基含有重合性モノマーにアニオン基を有しない重合性モノマーを共重合させてもよい。
 アニオン基含有重合性モノマーの重合に際して使用する酸化剤及び酸化触媒、溶媒は、π共役系導電性高分子を形成する前駆体モノマーを重合する際に使用するものと同様である。
 得られたポリマーがポリアニオン塩である場合には、ポリアニオン酸に変質させることが好ましい。アニオン酸に変質させる方法としては、イオン交換樹脂を用いたイオン交換法、透析法、限外ろ過法等が挙げられ、これらの中でも、作業が容易な点から限外ろ過法が好ましい。
 こうした導電性ポリマーは市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸からなる導電性ポリマー(PEDOT-PSSと略す)が、H.C.Starck社からCLEVIOSシリーズとして、Aldrich社からPEDOT-PASS483095、560598として、Nagase Chemtex社からDenatronシリーズとして市販されている。また、ポリアニリンが、日産化学社からORMECONシリーズとして市販されている。本発明において、こうした剤も好ましく用いることができる。
 第2のドーパントとして水溶性有機化合物を含有してもよい。本発明で用いることができる水溶性有機化合物には特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、酸素含有化合物が好適に挙げられる。
 前記酸素含有化合物としては、酸素を含有する限り特に制限はなく、例えば、ヒドロキシ基含有化合物、カルボニル基含有化合物、エーテル基含有化合物、スルホキシド基含有化合物等が挙げられる。
 前記ヒドロキシ基含有化合物としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,4-ブタンジオール、グリセリン等が挙げられ、これらの中でも、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。
 前記カルボニル基含有化合物としては、例えば、イソホロン、プロピレンカーボネート、シクロヘキサノン、γ-ブチロラクトン等が挙げられる。前記エーテル基含有化合物としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、等が挙げられる。
 前記スルホキシド基含有化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
 これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよいが、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコールから選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましい。
 (透明電極の作製方法)
 本発明に係る透明電極の作製方法としては、上記の透明支持体の上に、印刷方式、コーティング方式等の溶液塗布プロセス(湿式成膜法)を用いて上記の導電性ポリマーからなる透明電極(陽極及び/または陰極)を作製することが好ましい。
 (透明電極が陽極の場合)
 透明電極が陽極の場合で、この陽極より発光を取り出す場合には、透過率を80%以上に調整することが好ましく、更に好ましくは、90%以上の透過率に調整することが好ましい。
 ここで、透明電極の『透過率』とは、波長550nmの可視光線に対する透明電極の透過率を示す。
 また、陽極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。
 更に透明電極として用いられる陽極の膜厚は構成する導電性ポリマー材料にもよるが、通常10nm~1000nm、好ましくは10nm~200nmの範囲で選ばれる。
 (透明電極が陰極の場合)
 本発明に係る透明電極が陰極の場合、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10nm~5μmの範囲が好ましく、更に好ましくは50nm~200nmの範囲である。
 また、陽極の説明で挙げた導電性ポリマーからなる透明電極を用いて陰極を作製することが可能である。
 ここで、陰極が透明電極の場合、透明電極の透過率は80%以上であることが好ましく、更に好ましくは90%以上の透過率を示すように調整することである。
 ここで、『透過率』とは、波長550nmの可視光線の透過率を示す。
 上記から、本発明では、陽極と陰極の両方を透明電極(550nmの可視光線に対して80%以上の光透過率を示す)を有する有機EL素子を作製することができる。
 《フィラー》
 本発明に係る透明電極は、上記の導電性ポリマーに加えてフィラーを含有していても良い。
 《有機EL素子の構成層、有機化合物層》
 本発明の有機EL素子の層構成について説明する。以下に、本発明の有機EL素子の層構成の好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
(1)陽極/発光ユニット1/発光ユニット2/陰極
(2)陽極/発光ユニット1/CGL/発光ユニット2/陰極
(3)陽極/発光ユニット1/CGL1/発光ユニット2/CGL2/発光ユニット3/陰極
(4)陽極/発光ユニット1/CGL1/〔発光ユニットn-1/CGLn-1/〕n-1/発光ユニットn/陰極
 ここで、[発光ユニット1]は最も陽極側(1番目)の発光ユニットを指し、[CGL1]は最も陽極側(1番目)の電荷発生層を指す。[発光ユニットn-1]は(n-1)個の発光ユニットの(n-1)番目の発光ユニットを、[発光ユニットn]はn個の発光ユニットのn番目の発光ユニットを、[CGLn-1]は(n-1)個のCGLのn-1番目のCGLを指す。nは1~100の整数であり、各々の発光ユニットは同一でも異なっていてもよく、CGLが複数存在する場合、各々のCGLは同一でも異なっていてもよい。
 《発光ユニット》
 本発明に係る発光ユニットについて説明する。
 本発明に係る「発光ユニット」とは、発光層単独または、少なくとも1層の発光層を含む有機層(有機化合物層)の積層されたものがユニットの1単位として表される。
 本発明の有機EL素子の発光ユニット、その層構成等について説明する。本発明の発光ユニットは有機化合物層(有機EL層)から構成され、その好ましい具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
 (i)正孔輸送層/発光層/電子輸送層
 (ii)正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層
 (iii)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
 (iv)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
 (v)正孔輸送層/発光層1/発光層2/電子輸送層
 (vi)正孔輸送層/発光層1/発光層2/正孔阻止層/電子輸送層
 (vii)正孔輸送層/発光層1/発光層2/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層
 (viii)陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層1/発光層2/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層
(ix)正孔輸送層/発光層1/発光層2/発光層3/電子輸送層
 (x)正孔輸送層/発光層1/発光層2/発光層3/正孔阻止層/電子輸送層
 (xi)正孔輸送層/発光層1/発光層2/発光層3/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層
 (xii)陽極バッファー層/正孔輸送層/発光層1/発光層2/発光層3/正孔阻止層/電子輸送層/陰極バッファー層
 《有機化合物層》
 本発明に係る有機化合物層について説明する。
 本発明の有機EL素子は、構成層として複数の有機化合物層を有することが好ましく、該有機化合物層としては、例えば、上記の層構成の中で、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層等が挙げられるが、その他、正孔注入層、電子注入層等、有機EL素子の構成層に含有される有機化合物が含有されていれば、本発明に係る有機化合物層として定義される。
 更に、陽極バッファー層、陰極バッファー層等に有機化合物が用いられる場合には、陽極バッファー層、陰極バッファー層等も、各々有機化合物層を形成していることになる。
 尚、前記有機化合物層には、「有機EL素子の構成層に使用可能な有機EL素子材料」等を含有する層も含まれる。
 本発明の有機EL素子としては白色発光層であることが好ましく、これらを用いた表示装置や照明装置であることが好ましい。
 また、本発明の有機EL素子においては、複数存在する発光ユニット全てが白色発光層を有していても、異なった発光色を呈する発光ユニットの組み合わせにより白色を呈しても良い。
 更に、一つの発光ユニットが白色発光を呈する場合、1層、または2層以上の発光層を積層して白色発光層としても良い。更に、発光層間には非発光性の中間層を有していてもよい。
 本発明の有機EL素子を構成する各層について説明する。
 《電荷発生層(CGL)》
 本発明に係る電荷発生層について説明する。
 本発明の有機EL素子においては、前記3に記載のように、複数の発光ユニットの間に電荷発生層を有し、該電荷発生層が、前記発光ユニットの間に電界を印加することにより正孔と電子を発生することが素子の好ましい構成の一例としてあげられる。
 本発明に係る電荷発生層の層構成は、下記(1)~(10)に示した層を単独、もしくは任意に複数層組み合わせることで、本発明に係る電荷発生層として使用可能である。
 本発明に係る電荷発生層は少なくとも一層から形成され、且つ、半導体以上の導電性を有することが望ましいが、本発明はそれらに限定されない。
 本発明に係る電荷発生層は、複数の発光ユニットの間に設けられ、該発光ユニットの間に電界を印加されることにより、正孔と電子を発生する層であるが、その発生界面は、電荷発生層内でもよく、また、電荷発生層と隣接する他層との界面でもよく、または、その近傍でも良い。
 例えば、電荷発生層が一層である場合、電子と正孔(ホールともいう)の発生は電荷発生層内でもよく、または、隣接する電荷発生層界面でもよい。
 本発明に係る電荷発生層の好ましい態様としては、電荷発生層が二層以上の構成を有し、p型半導体層、n型半導体層の一方もしくは両方を含むことが更に好ましい。
 本発明に係る電荷発生層は、後述する、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層として機能しても良く、同一の層として用いることができるが、電荷発生層とは正孔と電子が発生する層、または、複数の発光ユニットを、直列に電気的に連結する有機EL層との界面を持つ層を指す。
 本発明における電荷発生層の構成は下記の通りである。
 (a)発光ユニット/バイポーラー層(一層)/発光ユニット
 (b)発光ユニット/n型層/p型層/発光ユニット
 (c)発光ユニット/n型層/中間層/p型層/発光ユニット
 上記バイポーラー層とは、外部電界により、層内部で正孔、電子を発生・輸送することができる層である。
 n型層とは、多数キャリアが電子である輸送層であり、半導体以上の導電性を有していることが好ましい。
 p型層とは、多数キャリアが正孔である輸送層であり、半導体以上の導電性を有していることが好ましい。
 中間層とは、電荷発生能及び長期安定性を向上する観点から、必要であれば設けてよく、例えば、n型層及びp型層の拡散防止層やn型層p-n型層間の反応抑制層、p型層とn型層の電荷準位を調整する準位調整層などが挙げられる。
 発光ユニットと電荷発生層の間には、更にバイポーラー層、p型層、n型層を有しても良い。
 これは発生した電荷を速やかに発光ユニットに注入する場合、必要であれば設けてもよいが、本発明の有機EL素子においては、これらの層は発光ユニットに含まれ、電荷発生層とは見なさない。
 具体的な電荷発生層であるバイポーラー層、p型層、n型層の例を以下に示すが、これに限定されない。
 (1)単一の電子輸送性材料層
 (2)複数種の電子輸送性材料混合層
 (3)電子輸送性材料とアルカリ(土類)金属塩
 (もしくはアルカリ(土類)金属前駆体)の混合層
 (4)n型半導体層(有機材料、無機材料)
 (5)n型導電性ポリマー層
 (6)単一の正孔注入・輸送性材料層
 (7)複数種の正孔注入・輸送性材料混合層
 (8)正孔輸送性材料と金属酸化物の混合層
 (9)p型半導体層
 (10)p型導電性ポリマー層
 前述のとおり、本発明において電荷発生層とは、少なくとも一層以上の層から形成され、電圧印加時、素子の陰極方向に正孔を、陽極方向に電子を注入する機能を有する層を指す。
 また、電荷発生層が、二層以上の層から形成されるとき、二層以上の層から成る電荷発生層の層界面は、界面(ヘテロ界面、ホモ界面)を有していても良く、またバルクヘテロ構造、島状、相分離等の多次元的な界面を形成していても良い。
 二つの厚さは、1nm~100nmの範囲が好ましく、更に好ましくは10nm~50nmの範囲である。
 本発明に係る電荷発生層の光透過率は、十分に光を取り出し、十分な輝度を得る観点から、発光層から放出される光に対して高い透過率を有することが望ましく、具体的には、波長550nmの可視光線の透過率が50%以上であることが望ましく、更に好ましくは80%以上である。
 前記二層以上の層から成る電荷発生層を構成する材料としては、後述する有機化合物、無機化合物を単独もしくは複数種混合して使用することができる。
 (電荷発生層の構成材料)
 本発明に係る電荷発生層の構成材料について説明する。
 (電荷発生層を構成する有機化合物)
 有機化合物としては、ナノカーボン材料、有機半導体材料(有機アクセプター、有機ドナー)として機能する有機金属錯体化合物、有機塩、芳香族炭化水素化合物、及びその誘導体、複素芳香族炭化水素化合物、及びその誘導体等が挙げられる。
 (電荷発生層を構成する無機化合物)
 無機化合物としては、金属、無機酸化物、無機塩等が挙げられる。
 以下、本発明に係る電荷発生層を構成する各々の材料について、更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
 《ナノカーボン材料》
 ナノカーボン材料とは粒子径が1nm~500nmのカーボン材料を指し、その代表例としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン及びその誘導体、カーボンナノコイル、カーボンオニオンフラーレン及びその誘導体、ダイヤモンド、ダイヤモンド状カーボン、グラファイトが挙げられる。
 特にフラーレン及びフラーレン誘導体が好適に使用できる、本発明におけるフラーレンとは、20個以上の炭素原子から成る12面の五角面と(n/2-10)枚の六角面を持つ閉多面体かご型分子を示し、その誘導体をフラーレン誘導体という。
 フラーレン骨格の炭素数は20個以上であれば特に限定しないが、好ましくは炭素数60、70、84である。
 フラーレン及びフラーレン誘導体の好ましい一例としては、下記の一般式(1)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式中、Rは水素原子または置換基を表し、nは1~12の整数を表す。
 一般式(1)において、Rで表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、2-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、2-ペンテニル基、イソプロペニル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子等)、シアノ基、ニトロ基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。
 これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
 また、本発明に用いられるフラーレン及びフラーレン誘導体の別の好ましい一例としては、下記の一般式(2-1)、(2-2)または(2-3)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 式中、R、R、Rは、各々水素原子または置換基を表し、nは1~12の整数を表し、Xは-(CR)m-または-CH-NR-CH-等で表される二価の基を表す(Xにおいて、R、R、Rは、各々水素原子または置換基を表し、mは1~4の整数を表す)。
 一般式(2-1)、(2-3)の各々において、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 一般式(2-2)のXにおいて、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 更にまた、本発明に用いられるフラーレン及びフラーレン誘導体の別の好ましい一例としては、下記の一般式(3-1)、(3-2)、(3-3)、(3-4)、(3-5)、(3-6)または(3-7)のいずれかで表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 式中、R、R、R、R、R、R、R、R、R~R13は、各々水素原子または置換基を表し、nは1~4の整数を表す。Mは、アルカリ金属原子または遷移金属元素(単に、遷移金属原子ともいう)を表し、Lはこの金属原子に配位する配位子を表す。配位子としては、通常の金属錯体において配位子を構成する分子或いはイオンであれば限定はない。mは1~5の整数を表す。
 一般式(3-1)~(3-7)の各々において、R~R13で各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 一般式(3-1)~(3-7)の各々において、Mで表されるアルカリ金属原子としては、Cs原子が好ましい。
 一般式(3-1)~(3-7)の各々において、Mで表される遷移金属元素としては、元素周期表の第8族~第10族の遷移金属元素が好ましい。
 一般式(3-1)~(3-7)の各々において、Lで表される配位子しては、オキシカルボン酸、オキシアルデヒド及びその誘導体(例えば、サリチルアルデヒダト、オキシアセトフェノナト等)、ジオキシ化合物(例えば、ビフェノラト等)、ジケトン類(例えば、アセチルアセトナト、ジベンゾイルメタナト、ジエチルマロナト、エチルアセトアセタト等)、オキシキノン類(例えば、ピロメコナト、オキシナフトキノナト、オキシアントラキノナト等)、トロポロン類(例えば、トロポナト、ヒノキチオラト等)、N-オキシド化合物、アミノカルボン酸及び類似化合物(例えば、グリシナト、アラニナト、アントラニラト、ピコリナト等)、ヒドロキシルアミン類(例えば、アミノフェノラト、エタノールアミナト、メルカプトエチルアミナト等)、オキシン類(例えば、8-オキシキノリナト等)、アルジミン類(例えば、サリチルアルジミナト等)、オキシオキシム類(例えば、ベンゾインオキシマト、サリチルアルドキシマト等)、オキシアゾ化合物(例えば、オキシアゾベンゾナト、フェニルアゾナフトラト等)、ニトロソナフトール類(例えば、β-ニトロソ-α-ナフトラト等)、トリアゼン類(例えば、ジアゾアミノベンゼナト等)、ビウレット類(例えば、ビウレタト、ポリペプチド基等)、ホルマゼン類及びジチゾン類(例えば、ジフェニルカルバゾナト、ジフェニルチオカルバゾナト等)、ピグアニド類(例えば、ピグアニダト等)、グリオキシム類(例えば、ジメチルグリオキシマト等)等が挙げられる。
 また、種々の公知の配位子を用いてもよく、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」Springer-Verlag社 H.Yersin著 1987年発行、「有機金属化学-基礎と応用-」 裳華房社 山本明夫著 1982年発行 等に記載の配位子(例えば、ハロゲン配位子(好ましくは塩素配位子)、含窒素ヘテロ環配位子(例えば、ビピリジル、フェナントロリンなど)、ジケトン配位子なと)が挙げられる。
 以下に、本発明に用いられるこれらフラーレン及びフラーレン誘導体について例示するが、これらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 《有機半導体材料》
 本発明に用いられる有機半導体材料の一例として、有機ドナーが挙げられる。
 (有機ドナー)
 本発明に用いられる有機ドナーについて説明する。
 有機ドナーとしては、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラチアフルバレン(TTF)誘導体、テトラチアテトラセン(TTT)誘導体、メタロセン誘導体、チオフェン誘導体、イミダゾールラジカル誘導体、縮合多環芳香族炭化水素誘導体、アリールアミン誘導体、アジン誘導体、遷移金属配位錯塩誘導体、後述の一般式(N)で表される化合物(式中、a、b、c、d、eは、各々-NRn1-、-CRc1c2-であり、EはNまたは-CRc3-を表し、Mは、MoまたはWを表し、n、mは、各々0~5の整数を表す。)、トリアリールアミン誘導体が挙げられる。
 (1)フタロシアニン誘導体
 フタロシアニン誘導体の例としては、一般式(A)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にNまたはCR(Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。ここで、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。)を表し、MはHまたは金属原子(金属原子としては、例えば、Co、Fe、Mg、Li、Ru、Zn、Cu、Ni、Na、Cs、Sb等が挙げられる。)を表す。
 また、フタロシアニン誘導体は更に、環上に置換基を有してもよい。
 以下、本発明に用いられるフタロシアニン誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
 (2)ポルフィリン誘導体
 ポルフィリン誘導体の例としては、下記一般式(B)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にNまたは-CR(Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。ここで、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。)を表す。MはHまたは金属原子(金属原子としては、例えば、Co、Fe、Mg、Li、Ru、Zn、Cu、Ni、Na、Cs、Sb等が挙げられる。)を表す。
 また、ポルフィリン誘導体は、環上に置換基を有してもよい。
 以下、本発明に用いられるポルフィリン誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
 (3)テトラチアフルバレン(TTF)誘導体
 テトラチアフルバレン(TTF)誘導体の例としては、下記一般式(C)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にS、SeまたはTeを表し、R、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表す。
 一般式(C)において、R、R、R、Rは、各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 また、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。
 以下、一般式(C)で表されるTTF誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
 (4)テトラチアテトラセン(TTT)誘導体
 テトラチアテトラセン(TTT)誘導体の例としては、下記一般式(D)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にS、SeまたはTeを表し、R、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表す。
 一般式(D)において、R、R、R、Rは、各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 また、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。
 以下、一般式(D)で表されるTTT誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
 (5)メタロセン誘導体
 メタロセン誘導体の例としては、例えば、下記式(DM-1)または(DM-2)等で表されるフェロセン誘導体、下記式(DM-3)で表されるコバルトセン誘導体、下記式(DM-4)で表されるニッケロセン誘導体が挙げられる。
 これら誘導体は更に一般式(1)において、Rで表される置換基を有しても良い。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
 (6)イミダゾールラジカル誘導体
 本発明に用いられるイミダゾールラジカル誘導体としては、光または熱によりイミダゾールラジカルを生成する化合物であり、具体的には、下記一般式(E)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
 式中、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表す。
 一般式(E)において、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。また、RとRは環を形成してもよい。
 以下、一般式(E)で表されるイミダゾールラジカル誘導体の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
 (7)縮合多環芳香族炭化水素誘導体
 本発明に用いられる縮合多環芳香族炭化水素の例としては、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレン、トリフェニレン、クリセン、テトラセン、ペンタセン、ぺリレン、オバレン、サーカムアントラセン、アンスアンスレン、ピラセンスレン、ルブレン等が挙げられる。
 これらの誘導体は、更に一般式(1)において、Rで表される置換基を有していても良い。
 (8)アリールアミン誘導体
 本発明に用いられるアリールアミン誘導体の例としては、ジエチルアミノベンゼン、アニリン、トルイジン、アニシジン、クロロアニリン、ジフェニルアミン、インドール、スカトール、p-フェニレンジアミン、デュレンジアミン、N,N,N,Nテトラメチル-p-フェニレンジアミン、ベンジジン、N,N,N,Nテトラメチルベンジジン、テトラキスジメチルアミノピレン、テトラキスジメチルアミノエチレン、ビイミダゾール、m-MDTATA、α-NPDがあげられる。
 これらの誘導体は、更に一般式(1)において、Rで表される置換基を有していても良い。
 (9)アジン誘導体
 本発明に用いられるアジン誘導体の例としては、シアニン色素、カルバゾール、アクリジン、フェナジン、N,N-ジヒドロジメチルフェナジン、フェノキサジン、フェノチアジンである。
 これらの誘導体は、更に一般式(1)において、Rで表される置換基を有していても良い。
 (10)遷移金属配位錯塩誘導体(一般式(F)または(N)で表される化合物)
 本発明に用いられる遷移金属配位錯塩誘導体の例としては、下記一般式(F)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にS、Se、TeまたはNR(Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基を表す。ここで、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。)を表す。R、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表す。MはHまたは金属原子(金属原子としては、例えば、Co、Fe、Mg、Li、Ru、Zn、Cu、Ni、Na、Cr、Ag、Cs、Sb等が挙げられる。)を表す。
 一般式(F)において、R、R、R、Rで各々独立に表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。また、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。
 以下、一般式(F)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
 また、遷移金属配位錯塩誘導体の例としては、更に、下記一般式(N)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
 式中、a、b、c、d、eは、各々-NRn1-または-CRc1c2-を表し、Rn1、Rc1、Rc2は、各々独立に水素原子または置換基を表す。Eは、Nまたは-CRc3-(Rc3は水素原子または置換基を表す)を表す。Mは、MoまたはWを表し、n、mは0~5を表す。
 一般式(N)において、Rn1、Rc1、Rc2で各々独立に表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 一般式(N)において、Eで表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 以下、一般式(N)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
 (11)トリアリールアミン誘導体
 本発明に用いられるトリアリールアミン誘導体の具体例を以下に示すが本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
 (有機アクセプター)
 本発明に用いられる有機半導体材料の一例としては、有機アクセプターを挙げることができる。
 有機アクセプターとしては、キノン誘導体、ポリシアノ誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、DCNQI誘導体、ポリニトロ誘導体、遷移金属配位錯塩誘導体、フェナントロリン誘導体、アザカルバゾール誘導体、キノリノール金属錯体誘導体、芳香族複素環化合物(複素芳香族炭化水素化合物ともいう)、ナノカーボン材料(フラーレン誘導体等)、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、フッ素化複素環誘導体等が挙げられる。
 (1)キノン誘導体
 キノン誘導体の例としては、下記一般式(O)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
 式中、R、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表し、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。
 一般式(O)において、R、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 尚、R、R、R、Rはハロゲン原子またはシアノ基が好ましい。
 以下、一般式(O)で表される化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
 (2)ポリシアノ誘導体
 ポリシアノ誘導体としては、下記で表される化合物が具体例として挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 (3)テトラシアノキノジメタン誘導体
 テトラシアノキノジメタン誘導体としては、下記一般式(G)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
 式中、R、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表し、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。
 一般式(G)において、R、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 以下、一般式(G)で表されるテトラシノアキノジメタン誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
 (4)DCNQI誘導体
 DCNQI誘導体の例としては、下記一般式(H)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 式中、R、R、R、Rは、各々独立に水素原子または置換基を表し、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。
 一般式(H)において、R、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 以下、一般式(H)で表されるDCNQI誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
 (5)ポリニトロ誘導体
 ポリニトロ誘導体の例としては、トリニトロベンゼン、ピクリン酸、ジニトロフェノール、ジニトロビフェニル、2,4,7-トリニトロ-9-フルオレノン、2,4,5,7-テトラニトロ-9-フルオレノン、9-ジシアノメチレン2,4,7-トリニトロフルオレノン、9-ジシアノメチレン2,4,5,7-テトラニトロフルオレノンがあげられる。
 上記の誘導体は、更に、一般式(1)において、Rで表される置換基を有していても良い。
 (6)遷移金属配位錯塩誘導体
 遷移金属配位錯塩誘導体の例としては、下記一般式(I)または(J)で表される遷移金属配位錯塩もしくはその誘導体が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にS、Se、TeまたはN(R)(Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基)を表す。
 X~Xは、各々酸素、硫黄原子またはイミノ基(=NH)を表し、R、R、R、Rは各々独立に水素原子または置換基である。但し、これらの置換基中、フッ素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基等のフッ素置換アルキル基、カルボアルコキシ基等の電子吸引性基を少なくとも一つを有している。また、RとR、RとRは互いに結合して環を形成してもよい。MはHまたは金属原子(金属原子としては、例えば、Co、Fe、Mg、Li、Ru、Zn、Cu、Ni、Na、Cr、Ag、Cs、Sb等が挙げられる。)を表す。
 一般式(I)または(J)において、X、X、X、XのN(R)において、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。
 一般式(I)において、R、R、R、Rで各々独立に表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 以下、一般式(I)または(J)で表される遷移金属配位錯塩誘導体の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 (7)フェナントロリン誘導体
 フェナントロリン誘導体としては、下記一般式(K)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 式中、R、R、R、R、R、R、R、Rは、各々水素原子または置換基を表す。
 一般式(K)において、R、R、R、R、R、R、R、Rで各々表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 以下、一般式(K)で表される化合物(フェナントロリン誘導体)の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
 (8)アザカルバゾール誘導体
 アザカルバゾール誘導体としては、下記一般式(L)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 式中、X、X、X、X、X、X、X、Xは各々独立にNまたはCR(Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基)を表す)を表し、Rは水素原子または置換基を表す。
 一般式(L)において、X、X、X、X、X、X、X、X各々独立に表されるCRにおいて、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。
 一般式(L)において、Rで表される置換基は、一般式(1)において、Rで表される置換基と同義である。
 以下、一般式(L)で表されるアザカルバゾール誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
 (9)キノリノール金属錯体
 キノリノール金属錯体誘導体としては、下記の一般式(M)の部分構造を有する化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 式中、Mとしては、Al、Co、Fe、Mg、Ru、Zn、CuまたはNiのいずれかで表される金属原子が好ましい。
 以下、一般式(M)で表されるキノリノール金属錯体誘導体の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 (10)芳香族複素環化合物(複素芳香族炭化水素化合物ともいう)
 芳香族複素環化合物は、芳香族炭化水素化合物において炭素原子のうち、1つ以上の原子が酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素などのヘテロ原子で置換されたものを表す。
 特に窒素原子で置換されたピリジン誘導体が好適に使用できる。
 以下、芳香族複素環化合物の具体例を以下に示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 (11)ナノカーボン材料
 ナノカーボン材料の例としては、上記の有機ドナーのところで説明したナノカーボン材料を適宜使用することができる。また、好ましいナノカーボン材料としては、前述のフラーレン誘導体が上げられる。
 (12)フタロシアニン誘導体
 フタロシアニン誘導体としては、下記一般式(P)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にNまたは-CR(ここで、Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基)を表し、MはHまたは金属原子を含む基を表す。またフタロシアニン環上に置換基を有してもよい。
 一般式(P)において、X、X、X、Xは、各々独立に表される-CRのRにおいて、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。
 一般式(P)において、Mで表される金属原子を含む基としては、V=O、Ti=O等が好ましい。
 以下、一般式(P)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
 (13)ポルフィリン誘導体
 ポルフィリン誘導体としては、下記一般式(Q)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
 式中、X、X、X、Xは、各々独立にNまたは-CR(ここで、Rは水素原子、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基または芳香族複素環基)を表し、MはHまたは金属原子を含む基を表す。またポルフィリン環上に置換基を有してもよい。
 一般式(Q)において、X、X、X、Xは、各々独立に表される-CRのRにおいて、Rで表されるアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基は、各々一般式(1)において、Rで表される置換基として記載されている、アルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素環基、芳香族複素環基と各々同義である。
 一般式(Q)において、Mで表される金属原子を含む基としては、V=O、Ti=O等が好ましい。
 以下、一般式(Q)で表される化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
 (14)フッ素複素環誘導体
 フッ素化複素環誘導体の例としては、フッ素化された芳香族炭化水素化合物、芳香族複素環化合物が挙げられ、中でも、フッ化フタロシアニン、フッ化ポルフィリン、フッ化フラーレン等が好ましい化合物である。
 芳香族炭化水素化合物の芳香族炭化水素としては、芳香族単環式炭化水素、縮合多環式炭化水素、独立した複数の芳香族単環式炭化水素または縮合多環式炭化水素が結合したものも含まれる。
 芳香族複素環化合物の芳香族複素環としては、前述の芳香族炭化水素環を構成する元素が炭素原子のうち、1つ以上の原子が酸素、硫黄、窒素、リン、ホウ素などのヘテロ原子で置換されたものを指し、単環の芳香族複素環、縮合多環の芳香族複素環、独立した複数の芳香族複素環または縮合多環の芳香族複素環が結合したものも含まれる。
 《無機材料》
 本発明に係る電荷発生層として無機化合物層を形成する場合、該無機化合物層に含有される無機化合物は、半導体性以上の導電性のある無機化合物が好ましい。
 半導体性以上の導電性のある金属、無機塩、無機酸化物を選択することができる。
 無機化合物層の形成方法としては、微粒子分散液、前駆体微粒子分散液もしくは前駆体溶液、もしくは溶解液を塗布プロセスにて、塗布し、必要であれば外部からエネルギーを供与することで、無機化合物層を得ることが可能である。
 外部エネルギー源としては、熱、光(紫外、可視、赤外など)、電磁波(マイクロ波など)、プラズマ、放電などを選択することができるが、好ましくは基材の温度が180℃以下、更に好ましくは130℃以下に保たれる条件が好ましい。外部エネルギーを加えることにより、より導電性の高い膜を形成することができる。また、無機化合物層の伝導帯、価電帯、フェルミ準位を外部エネルギーで変化させることができる。
 無機化合物層の形成方法としては、微粒子分散液、前駆体微粒子分散液もしくは前駆体溶液、もしくは溶解液を非吐出型塗布プロセスにて形成するが、微粒子分散液とは、微粒子を水もしくは有機溶剤で分散した分散液である。微粒子とは、好ましくは10μm以下の平均粒径であり、更に好ましくは100nm以下の平均粒径であり、更に好ましくは20nm以下の平均粒径をもつ粒子である。
 更に、微粒子分散液について、粒径は揃っている方が好ましい。
 無機化合物層を形成するための微粒子分散液としては微粒子金属分散液、微粒子無機酸化物分散液、微粒子無機塩分散液などが挙げられる。
 微粒子金属分散液の金属の例としては、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、鉄、亜鉛などの金属が挙げられるが、好ましくは銀、アルミニウムであるがこれに限定するものではない。更に、これらの金属が合金になっていても良い。
 微粒子無機酸化物分散液の無機酸化物の例としては、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化リチウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、ITO、IZO、In-Ga-Zn-Oxideなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの無機酸化物が混合していても良い。
 微粒子無機塩分散液の無機塩とは、銅金属塩(CuIなど)、銀金属塩(AgIなど)、鉄塩(FeClなど)、化合物半導体(ガリウム-ヒ素、カドミウム-セレンなど)、チタン酸塩(SrTiO、BaTiOなど)が挙げられるが、これらに限定されない。更にこれらが混合していても良い。
 前駆体微粒子分散液もしくは前駆体溶液は、ゾルゲル反応、酸化、還元反応をもちいて、金属もしくは無機酸化物の薄膜を得る前駆体の分散液もしくは溶液である。
 ゾルゲル反応によれば、金属のハロゲン化塩、もしくはアルコキシド、酢酸塩などから、加水分解重縮合等を経ることで、無機酸化物を得ることができる。
 必要であれば、触媒量の水分、酸(無機酸、有機酸)、塩基(無期塩基、有機塩基)、を溶液中に混合し、塗布することで、ゾルゲル反応を迅速に進めることができる。
 また、得られた無機酸化物膜は、炭素分が多くのこり、完全な無機酸化物膜となっていないことが多く導電性が低い場合がある。必要であれば、外部エネルギーを加えることにより、導電性の高い無機酸化物を得ることができる。外部エネルギーとは上記に示したものである。
 また、外部エネルギーを加えることで、伝導帯、価電帯、フェルミ準位を変化させることもできる。
 ゾルゲル反応の金属の例としてはチタン、ジルコニウム、亜鉛、スズ、ニオブ、モリブデン、バナジウム等が選ばれるが、これらに限定されない。
 ここで、酸化、還元反応とは、酸化剤、還元剤を入れることで、前駆体を半導体性以上の導電性のある無機化合物に変える方法である。
 例えば、AgIを還元することによりAg金属を得ることができるように、金属塩と還元剤の組み合わせや、金属と酸化剤で金属酸化物にする等の、金属と酸化剤との組み合わせである。
 無機化合物層を得るにあたり、上記の方法を相互に組み合わせることも可能である。例えば、ゾルゲル法と無機微粒子との組み合わせ、無機塩微粒子と無機塩溶解液の組み合わせ、更には無機化合物と有機化合物の組み合わせを行うこともできる。
 有機化合物の例としては、前記に記載の化合物などが用いられる。
 無機化合物層の膜厚は1nm~1μmであるが、好ましくは1nm~200nmであり、更に好ましくは、1nm~20nmである。
 具体的な電荷発生層の構成および構成材料の例として、夫勇進、第10回有機EL討論会例会予稿集、53頁や、Yong-Ki Kim et. Al., Appl. Phys. Lett.、 94号 63305頁(2009年)に記載の層構成および構成材料が挙げられる。
 次いで、複数の発光ユニット間に、電界をかけることで正孔と電子を発生する電荷発生層を有するマルチユニット構造を有する有機EL素子において、発光ユニットを構成する各有機化合物層(有機EL層)について詳しく説明する。
 《発光層》
 本発明の有機EL素子に係る発光層は、電極または電荷発生層、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。
 発光層の膜厚の総和は特に制限はないが、膜の均質性や、発光時に不必要な高電圧を印加するのを防止し、且つ、駆動電流に対する発光色の安定性向上の観点から、2nm~5μmの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは2nm~200nmの範囲に調整され、特に好ましくは、10nm~20nmの範囲である。
 発光層の作製には、後述する発光ドーパントやホスト化合物を、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、LB法等の公知の薄膜化法により成膜して形成することができる。
 本発明の有機EL素子の発光層には、発光ホスト化合物と、発光ドーパント(リン光発光性ドーパント(リン光発光性ドーパントともいう)や蛍光ドーパント等)の少なくとも1種類とを含有することが好ましい。
 発光ホスト化合物とゲスト材料としての発光ドーパントの少なくとも一種を含有することが好ましく、発光ホスト化合物と3種以上の発光ドーパントを含有することが更に好ましい。以下に発光層に含まれるホスト化合物(発光ホスト等ともいう)と発光ドーパント(発光ドーパント化合物ともいう)について説明する。
 (ホスト化合物(発光ホスト等ともいう))
 本発明に用いられるホスト化合物について説明する。
 ここで、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内でその層中での質量比が20%以上であり、且つ室温(25℃)においてリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物と定義される。好ましくはリン光量子収率が0.01未満である。また、発光層に含有される化合物の中で、その層中での質量比が20%以上であることが好ましい。
 本発明では、カルバゾール環を部分構造として有する化合物、また、重合性基を有し、且つ、カルバゾール環を部分構造として有する化合物、該化合物の重合体が、ホスト化合物として特に好ましく用いられる。
 尚、ホスト化合物としては、公知のホスト化合物を併用で用いてもよく、または複数種併用して用いてもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷の移動を調整することが可能であり、有機EL素子を高効率化することができる。
 また、後述する発光ドーパントを複数種用いることで、異なる発光を混ぜることが可能となり、これにより任意の発光色を得ることができる。
 併用してもよい従来公知のホスト化合物としては、正孔輸送能、電子輸送能を有しつつ、且つ、発光の長波長化を防ぎ、尚且つ、高Tg(ガラス転移温度)である化合物が好ましい。
 従来公知のホスト化合物の具体例としては、以下の例示化合物または後述する特許文献に記載されている化合物等が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
 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。
 (発光ドーパント)
 本発明に係る発光ドーパントについて説明する。
 本発明に係る発光ドーパントとしては、蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう)、リン光発光性ドーパント(リン光発光体、リン光性化合物、リン光発光性化合物等ともいう)を用いることができるが、より発光効率の高い有機EL素子を得る観点からは、本発明の有機EL素子の発光層や発光ユニットに使用される発光ドーパント(単に、発光材料ということもある)としては、上記のホスト化合物を含有すると同時に、リン光発光性ドーパントを含有することが好ましい。
 (リン光発光性化合物(リン光発光性ドーパント))
 本発明に係るリン光発光性化合物(リン光発光性ドーパント)について説明する。
 本発明に係るリン光発光性化合物は、励起三重項からの発光が観測される化合物であり、具体的には、室温(25℃)にてリン光発光する化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
 上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光性化合物は、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。
 リン光発光性化合物トの発光は原理としては2種挙げられ、一つはキャリアが輸送されるホスト化合物上でキャリアの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光性化合物に移動させることでリン光発光性化合物トからの発光を得るというエネルギー移動型、もう一つはリン光発光性化合物がキャリアトラップとなり、リン光発光性化合物上でキャリアの再結合が起こり、リン光発光性化合物からの発光が得られるというキャリアトラップ型が挙げられる。
 上記のいずれの場合においても、リン光発光性化合物の励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。
 リン光発光性化合物は、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
 本発明に係るリン光発光性化合物としては、好ましくは元素周期表で8族~10族の金属を含有する錯体系化合物であり、更に好ましくはイリジウム化合物(Ir錯体)、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(Ir錯体)である。
 以下に、リン光発光性化合物として用いられる化合物の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。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。
 以下、本発明に用いられるリン光発光性ドーパントの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
 (蛍光ドーパント(蛍光性化合物ともいう))
 蛍光ドーパント(蛍光性化合物)としては、クマリン系色素、ピラン系色素、シアニン系色素、クロコニウム系色素、スクアリウム系色素、オキソベンツアントラセン系色素、フルオレセイン系色素、ローダミン系色素、ピリリウム系色素、ペリレン系色素、スチルベン系色素、ポリチオフェン系色素、または希土類錯体系蛍光体等が挙げられる。
 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。
 《注入層:電子注入層、正孔注入層》
 注入層は必要に応じて設け、電子注入層と正孔注入層があり、上記の如く陽極と発光層または正孔輸送層の間、及び陰極と発光層または電子輸送層との間に存在させてもよい。
 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。
 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。
 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)は薄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。
 《阻止層:正孔阻止層、電子阻止層》
 阻止層は、上記の如く有機化合物薄膜の基本構成層の他に必要に応じて設けられるものである。例えば、特開平11-204258号公報、同11-204359号公報、及び「有機EL素子とその工業化最前線(1998年11月30日エヌ・ティー・エス社発行)」の237頁等に記載されている正孔阻止(ホールブロック)層がある。
 正孔阻止層とは広い意味では電子輸送層の機能を有し、電子を輸送する機能を有しつつ正孔を輸送する能力が著しく小さい正孔阻止材料からなり、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
 また、後述する電子輸送層の構成を必要に応じて、本発明に係わる正孔阻止層として用いることができる。
 本発明の有機EL素子の正孔阻止層は、発光層に隣接して設けられていることが好ましい。
 正孔阻止層には、前述のホスト化合物として挙げたアザカルバゾール誘導体を含有することが好ましい。
 また、本発明においては、複数の発光色の異なる複数の発光層を有する場合、その発光極大波長が最も短波にある発光層が、全発光層中、最も陽極に近いことが好ましいが、このような場合、該最短波層と該層の次に陽極に近い発光層との間に正孔阻止層を追加して設けることが好ましい。
 更には、該位置に設けられる正孔阻止層に含有される化合物の50質量%以上が、前記最短波発光層のホスト化合物に対しそのイオン化ポテンシャルが0.3eV以上大きいことが好ましい。
 イオン化ポテンシャルは化合物のHOMO(最高被占分子軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義され、例えば下記に示すような方法により求めることができる。
 (1)米国Gaussian社製の分子軌道計算用ソフトウェアであるGaussian98(Gaussian98、Revision A.11.4,M.J.Frisch,et al,Gaussian,Inc.,Pittsburgh PA,2002.)を用い、キーワードとしてB3LYP/6-31G*を用いて構造最適化を行うことにより算出した値(eV単位換算値)の小数点第2位を四捨五入した値としてイオン化ポテンシャルを求めることができる。この計算値が有効な背景には、この手法で求めた計算値と実験値の相関が高いためである。
 (2)イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接測定する方法により求めることもできる。例えば、理研計器社製の低エネルギー電子分光装置「Model AC-1」を用いて、あるいは紫外光電子分光として知られている方法を好適に用いることができる。
 一方、電子阻止層とは広い意味では正孔輸送層の機能を有し、正孔を輸送する機能を有しつつ電子を輸送する能力が著しく小さい材料からなり、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させることができる。
 また、後述する正孔輸送層の構成を必要に応じて電子阻止層として用いることができる。本発明に係る正孔阻止層、電子輸送層の膜厚としては、3nm~100nmの範囲であることが好ましく、更に好ましくは5nm~30nmの範囲である。
 《正孔輸送層》
 正孔輸送層とは正孔を輸送する機能を有する正孔輸送材料からなり、広い意味で正孔注入層、電子阻止層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送層は単層または複数層設けることができる。
 正孔輸送材料としては、正孔の注入性または輸送性、電子の障壁性のいずれかを有するものであり、有機物、無機物のいずれであってもよい。
 例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、また導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマー等が挙げられる。
 正孔輸送材料としては上記のものを使用することができるが、ポルフィリン化合物、芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物、特に芳香族第3級アミン化合物を用いることが好ましい。
 芳香族第3級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノフェニル;N,N′-ジフェニル-N,N′-ビス(3-メチルフェニル)-〔1,1′-ビフェニル〕-4,4′-ジアミン(TPD);2,2-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)プロパン;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)シクロヘキサン;N,N,N′,N′-テトラ-p-トリル-4,4′-ジアミノビフェニル;1,1-ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)-4-フェニルシクロヘキサン;ビス(4-ジメチルアミノ-2-メチルフェニル)フェニルメタン;ビス(4-ジ-p-トリルアミノフェニル)フェニルメタン;N,N′-ジフェニル-N,N′-ジ(4-メトキシフェニル)-4,4′-ジアミノビフェニル;N,N,N′,N′-テトラフェニル-4,4′-ジアミノジフェニルエーテル;4,4′-ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル;N,N,N-トリ(p-トリル)アミン;4-(ジ-p-トリルアミノ)-4′-〔4-(ジ-p-トリルアミノ)スチリル〕スチルベン;4-N,N-ジフェニルアミノ-(2-ジフェニルビニル)ベンゼン;3-メトキシ-4′-N,N-ジフェニルアミノスチルベンゼン;N-フェニルカルバゾール、更には米国特許第5,061,569号明細書に記載されている2個の縮合芳香族環を分子内に有するもの、例えば、4,4′-ビス〔N-(1-ナフチル)-N-フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、特開平4-308688号公報に記載されているトリフェニルアミンユニットが3つスターバースト型に連結された4,4′,4″-トリス〔N-(3-メチルフェニル)-N-フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)等が挙げられる。
 更に、これらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
 また、p型-Si、p型-SiC等の無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
 また、特開平11-251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Applied Physics Letters 80(2002),p.139)に記載されているような、所謂p型正孔輸送材料を用いることもできる。
 更には後述する重合性化合物または該重合性化合物から導かれる構造単位を有する高分子化合物を含有する本発明の有機EL素子材料を用いることができる、また、上記の材料を併用してもよい。
 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が、本発明においては塗布法(塗布プロセス)により作製されることが好ましい。正孔輸送層の膜厚については特に制限はないが、5nm~5μmの範囲であることが好ましく、更に好ましくは、5nm~200nmの範囲である。
 この正孔輸送層は上記材料の1種または2種以上からなる一層構造であってもよい。
 また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層を用いることもでき、その例としては、特開平4-297076号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 本発明においては、このようなp性の高い正孔輸送層を用いることが、より低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
 《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。
 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る。
 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。更にこれらの材料を高分子鎖に導入した、またはこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。
 また、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、メタルフリーもしくはメタルフタロシアニン、またはそれらの末端がアルキル基やスルホン酸基等で置換されているものも、電子輸送材料として好ましく用いることができる。
 また、発光層の材料として例示したジスチリルピラジン誘導体も、電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様にn型-Si、n型-SiC等の無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。
 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、5nm~5μmの範囲でることが好ましく、更に好ましくは5nm~200nmの範囲である。
 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。
 また、不純物をドープしたn性の高い電子輸送層を用いることもでき、その例としては、特開平4-297076号公報、同10-270172号公報、特開2000-196140号公報、同2001-102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。
 本発明においては、このようなn性の高い電子輸送層を用いることがより低消費電力の素子を作製することができるため好ましい。
 次に、本発明に係る陽極、陰極について説明する。
 《陽極》:透明電極ではない陽極
 本発明に係る陽極、陰極は、前記1に記載のように、陽極または陰極のいずれか一方は、透明支持体上に形成された導電性ポリマーからなる透明電極であり、該透明電極については、上記で詳細に説明した。
 ここでは、透明電極ではない陽極について説明する。
 本発明の有機EL素子に係る陽極として、透明電極ではない陽極については、仕事関数の大きい(4eV以上)金属、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが好ましく用いられる。
 このような電極物質の具体例としては、Au等の金属、CuI、インジウムチンオキシド(ITO)、SnO、ZnO等の導電性透明材料が挙げられる。
 また、IDIXO(In-ZnO)等非晶質で透明導電膜を作製可能な材料を用いてもよい。
 陽極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させ、フォトリソグラフィー法で所望の形状のパターンを形成してもよく、あるいはパターン精度をあまり必要としない場合は(100μm以上程度)、上記電極物質の蒸着やスパッタリング時に所望の形状のマスクを介してパターンを形成してもよい。
 透明電極ではない陽極のシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましい。更に膜厚は構成材料にもよるが、10nm~1000nmの範囲が好ましく、更に好ましくは10nm~200nmの範囲である。
 《陰極》:透明電極ではない陰極
 一方、陰極としては仕事関数の小さい(4eV以下)金属(電子注入性金属と称する)、合金、電気伝導性化合物及びこれらの混合物を電極物質とするものが用いられる。このような電極物質の具体例としては、ナトリウム、ナトリウム-カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
 これらの中で、電子注入性及び酸化等に対する耐久性の点から、電子注入性金属とこれより仕事関数の値が大きく安定な金属である第二金属との混合物、例えば、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、リチウム/アルミニウム混合物、アルミニウム等が好適である。陰極はこれらの電極物質を蒸着やスパッタリング等の方法により薄膜を形成させることにより、作製することができる。また、銀ナノインク等金属ナノ粒子の分散液を塗布成膜し、その後の加熱焼成によって形成した金属箔膜を使用しても良い。
 陰極としてのシート抵抗は数百Ω/□以下が好ましく、膜厚は通常10nm~5μm、好ましくは50nm~200nmの範囲で選ばれる。尚、発光した光を透過させるため、有機EL素子の陽極または陰極のいずれか一方が透明または半透明であれば発光輝度が向上し好都合である。
 また、陽極の説明で挙げた導電性ポリマーからなる透明電極で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。
 《金属細線、ナノ構造体、光散乱性ナノ構造体》
 本発明の有機EL素子の好ましい態様として、本発明に係る透明支持体と本発明に係る透明電極(陽極が透明電極の場合、陰極が透明電極の場合、陽極と陰極の両方が透明電極の場合等が挙げられる。)との間に、金属細線またはナノ構造体を有することが好ましく、更に、該ナノ構造体として光散乱性ナノ構造体を設けることが好ましい。
 (金属細線)
 本発明に係る金属細線とは、線幅1μm~20μmの金属細線を表し、該金属としては、バルク状態での導電率が1×10S/m以上の元素であることが好ましい。
 そのような金属元素としては、Ag、Cu、Au、Al、Rh、Ir、Co、Zn、Ni、In、Fe、Pd、Pt、Sn、Ti等を挙げることができる。
 本発明においては2種類以上の金属を組み合わせて用いることもできるが、導電性の観点から、少なくともAg、Cu、Au、Al、Coより選択される元素を用いることが好ましい。
 (ナノ構造体)
 本発明に係るナノ構造体とは、1nm~1000nmの球状、ワイヤー(繊維)状、ロッド状、キューブ状、網目状、メソポーラス状、片状等の構造体を表す。
 このような構造体は、有機物、無機物、あるいは金属等から構成され、それらの混合物であっても良い。
 また、ナノ構造体には、有機ナノ構造体、無機ナノ構造体、金属ナノ構造体等が挙げられ、有機ナノ構造体の例としては、DNA、タンパク質、ウィルス、ナノセルロース粒子、デンドリマー等が挙げられ、無機ナノ構造体の例としては、カーボンナノチューブ、カーボンナノコイル、フラーレン、ゼオライト、メソポーラスシリカ、チタニアナノ粒子等、金属ナノ構造体の例としては、金属ナノ結晶、金属ナノワイヤー等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 (光散乱性ナノ構造体)
 上記のナノ構造体の中で、本発明においては、光散乱性ナノ構造体が特に好ましく用いられる。
 《封止》
 本発明に用いられる封止手段としては、例えば、封止部材と電極、支持基板とを接着剤で接着する方法を挙げることができる。
 封止部材としては、有機EL素子の表示領域を覆うように配置されておればよく、凹板状でも平板状でもよい。また透明性、電気絶縁性は特に問わない。
 具体的には、ガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等が挙げられる。ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を挙げることができる。また、ポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を挙げることができる。金属板としては、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、亜鉛、クロム、チタン、モリブテン、シリコン、ゲルマニウム及びタンタルからなる群から選ばれる一種以上の金属または合金からなるものが挙げられる。
 本発明においては、素子を薄膜化できるということからポリマーフィルム、金属フィルムを好ましく使用することができる。更には、ポリマーフィルムは、JIS K 7126-1987に準拠した方法で測定された酸素透過度が1×10-3ml/(m・24h・MPa)以下、JIS K 7129-1992に準拠した方法で測定された、水蒸気透過度(25±0.5℃、相対湿度(90±2)%RH)が1×10-3g/(m・24h)以下のものであることが好ましい。
 封止部材を凹状に加工するのは、サンドブラスト加工、化学エッチング加工等が使われる。
 接着剤として具体的には、アクリル酸系オリゴマー、メタクリル酸系オリゴマーの反応性ビニル基を有する光硬化及び熱硬化型接着剤、2-シアノアクリル酸エステル等の湿気硬化型等の接着剤を挙げることができる。
 また、エポキシ系等の熱及び化学硬化型(二液混合)を挙げることができる。また、ホットメルト型のポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィンを挙げることができる。また、カチオン硬化タイプの紫外線硬化型エポキシ樹脂接着剤を挙げることができる。
 なお、有機EL素子が熱処理により劣化する場合があるので、室温から80℃までに接着硬化できるものが好ましい。また、前記接着剤中に乾燥剤を分散させておいてもよい。封止部分への接着剤の塗布は市販のディスペンサーを使ってもよいし、スクリーン印刷のように印刷してもよい。
 また、有機層を挟み支持基板と対向する側の電極の外側に該電極と有機層を被覆し、支持基板と接する形で無機物、有機物の層を形成し封止膜とすることも好適にできる。
 この場合、該膜を形成する材料としては、水分や酸素等素子の劣化をもたらすものの浸入を抑制する機能を有する材料であればよく、例えば、酸化珪素、二酸化珪素、窒化珪素等を用いることができる。
 更に該膜の脆弱性を改良するために、これら無機層と有機材料からなる層の積層構造を持たせることが好ましい。
 これらの膜の形成方法については、特に限定はなく、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、反応性スパッタリング法、分子線エピタキシー法、クラスターイオンビーム法、イオンプレーティング法、プラズマ重合法、大気圧プラズマ重合法、プラズマCVD法、レーザCVD法、熱CVD法、コーティング法等を用いることができる。
 封止部材と有機EL素子の表示領域との間隙には、気相及び液相では、窒素、アルゴン等の不活性気体やフッ化炭化水素、シリコンオイルのような不活性液体を注入することが好ましい。また真空とすることも可能である。また、内部に吸湿性化合物を封入することもできる。
 吸湿性化合物としては、金属酸化物(例えば、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム等)、硫酸塩(例えば、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸コバルト等)、金属ハロゲン化物(例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、フッ化セシウム、フッ化タンタル、臭化セリウム、臭化マグネシウム、沃化バリウム、沃化マグネシウム等)、過塩素酸類(例えば、過塩素酸バリウム、過塩素酸マグネシウム等)等が挙げられ、硫酸塩、金属ハロゲン化物及び過塩素酸類においては無水塩が好適に用いられる。
 《保護膜、保護板》
 有機層を挟み支持基板と対向する側の前記封止膜、あるいは前記封止用フィルムの外側に、素子の機械的強度を高めるために保護膜、あるいは保護板を設けてもよい。
 特に封止が前記封止膜により行われている場合には、その機械的強度は必ずしも高くないため、このような保護膜、保護板を設けることが好ましい。これに使用することができる材料としては、前記封止に用いたのと同様なガラス板、ポリマー板・フィルム、金属板・フィルム等を用いることができるが、軽量且つ薄膜化ということからポリマーフィルムを用いることが好ましい。
 《光取り出し》
 有機EL素子は空気よりも屈折率の高い(屈折率が1.7~2.1程度)層の内部で発光し、発光層で発生した光のうち15%~20%程度の光しか取り出せないことが一般的に言われている。
 これは、臨界角以上の角度θで界面(透明基板と空気との界面)に入射する光は、全反射を起こし素子外部に取り出すことができないことや、透明電極ないし発光層と透明基板との間で光が全反射を起こし、光が透明電極ないし発光層を導波し、結果として光が素子側面方向に逃げるためである。
 この光の取り出しの効率を向上させる手法としては、例えば、透明基板表面に凹凸を形成し、透明基板と空気界面での全反射を防ぐ方法(米国特許第4,774,435号明細書)、基板に集光性を持たせることにより効率を向上させる方法(特開昭63-314795号公報)、素子の側面等に反射面を形成する方法(特開平1-220394号公報)、基板と発光体の間に中間の屈折率を持つ平坦層を導入し、反射防止膜を形成する方法(特開昭62-172691号公報)、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法(特開2001-202827号公報)、基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法(特開平11-283751号公報)等がある。
 本発明においては、これらの方法を本発明の有機EL素子と組み合わせて用いることができるが、基板と発光体の間に基板よりも低屈折率を持つ平坦層を導入する方法、あるいは基板、透明電極層や発光層のいずれかの層間(含む、基板と外界間)に回折格子を形成する方法を好適に用いることができる。
 本発明はこれらの手段を組み合わせることにより、更に高輝度あるいは耐久性に優れた素子を得ることができる。
 透明電極と透明基板の間に低屈折率の媒質を光の波長よりも長い厚みで形成すると、透明電極から出てきた光は、媒質の屈折率が低いほど外部への取り出し効率が高くなる。
 低屈折率層としては、例えば、エアロゲル、多孔質シリカ、フッ化マグネシウム、フッ素系ポリマー等が挙げられる。透明基板の屈折率は一般に1.5~1.7程度であるので、低屈折率層は屈折率がおよそ1.5以下であることが好ましい。また、更に1.35以下であることが好ましい。
 また、低屈折率媒質の厚みは媒質中の波長の2倍以上となるのが望ましい。これは低屈折率媒質の厚みが、光の波長程度になってエバネッセントで染み出した電磁波が基板内に入り込む膜厚になると、低屈折率層の効果が薄れるからである。
 全反射を起こす界面もしくはいずれかの媒質中に回折格子を導入する方法は、光取り出し効率の向上効果が高いという特徴がある。
 この方法は回折格子が1次の回折や2次の回折といった所謂ブラッグ回折により、光の向きを屈折とは異なる特定の向きに変えることができる性質を利用して、発光層から発生した光のうち層間での全反射等により外に出ることができない光を、いずれかの層間もしくは、媒質中(透明基板内や透明電極内)に回折格子を導入することで光を回折させ、光を外に取り出そうとするものである。
 導入する回折格子は、二次元的な周期屈折率を持っていることが望ましい。これは発光層で発光する光はあらゆる方向にランダムに発生するので、ある方向にのみ周期的な屈折率分布を持っている一般的な1次元回折格子では、特定の方向に進む光しか回折されず、光の取り出し効率がさほど上がらない。
 しかしながら、屈折率分布を二次元的な分布にすることにより、あらゆる方向に進む光が回折され、光の取り出し効率が上がる。
 回折格子を導入する位置としては前述の通り、いずれかの層間もしくは媒質中(透明基板内や透明電極内)でもよいが、光が発生する場所である有機発光層の近傍が望ましい。
 このとき、回折格子の周期は媒質中の光の波長の約1/2~3倍程度が好ましい。
 回折格子の配列は正方形のラチス状、三角形のラチス状、ハニカムラチス状等、二次元的に配列が繰り返されることが好ましい。
 (有機EL素子の外部取り出し量子効率(単に外部取り出し効率ともいう))
 本発明の有機EL素子の発光の室温における外部取り出し効率は、1%以上であることが好ましく、更に好ましくは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。
 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。
 《集光シート》
 本発明の有機EL素子は基板の光取り出し側に、例えば、マイクロレンズアレイ状の構造を設けるように加工する、または、所謂集光シートと組み合わせることにより、特定方向、例えば、素子発光面に対し正面方向に集光することにより、特定方向上の輝度を高めることができる。
 マイクロレンズアレイの例としては、基板の光取り出し側に一辺が30μmでその頂角が90度となるような四角錐を2次元に配列する。一辺は10μm~100μmが好ましい。これより小さくなると回折の効果が発生して色付く、大きすぎると厚みが厚くなり好ましくない。
 集光シートとしては、例えば、液晶表示装置のLEDバックライトで実用化されているものを用いることが可能である。このようなシートとして、例えば、住友スリーエム社製輝度上昇フィルム(BEF)等を用いることができる。
 プリズムシートの形状としては、例えば、基材に頂角90度、ピッチ50μmの△状のストライプが形成されたものであってもよいし、頂角が丸みを帯びた形状、ピッチをランダムに変化させた形状、その他の形状であってもよい。
 また、発光素子からの光放射角を制御するために、光拡散板・フィルムを集光シートと併用してもよい。例えば、(株)きもと製拡散フィルム(ライトアップ)等を用いることができる。
 (不溶化)
 本発明の非吐出型塗布プロセスを利用したウエットプロセスよるマルチユニット構造を有する有機EL素子においては、真空蒸着法に代表されるドライプロセスでの製造では生じない固有の問題、特に、積層成膜時に上層の塗布液溶媒による下層のダメージが生じることが課題となる。
 ウエットプロセスによる積層方法については、これまでにも多くの発明が成されており、例えば、下層の主材料の溶解度パラメータの可溶範囲外の溶媒に上層の材料を溶解させ、下層薄膜表面を乱れさせることなく、積層する技術等が開示されている(例えば、特開2002-299061号公報)。
 本発明においては、このような公知技術を、マルチユニット構造を形成する際に使用することができるが、以下に示すような積極的な不溶化技術を使用することが好ましい。
 本発明で用いる不溶化とは、塗布プロセスで成膜した後、以下に示す不溶化処理を行うことで、後述するテスト溶媒に対して、イナートな状態、即ち、不溶となり、溶質成分が溶出または拡散することを抑制可能なイナートな状態に変化させることをいう。
 本発明での不溶化処理について説明する。
 (1)溶媒和の抑制:
 溶解とは溶質が溶媒和され、溶媒中に拡散する現象を指すが、ここでは溶媒和の抑制、もしくは拡散の抑制することによって不溶化を図る。以下に不溶化処理方法の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
 (a)高分子量材料もしくは高分子重合体材料の使用:
 溶媒和の割合比率を小さくし、溶媒和を抑制すると共に、溶質の拡散性(運動性)を低下させることで、溶媒中への溶質の拡散の抑制を行う。本発明での高分子量材料とは、分子量800以上1500以下の芳香族縮合環誘導体もしくは複素芳香族縮合環誘導体、より好ましくは分子量800以上1200以下の芳香族縮合環誘導体もしくは複素芳香族縮合環誘導体である。また、高分子重合体材料としては、数平均分子量10,000から1,000,000のビニルポリマー、ポリエステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリスルフィド、ポリイミド、ポリアリーレンである。
 (b)膜表面改質:電子線、紫外線、コロナ、プラズマ等による表面改質処理や、Macromolecules 1996,29,1229-1234、あるいはDIC Technical Review No.7/2001等記載の置換基の表面局在化等を利用した表面自由エネルギーのコントロールにより、溶媒の溶質中への拡散を抑制する。
 (2)不溶体への化学的変化の利用:
 溶液からの塗布・成膜後、熱・光・電磁波等々の内部あるいは外部刺激による化学的、あるいは物理的変化を伴って、再溶解が不可能な状態にする。以下に不溶化処理方法の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。
 (a)架橋反応:
 低分子量材料、高分子量材料、あるいは高分子重合体中に複数個存在する架橋基(重合成反応基)を利用して、塗布・成膜後に、熱・光・電磁波等々の刺激により多次元架橋を行い不溶化する方法である。熱・光重合開始剤や、架橋剤を併用しても構わない。
 以下、本発明で使用可能な架橋基としては、下記一般式一般式(L-P)で示される基が挙げられる。各々の架橋基は単独もしくは複数を組み合わせて用いても構わない。
 一般式(L-P)
 Lは単なる結合手または2価の連結基を表し、Pは下記で表される重合性置換基を表す。ここで用いられる2価の連結基としては、アルキレン基(例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基等)、アルケニレン基(例えば、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基、ペンテニレン基、1-メチルビニレン基、1-メチルプロペニレン基、2-メチルプロペニレン基、1-メチルペンテニレン基、3-メチルペンテニレン基、1-エチルビニレン基、1-エチルプロペニレン基、1-エチルブテニレン基、3-エチルブテニレン基等)、アリーレン基(例えば、o-フェニレン基、m-フェニレン基、p-フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、ナフタセンジイル基、ピレンジイル基、ナフチルナフタレンジイル基、ビフェニルジイル基(例えば、[1,1’-ビフェニル]-4,4’-ジイル基、3,3’-ビフェニルジイル基、3,6-ビフェニルジイル基等)、テルフェニルジイル基、クアテルフェニルジイル基、キンクフェニルジイル基、セキシフェニルジイル基、セプチフェニルジイル基、オクチフェニルジイル基、ノビフェニルジイル基、デシフェニルジイル基等)、ヘテロアリーレン基(例えば、カルバゾール環、カルボリン環、ジアザカルバゾール環(モノアザカルボリン環ともいい、カルボリン環を構成する炭素原子のひとつが窒素原子で置き換わった構成の環構成を示す)、トリアゾール環、ピロール環、ピリジン環、ピラジン環、キノキサリン環、チオフェン環、オキサジアゾール環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、インドール環からなる群から導出される2価の基等)、-O-、-S-、-NR-、-CO-、-COO-、-NRCO-、-SO-またはこれらの組み合わせからなる群より選択される2価の連結基を表わす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
 上記Pで表される重合性置換基の例である*-M(OR)xByにおいて、Rはアルキル基をあらわし、xは2以上の整数で、金属Mの価数を満足するようにy個の置換基Bが結合する。Bが複数個存在する場合は互いに異なっていても良い。
 重合性置換基の例である*-M(OR)xByにおいて、Bで表される置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基、1-プロペニル基、2-ブテニル基、1,3-ブタジエニル基、2-ペンテニル基、イソプロペニル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p-クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する任意の炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2-ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2-エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基、アクリロイル基、メタクリロイル基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2-エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2-エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2-ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2-ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2-エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2-ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基またはヘテロアリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2-ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2-エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2-ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、ホスホノ基等が挙げられる。
 これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。
 一般式(L-P)で表される基は、前述の発光ユニット、または電荷発生層を構成する材料の任意な水素原子と置換して用いることができる。
 置換数については、繰り返し単位を持たない非ポリマー化合物の場合、1から10、好ましくは1から4であり、繰り返し構造を有するポリマー化合物の場合、数平均分子量10,000当たりの架橋基の数が1から100、好ましくは1から10である。数平均分子量10,000当たりの架橋基の数とは、例えば、数平均分子量50,000のポリマー中の架橋性基の数は5から500、好ましくは5から50となる。
 以下、本発明で使用可能な低分子量材料、高分子量材料、あるいは高分子重合体の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
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Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000109
 (b)ゾルゲル化反応:
 金属アルコキシドの加水分解脱水縮合(ゾルゲル)反応によるセラミック(金属酸化物)の化学的合成法を指す。
 (c)錯化反応:
 金属種と配位子との反応により、配位結合架橋を有する金属架橋高分子(配位結合性高分子錯体)形成を促し、不溶化を行う。金属種としては、元素周期表の第1族(アルカリ金属)、第2族(アルカリ土類金属)、第12族~第15族の金属元素及び第4族~第11族の遷移金属元素が挙げられる。
 該金属種としては、例えば、Cs、Mg、Ca、Ba、Ti、V、Mo、W、Fe、Co、Ir、Ni、Pt、Cu、Zn、Al、Sn等が挙げられる。
 配位子としては、孤立電子対を有する置換基を有し、この置換基が金属と配位結合による錯形成可能であり、且つ分子内に2個以上の配位結合形成可能な置換基を有するものならば問題なく使用できる。
 前述の配位結合形成可能な置換基としては、アミノ基、エチレンジアミノ基、ピリジル基、ビピリジル基、ターピリジル基、カルボニル基、カルボキシル基、チオール基及び、ポルフィリン環、クラウンエーテル、カルベン等が挙げられる。
 以下、本発明で使用可能な配位結合架橋を有する金属架橋高分子の具体例を挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000110
 (d)プレカーサーの利用:
 可溶性プレカーサー化合物の塗布・成膜後、熱・光・電磁波等々の内部あるいは外部刺激による化学的あるいは物理的変化を伴う分解や置換等によって、再溶解が不可能な化合物に変化させる。本発明で使用可能なプレカーサーとしては特開2008-135198号公報に記載の化合物が好適に使用できる。
 (3)不溶性材料の塗布成膜
 (a)分散体の成膜
 不溶性材料を微粒子化して溶媒分散型とする方法、あるいは溶媒中での可溶性プレカーサーの不溶微粒子形成に伴う分散化によって調整する方法等によって、不溶性材料分散液を製造し、次いで、この分散液の塗布・成膜によって不溶化薄膜を製造することができる。
 可溶性プレカーサーの不溶微粒子形成は、溶媒中での可溶性プレカーサー化合物の塗布・成膜後、熱・光・電磁波等々の内部あるいは外部刺激による化学的変化によって、形成することが可能である。
 また本発明でいう溶媒とは、固体や液体を溶かす液体の呼称であるが、特にテスト溶媒と記述した場合は、芳香族炭化水素類(トルエン、クロロベンゼン、ピリジン)、飽和炭化水素類(シクロヘキサン、デカン、パーフルオロオクタン)、アルコール類(イソプロピルアルコール、ヘキサフルオロイソプロパノール)、ケトン類(メチルエチルケトン、シクロヘキサノン)、エステル類(酢酸ブチル、酢酸フェニル)、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリルを指す。
 また、イナートな状態とは、(i)UV吸収変化による膜厚の変化、(ii)PL変化による発光層の状態変化、(iii)整流比の少なくとも1項目が後述する評価基準値を満たしている状態を指す。
 《有機EL素子の作製方法》
 本発明の有機EL素子においては、陽極または陰極の少なくともどちらか一方が、導電性ポリマーからなる透明電極を用いることから、プロセスの連続性の観点で溶液塗布プロセスを用いることが好ましい。
 更には、歩留まりも向上、及び経時での電圧上昇の抑制に対しても改善が認められ、本発明に好適な製造方法を提供することができた。併せて、該製造方法により製造された有機EL素子、該素子を具備した表示装置及び照明装置を提供することができた。
 本発明の有機EL素子の製造に係る溶液塗布プロセスとしては、スピンコート法、キャスト法、ダイコート法、ブレードコート法、ロールコート法、インクジェット法、印刷法、スプレーコート法、カーテンコート法等があるが、精密な薄膜が形成可能で、かつ高生産性の点から、特に非吐出型溶液塗布プロセスが好ましい。
 非吐出型溶液塗布プロセスとしては、塗布液の微小液滴の飛翔・吐出を伴わない、即ち、インクジェット法含まない方法をいい、好ましくは、スリットコート法、スピンコート法、キャスト法、印刷法等をさし、特に好ましくい非吐出型溶液塗布プロセスとしてはスリットコート法が挙げられる。
 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/電子注入層/陰極からなる有機EL素子の作製法を説明する。
 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、電子注入層の有機化合物薄膜を形成させる。
 これら各層の形成方法としては、前記の如く蒸着法、塗布プロセス(スリットコート法、ダイコート法、スピンコート法、キャスト法、印刷法)等があるが、均質な膜が得られやすく、且つ、ピンホールが生成しにくい等の点から、本発明においてはスリットコート法、ダイコート法、スピンコート法、印刷法等の塗布法による成膜が好ましい。
 特に、本発明に係るカルバゾール環を部分構造として有する化合物、重合性基を有する該化合物、前記化合物の重合体を含有する層は、上記の塗布法により形成されることが好ましく、更に、該層が発光層であることが好ましい。
 また、陽極と陰極の間に存在する層(有機EL素子の構成層である)の全層数を100%とした時、該全層数の50%以上が塗布法で形成されることが好ましい。
 例えば、上記の有機EL素子の一例として挙げられた、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/電子注入層/陰極においては、正孔注入層/正孔輸送層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/電子注入層という全層数が6の場合には、少なくとも3層が塗布法により形成されることが好ましい。
 本発明の有機EL素子の構成層を塗布により形成する場合、塗布に用いる各種の有機EL材料を溶解または分散する液媒体としては、例えば、メチルエチルケトン、シクロヘキサノ等のケトン類、酢酸エチル等の脂肪酸エステル類、ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭化水素類、シクロヘキサン、デカリン、ドデカン等の脂肪族炭化水素類、DMF、DMSO等の有機溶媒を用いることができる。
 また分散方法としては、超音波、高剪断力分散やメディア分散等の分散方法を適用することが可能である。
 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、50nm~200nmの範囲の膜厚になるように、例えば、蒸着やスパッタリング等の方法により形成させ、陰極を設けることにより所望の有機EL素子が得られる。
 また作製順序を逆にして、陰極、電子注入層、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2V~40V程度を印加すると発光が観測できる。また交流電圧を印加してもよい。なお、印加する交流の波形は任意でよい。
 《用途》
 本発明の有機EL素子は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。
 発光光源としては、例えば、照明装置(家庭用照明、車内照明)、時計や液晶用バックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるがこれに限定するものではないが、特に液晶表示装置のバックライト、照明用光源としての用途に有効に用いることができる。
 本発明の有機EL素子は、必要に応じ成膜時にメタルマスクや印刷法等でパターニングを施してもよい。
 パターニングする場合は、電極のみをパターニングしてもよいし、電極と発光層をパターニングしてもよいし、素子全層をパターニングしてもよく、素子の作製においては、従来公知の方法を用いることができる。
 本発明の有機EL素子や本発明に係る化合物の発光する色は、「新編色彩科学ハンドブック」(日本色彩学会編、東京大学出版会、1985)の108頁の図4.16において、分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタセンシング社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめたときの色で決定される。
 また、本発明の有機EL素子が白色素子の場合、白色とは、2度視野角正面輝度を上記方法により測定した際に、1000cd/mでのCIE1931表色系における色度がX=0.33±0.07、Y=0.33±0.1の領域内にあることをいう。
 《表示装置》
 本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、本発明の有機EL素子を具備したものである。
 本発明の表示装置は、単色でも多色でもよいが、ここでは多色表示装置について説明する。多色表示装置の場合は発光層形成時のみシャドーマスクを設け、一面に蒸着法、スリットコート法、ダイコート法、キャスト法、スピンコート法、印刷法等で膜を形成できる。
 発光層のみパターニングを行う場合、その方法に限定はないが、好ましくは蒸着法、スリットコート法、ダイコート法、スピンコート法、印刷法である。
 表示装置に具備される有機EL素子の構成は、必要に応じて上記の有機EL素子の構成例の中から選択される。
 また、有機EL素子の製造方法は、上記の本発明の有機EL素子の製造の一態様に示したとおりである。
 得られた多色表示装置に直流電圧を印加する場合には、陽極を+、陰極を-の極性として電圧2V~40V程度を印加すると発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。
 更に交流電圧を印加する場合には、陽極が+、陰極が-の状態になったときのみ発光する。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
 多色表示装置は、表示デバイス、ディスプレイ、各種発光光源として用いることができる。表示デバイス、ディスプレイにおいて、青、赤、緑発光の3種の有機EL素子を用いることによりフルカラーの表示が可能となる。
 表示デバイス、ディスプレイとしては、テレビ、パソコン、モバイル機器、AV機器、文字放送表示、自動車内の情報表示等が挙げられる。特に静止画像や動画像を再生する表示装置として使用してもよく、動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。
 発光光源としては家庭用照明、車内照明、時計や液晶用のバックライト、看板広告、信号機、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
 以下、本発明の有機EL素子を有する表示装置の一例を図面に基づいて説明する。
 図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。
 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。
 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。
 図2は表示部Aの模式図である。
 表示部Aは基板上に、複数の走査線5及びデータ線6を含む配線部と複数の画素3等とを有する。表示部Aの主要な部材の説明を以下に行う。
 図においては、画素3の発光した光が白矢印方向(下方向)へ取り出される場合を示している。
 配線部の走査線5及び複数のデータ線6はそれぞれ導電材料からなり、走査線5とデータ線6は格子状に直交して、直交する位置で画素3に接続している(詳細は図示していない)。
 画素3は走査線5から走査信号が印加されると、データ線6から画像データ信号を受け取り、受け取った画像データに応じて発光する。
 発光の色が赤領域の画素、緑領域の画素、青領域の画素を適宜同一基板上に並置することによって、フルカラー表示が可能となる。
 次に、画素の発光プロセスを説明する。
 図3は画素の模式図である。
 画素は有機EL素子10、スイッチングトランジスタ11、駆動トランジスタ12、コンデンサ13等を備えている。複数の画素に有機EL素子10として、赤色、緑色、青色発光の有機EL素子を用い、これらを同一基板上に並置することでフルカラー表示を行うことができる。
 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。
 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。
 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。
 即ち、有機EL素子10の発光は、複数の画素それぞれの有機EL素子10に対して、アクティブ素子であるスイッチングトランジスタ11と駆動トランジスタ12を設けて、複数の画素3それぞれの有機EL素子10の発光を行っている。このような発光方法をアクティブマトリクス方式と呼んでいる。
 ここで、有機EL素子10の発光は複数の階調電位を持つ多値の画像データ信号による複数の階調の発光でもよいし、2値の画像データ信号による所定の発光量のオン、オフでもよい。
 また、コンデンサ13の電位の保持は次の走査信号の印加まで継続して保持してもよいし、次の走査信号が印加される直前に放電させてもよい。
 本発明においては、上述したアクティブマトリクス方式に限らず、走査信号が走査されたときのみデータ信号に応じて有機EL素子を発光させるパッシブマトリクス方式の発光駆動でもよい。
 図4はパッシブマトリクス方式による表示装置の模式図である。図4において、複数の走査線5と複数の画像データ線6が画素3を挟んで対向して格子状に設けられている。
 順次走査により走査線5の走査信号が印加されたとき、印加された走査線5に接続している画素3が画像データ信号に応じて発光する。
 パッシブマトリクス方式では画素3にアクティブ素子が無く、製造コストの低減が計れる。
 《照明装置》
 本発明の照明装置について説明する。本発明の照明装置は上記有機EL素子を有する。
 本発明の有機EL素子に共振器構造を持たせた有機EL素子として用いてもよく、このような共振器構造を有した有機EL素子の使用目的としては、光記憶媒体の光源、電子写真複写機の光源、光通信処理機の光源、光センサーの光源等が挙げられるが、これらに限定されない。また、レーザ発振をさせることにより上記用途に使用してもよい。
 また、本発明の有機EL素子は照明用や露光光源のような一種のランプとして使用してもよいし、画像を投影するタイプのプロジェクション装置や、静止画像や動画像を直接視認するタイプの表示装置(ディスプレイ)として使用してもよい。
 動画再生用の表示装置として使用する場合の駆動方式は、単純マトリクス(パッシブマトリクス)方式でもアクティブマトリクス方式でもどちらでもよい。または、異なる発光色を有する本発明の有機EL素子を2種以上使用することにより、フルカラー表示装置を作製することが可能である。
 また本発明の有機EL材料は照明装置として、実質白色の発光を生じる有機EL素子に適用できる。複数の発光材料により複数の発光色を同時に発光させて混色により白色発光を得る。複数の発光色の組み合わせとしては、青色、緑色、青色の3原色の3つの発光極大波長を含有させたものでもよいし、青色と黄色、青緑と橙色等の補色の関係を利用した2つの発光極大波長を含有したものでもよい。
 また複数の発光色を得るための発光材料の組み合わせは、複数のリン光または蛍光で発光する材料を複数組み合わせたもの、蛍光またはリン光で発光する発光材料と、発光材料からの光を励起光として発光する色素材料との組み合わせたもののいずれでもよいが、本発明に係る白色有機EL素子においては、発光ドーパントを複数組み合わせ混合するだけでよい。
 発光層、正孔輸送層あるいは電子輸送層等の形成時のみマスクを設け、マスクにより塗り分ける等単純に配置するだけでよく、他層は共通であるのでマスク等のパターニングは不要であり、一面に蒸着法、スリットコート法、ダイコート法、キャスト法、スピンコート法、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。
 発光層に用いる発光材料としては特に制限はなく、例えば、液晶表示素子におけるバックライトであれば、CF(カラーフィルター)特性に対応した波長範囲に適合するように、本発明に係る金属錯体、また公知の発光材料の中から任意のものを選択して組み合わせて白色化すればよい。
 《本発明の照明装置の一態様》
 本発明の有機EL素子を具備した、本発明の照明装置の一態様について説明する。
 本発明の有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成社製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを陰極上に重ねて透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止し、図5、図6に示すような照明装置を形成することができる。
 図5は、照明装置の概略図を示し、本発明の有機EL素子201はガラスカバー202で覆われている(尚、ガラスカバーでの封止作業は、有機EL素子201を大気に接触させることなく窒素雰囲気下のグローブボックス(純度99.999%以上の高純度窒素ガスの雰囲気下)で行った。)。
 図6は、照明装置の断面図を示し、図6において、205は陰極、206は有機EL層、207は透明電極付きガラス基板を示す。尚、ガラスカバー202内には窒素ガス208が充填され、捕水剤209が設けられている。
 以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されない。尚、実施例において「%」の表示を用いるが、特に断りがない限り「質量%」を表す。
 また、実施例に用いる化合物の構造を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000111
実施例1
 《有機EL素子1-1(比較例)の製造》
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス製NA-45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
 この透明支持基板上に、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS P VP AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液をスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの第一正孔輸送層を設けた。
 後述の各材料をモリブデン製またはタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の透明電極を形成したガラス基板と共にセットした。真空度が1×10-4Pa以下となったところで、α-NPD(OC-1)を蒸着速度0.1nm/秒の速度で、20nm蒸着し第2正孔輸送層を設けた。
 次に、OC-9を蒸着速度0.1nm/秒の速度でとD-15を蒸着速度0.006nm/秒の速度で蒸着し、40nmの発光層、OC-45を蒸着速度0.1nm/秒の速度で蒸着し、30nm電子輸送層を設けた。
 次いで、電子注入層としてフッ化リチウム1.0nm、陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、有機EL素子1-1を製造した。
 《有機EL素子1-2の製造》(比較例)TCF+シングル
 有機EL素子1-1の製造において、陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に陽極パターンにあわせてマスキングを施した後、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS PH510)を、スピンコート法により成膜した。
 150℃で30分乾燥した後、マスキングを除去し、膜厚が30nmの導電性ポリマーからなる透明電極を設けた。
 更に、この透明電極を設けた透明支持基板を、乾燥窒素ガス雰囲気下で乾燥した以外は全く同様にして有機EL素子1-2を製造した。
 《有機EL素子1-3の製造》:(比較例)ITO+タンデム
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上にITO(インジウムチンオキシド)を100nm成膜した基板(NHテクノグラス製NA-45)にパターニングを行った後、このITO透明電極を設けた透明支持基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥し、UVオゾン洗浄を5分間行った。
 この透明支持基板上に、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS P VP AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液をスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの第一正孔輸送層を設けた。
 後述の各材料をモリブデン製またはタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の透明電極を形成したガラス基板と共にセットした。真空度が1×10-4Pa以下となったところで、OC-1を蒸着速度0.1nm/秒の速度で、20nm蒸着し第2正孔輸送層を設けた。
 次に、OC-9を蒸着速度0.1nm/秒の速度でとD-15を蒸着速度0.006nm/秒の速度で蒸着し、40nmの発光層、OC-45を蒸着速度0.1nm/秒の速度で蒸着し、10nm電子輸送層を設け、第1発光ユニットを作製した。
 次に電荷発生層として、OC-45:Li(99:1体積%)を10nm、0.1nm/秒の速度で共蒸着し、次いで、0.05nm/秒の速度で酸化モリブデンを5nm、0.1nm/秒の速度で、OC-1を20nmを真空蒸着した。
 更に、下記のようにして、第2発光ユニットの製造を行った。
 第2発光ユニットにおける正孔輸送層は、前述の電荷発生層のOC-1層を共用し、この上に、OC-9を蒸着速度0.1nm/秒の速度でとD-15を蒸着速度0.006nm/秒の速度で蒸着し、40nmの発光層、OC-45を蒸着速度0.1nm/秒の速度で蒸着し、30nm電子輸送層を設け、第2発光ユニットを作製した。
 最後に、電子注入層としてフッ化セシウム1.0nm、陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、2セットの発光ユニットと1セットのCGL層を有する有機EL素子1-3を製造した。
 《有機EL素子1-4の製造》:(本発明)TCF+タンデム
 有機EL素子1-3の製造において、有機EL素子1-2の透明電極を設けた透明支持基板を用いた以外は全く同様にして有機EL素子1-4を製造した。
 《有機EL素子1-1~1-4の評価》
 得られた有機EL素子1-1~1-4を評価するに際しては、作製後の各有機EL素子の非発光面をガラスケースで覆い、厚み300μmのガラス基板を封止用基板として用いて、周囲にシール材として、エポキシ系光硬化型接着剤(東亞合成製ラックストラックLC0629B)を適用し、これを上記陰極上に重ねて前記透明支持基板と密着させ、ガラス基板側からUV光を照射して、硬化させて、封止して、図5、図6に示すような照明装置を作製して評価した。
 《電力効率》
 作製した有機EL素子1-1~1-4について、23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で2.5mA/cm定電流を印加した時の電力効率(lm/W)を測定した。尚、測定には分光放射輝度計CS-1000(コニカミノルタセンシング製)を用いた。
 有機EL素子1-1~1-4の電力効率の結果は、有機EL素子1-1を100とした時の相対評価を行った結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000112
 表1から、発光ユニットが1セットだけのシングル構成の素子においても、従来のITOを陽極として用いた有機EL素子1-1に比べて、導電性ポリマーからなる透明電極を用いた有機EL素子1-2が優れ、光取り出し効率の向上が観測された(有機EL素子1-1に対して3%向上した。)。
 本発明の有機EL素子1-4においては、直接の比較となる従来のITOを陽極とする有機EL素子1-3を基準として約9%の電力効率の向上が見られた。
 一方で、有機EL素子1-1と有機EL素子1-3を比較すると、有機EL素子1-1に比べて4%のダウンとなっており、従来課題とされてきた複数の発光ユニットを有するタンデム素子における光学設計の重要性を示す結果となっている。
 本発明の有機EL素子1-4は、シングル構成の素子である有機EL素子1-1、1-2に比しても優位であることが明らかである。
 理論的には有機EL素子1-1~1-4の電力効率は同一となることから、この電力効率の優位差は光取り出し効率の向上によることが示唆される結果である。
 以上から、特別な光学設計を必要としない本発明の有機EL素子は、従来複雑な光学設計を必要としてきた複数の発光ユニットを有するタンデム構成の有機EL素子に比べて、取り分け重要な技術であることは明らかである。
実施例2
 《有機EL素子2-1の製造》:本発明
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に陽極パターンにあわせてマスキングを施した後、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS PH510)を、スピンコート法により成膜した。150℃で30分乾燥した後、マスキングを除去し、膜厚が30nmの導電性ポリマーからなる透明電極を設けた透明支持基板を作製した。
 この透明支持基板上に、H.C.Starck社製PEDOT-PSS(CLEVIOS P VP AI 4083)を純水で70%に希釈した溶液をスピンコート法により成膜した後、200℃にて1時間乾燥し、膜厚30nmの第一正孔輸送層を設けた。
 後述の各材料をモリブデン製またはタングステン製の蒸着用ボートに詰め、真空蒸着装置内に前述の透明電極を形成したガラス基板と共にセットした。
 真空度が1×10-4Pa以下となったところで、OC-61を蒸着速度0.1nm/秒の速度で、20nm蒸着し第2正孔輸送層を設けた。
 次に、OC-16を蒸着速度0.1nm/秒の速度でとD-15を蒸着速度0.006nm/秒の速度で蒸着し、40nmの発光層、OC-50を蒸着速度0.1nm/秒の速度で蒸着し、20nm電子輸送層を設け、第1発光ユニットを作製した。
 次に、電荷発生層として、OC-50:炭酸セシウム(99:1体積%)を10nm、0.1nm/秒の速度で共蒸着し、次いで、0.05nm/秒の速度で酸化モリブデンを5nm、0.1nm/秒の速度で、OC-1を20nmを真空蒸着した。
 更に、第2発光ユニットの製造を行った。
 第2発光ユニットにおける正孔輸送層は、前述の電荷発生層のOC-1層を共用し、この上に、OC-5を蒸着速度0.1nm/秒の速度でとD-14を蒸着速度0.006nm/秒の速度で蒸着し、40nmの発光層、OC-49を蒸着速度0.1nm/秒の速度で蒸着し、30nm電子輸送層を設け、第2発光ユニットを作製した。
 最後に、電子注入層としてフッ化リチウム1.0nm、陰極としてアルミニウム110nmを蒸着し、2セットの発光ユニットと1セットのCGL層を有する有機EL素子2-1を製造した。
 《有機EL素子2-2の製造》:比較例
 有機EL素子2-1の製造において、陽極として、実施例1の比較の有機EL素子1-1の製造に用いたITO透明電極を設けた以外は同様にして有機EL素子2-2を製造した。
 上記の有機EL素子2-1(本発明)、2-2(比較例)について、実施例1に記載と同様にして電力効率を各々評価した。尚、電力効率は、比較の有機EL素子2-2を100%として相対評価した。
 得られた結果を下記に示す。
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 2-1         104         本発明
 2-2         100         比較例
 上記から、比較に比べて、本発明の有機EL素子2-1は、電力効率が優れていることが分かる。
実施例3
 《有機EL素子3-1~10-1の製造》:本発明
 有機EL素子2-1の製造において、第1発光ユニット(第2正孔輸送層、発光層、電子輸送層)、電荷発生層、第2発光ユニット(正孔輸送層、発光層、第1電子輸送層)、電子注入層、陰極の構成を下記の表2、表3に示すように変更した以外は、同様にして、本発明の有機EL素子3-1~10-1を各々製造した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000113
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000114
 《有機EL素子3-2~10-2の製造》:比較例
 有機EL素子3-1~10-1の製造において、陽極を導電性ポリマーからなる電極から、実施例2の有機EL素子2-2の陽極に用いたITO電極に変更した以外は同様にして、比較の有機EL素子3-2~10-2を各々製造した。
 得られた有機EL素子3-1~10-1(本発明)、3-2~10-2(比較例)については、各々下記にように、本発明と比較例とのペアの組み合わせを作り、実施例1に記載と同様に電力効率を相対評価した。尚、相対評価においては、比較例の素子の電力効率を100%として本発明の素子の電力効率を示した。
 《有機EL素子3-1と3-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 3-1         103         本発明
 3-2         100         比較例
 《有機EL素子4-1と4-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 4-1         105         本発明
 4-2         100         比較例
 《有機EL素子5-1と5-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 5-1         104         本発明
 5-2         100         比較例
 《有機EL素子6-1と6-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 6-1         103         本発明
 6-2         100         比較例
 《有機EL素子7-1と7-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 7-1         105         本発明
 7-2         100         比較例
 《有機EL素子8-1と8-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 8-1         107         本発明
 8-2         100         比較例
 《有機EL素子9-1と9-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 9-1         104         本発明
 9-2         100         比較例
 《有機EL素子10-1と10-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 10-1        105         本発明
 10-2        100         比較例
 上記から、比較に比べて、本発明の有機EL素子は、いずれも電力効率が優れていることが分かる。
 実施例1の場合と同様に、透明電極を設けた透明支持基板を用いた有機EL素子ではITO電極を用いたものに比べ、いずれも優位差を示す結果となった。
 このことから、層を構成する材料や膜厚、発光色等の違いがあるにもかかわらず、良好な光取り出し効果を得ることができ、結果として特別な光学設計を必要としない非常に簡便なタンデム素子を提供することができた。
実施例4
 《有機EL素子11-1の製造》
 陽極として100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に陽極パターンにあわせてマスキングを施した後、別途調整したエメラルジン塩ポリアニリン誘導体(アルドリッチ社製)m-クレゾール溶液をスピンコート法により成膜した。
 180℃で30分乾燥した後、マスキングを除去し、膜厚が30nmの導電性ポリマーからなる透明電極を設けた透明支持基板を作製した。
 この透明支持基板を用いた以外は有機EL素子2-1全く同様にして、有機EL素子11-1を製造した。
 《有機EL素子11-2の製造》:比較例
 有機EL素子11-1の製造において、陽極として、実施例1の比較の有機EL素子1-1の製造に用いたITO透明電極を設けた以外は同様にして有機EL素子11-2を製造した。
 上記の有機EL素子11-1(本発明)、11-2(比較例)について、実施例1に記載と同様にして電力効率を各々評価した。尚、電力効率は、比較の有機EL素子2-2を100%として相対評価した。
《有機EL素子11-1と11-2の評価》
 有機EL素子     電力効率(%)      備考
 11-1        103         本発明
 11-2        100         比較例
 上記結果から、導電性ポリマーとしてポリアニリン誘導体を用いた場合でも比較に比べて、本発明の有機EL素子は、いずれも電力効率が優れていることが分かる。
 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
 101 有機EL素子
 102 ガラスカバー
 105 陰極
 106 有機EL層
 107 透明電極付きガラス基板
 108 窒素ガス
 109 捕水剤

Claims (9)

  1.  陽極と陰極の間に挟持された複数の発光ユニットを有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、
     該陽極または該陰極が、透明支持体上に形成された導電性ポリマーを含む透明電極であることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
  2.  前記導電性ポリマーが水溶性のポリマーバインダーを含有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  3.  前記水溶性のポリマーバインダーがポリチオフェン誘導体であることを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  4.  前記導電性ポリマーが油溶性のポリマーバインダーを含有することを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  5.  前記油溶性のポリマーバインダーがポリアニリン誘導体であることを特徴とする請求項4に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  6.  前記複数の発光ユニットの間に電荷発生層を有し、該電荷発生層が、前記複数の発光ユニットの間に電圧を印加することにより正孔と電子を発生することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  7.  白色に発光することを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
  8.  請求項1~7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする照明装置。
  9.  請求項1~7のいずれか1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を備えたことを特徴とする表示装置。
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