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JP5178794B2 - Novel compound and organic electroluminescent element, display device and lighting device using the same - Google Patents

Novel compound and organic electroluminescent element, display device and lighting device using the same Download PDF

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JP5178794B2
JP5178794B2 JP2010200209A JP2010200209A JP5178794B2 JP 5178794 B2 JP5178794 B2 JP 5178794B2 JP 2010200209 A JP2010200209 A JP 2010200209A JP 2010200209 A JP2010200209 A JP 2010200209A JP 5178794 B2 JP5178794 B2 JP 5178794B2
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知子 杉崎
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Pyridine Compounds (AREA)

Description

本発明の実施形態は、新規化合物ならびにそれを使用した有機電界発光素子、表示装置および照明装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a novel compound and an organic electroluminescent element, a display device, and a lighting device using the same.

近年、次世代ディスプレイや照明のための発光技術として有機電界発光素子(以下、有機EL素子とも称する)が注目されている。有機EL素子の研究初期は、有機層の発光機構として主に蛍光が用いられてきた。しかし、近年では、より内部量子効率の高いリン光を用いた有機EL素子に注目が集まっている。   In recent years, organic electroluminescent elements (hereinafter also referred to as organic EL elements) have attracted attention as light-emitting technologies for next-generation displays and illumination. In the early days of research on organic EL elements, fluorescence has been mainly used as the light emission mechanism of the organic layer. However, in recent years, attention has been focused on organic EL elements using phosphorescence with higher internal quantum efficiency.

近年におけるリン光を用いた有機EL素子の発光層の主流は、有機材料からなるホスト材料中に、イリジウムや白金などを中心金属とする発光性金属錯体をドープしたものである。しかしながら、イリジウム錯体や白金錯体は希少金属で高価であるため、それらを用いた有機EL素子はコストが高くなるという問題がある。一方、銅錯体も同じようにリン光発光を示し、安価であるため、発光材料として使用すればコストを抑えることが期待できる。   In recent years, the mainstream of a light emitting layer of an organic EL element using phosphorescence is a host material made of an organic material doped with a light emitting metal complex having iridium or platinum as a central metal. However, since iridium complexes and platinum complexes are rare metals and expensive, there is a problem that the organic EL element using them is expensive. On the other hand, since the copper complex similarly exhibits phosphorescence emission and is inexpensive, it can be expected that the cost can be suppressed if it is used as a light emitting material.

これまでに、発光材料として銅錯体を使用した有機EL素子が開示されているが、使用する銅錯体の合成方法が複雑であるという問題を有する。また、白色発光する照明やRGBフルカラーディスプレイに応用するためには、高効率で青色発光する材料が必要とされる。   So far, an organic EL device using a copper complex as a light emitting material has been disclosed, but it has a problem that a method for synthesizing the copper complex to be used is complicated. Further, in order to apply to illumination that emits white light or RGB full-color display, a material that emits blue light with high efficiency is required.

特開2008−179697号公報JP 2008-179697 A

本発明が解決しようとする課題は、安価であり、合成が容易であり、且つ短波長の発光波長を示す銅錯体、ならびにこれを発光ドーパントとして用いた有機電界発光素子、表示装置および照明装置を提供することである。   The problem to be solved by the present invention is a copper complex that is inexpensive, easy to synthesize, and exhibits a short emission wavelength, and an organic electroluminescence element, a display device, and an illumination device using the copper complex as a light emission dopant Is to provide.

上記課題を達成するために、実施形態によれば、下記一般式(1)で表される化合物が提供される:

Figure 0005178794
In order to achieve the above object, according to an embodiment, a compound represented by the following general formula (1) is provided:
Figure 0005178794

(式中、Cuは銅イオンである。nは、それぞれ独立して、0〜5の整数であり、少なくとも1つのnは1〜5の整数である。Xは対イオンであり、XはBFまたはClOである。)。 (In the formula, Cu + is a copper ion. N is each independently an integer of 0 to 5, at least one n is an integer of 1 to 5. X is a counter ion, X Is BF 4 or ClO 4 ).

図1は、実施形態に係る有機電界発光素子を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an organic electroluminescent device according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る表示装置を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram illustrating the display device according to the embodiment. 図3は、実施形態に係る照明装置を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the lighting device according to the embodiment. 図4は、[Cu(py)(pF−PPh)]BFH−NMRスペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a 1 H-NMR spectrum of [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 . 図5は、[Cu(py)(pF−PPh)]BFのPLスペクトルを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a PL spectrum of [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 . 図6は、実施例に係る有機電界発光素子のELスペクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an EL spectrum of the organic electroluminescence device according to the example. 図7は、実施例に係る有機電界発光素子の発光特性を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating light emission characteristics of the organic electroluminescent device according to the example.

以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図1は、実施形態に係る有機電界発光素子を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an organic electroluminescent device according to an embodiment.

有機電界発光素子10は、基板11上に、陽極12、正孔輸送層13、発光層14、電子輸送層15、電子注入層16および陰極17を順次形成した構造を有する。正孔輸送層13、電子輸送層15および電子注入層16は、必要に応じて形成される。   The organic electroluminescent element 10 has a structure in which an anode 12, a hole transport layer 13, a light emitting layer 14, an electron transport layer 15, an electron injection layer 16 and a cathode 17 are sequentially formed on a substrate 11. The hole transport layer 13, the electron transport layer 15, and the electron injection layer 16 are formed as necessary.

以下、実施形態に係る有機電界発光素子の各部材について詳細に説明する。   Hereinafter, each member of the organic electroluminescent element according to the embodiment will be described in detail.

発光層14は、陽極側から正孔を、陰極側から電子をそれぞれ受け取り、正孔と電子との再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。この結合によるエネルギーで、発光層中のホスト材料が励起される。励起状態のホスト材料から発光ドーパントへエネルギーが移動することにより、発光ドーパントが励起状態となり、発光ドーパントが再び基底状態に戻る際に発光する。   The light emitting layer 14 is a layer having a function of receiving holes from the anode side and electrons from the cathode side, and providing a field for recombination of holes and electrons to emit light. The host material in the light emitting layer is excited by the energy of this bond. When energy is transferred from the host material in the excited state to the light emitting dopant, the light emitting dopant enters the excited state, and light is emitted when the light emitting dopant returns to the ground state again.

発光層14は、有機材料からなるホスト材料中に、発光性金属錯体(以下、発光ドーパントと称する)をドープした構成をとる。本実施形態においては、発光ドーパントとして、以下の一般式(1)で表される銅錯体を使用する。

Figure 0005178794
The light emitting layer 14 has a configuration in which a host material made of an organic material is doped with a light emitting metal complex (hereinafter referred to as a light emitting dopant). In the present embodiment, a copper complex represented by the following general formula (1) is used as the luminescent dopant.
Figure 0005178794

上記一般式(1)で表される銅錯体は、ピリジンおよびトリフェニルホスフィンがCuに配位した構造をとる。前記トリフェニルホスフィンにおけるフェニル基の少なくとも1つは、1つ以上のフッ素原子で置換されている。式(1)中、Cuは銅イオンである。nは、フェニル基におけるフッ素原子の数を意味し、それぞれ独立して、0〜5の整数であり、少なくとも1つのnは1〜5の整数である。Xは対イオンであり、XはBFまたはClOである。 The copper complex represented by the general formula (1) has a structure in which pyridine and triphenylphosphine are coordinated to Cu + . At least one of the phenyl groups in the triphenylphosphine is substituted with one or more fluorine atoms. In the formula (1), Cu + is a copper ion. n means the number of fluorine atoms in the phenyl group, each independently an integer of 0 to 5, and at least one n is an integer of 1 to 5. X is a counter ion, and X is BF 4 or ClO 4 .

発光ドーパントとして銅錯体を使用することにより、イリジウム錯体や白金錯体を使用した場合よりコストを抑えて有機EL素子を作製することができる。また、上記一般式(1)で示した銅錯体は、発光ドーパントとしての用途が既知である他の銅錯体に比べて、容易に合成することができる。   By using a copper complex as a luminescent dopant, an organic EL element can be produced at a lower cost than when an iridium complex or a platinum complex is used. Moreover, the copper complex shown by the said General formula (1) is easily compoundable compared with the other copper complex whose use as a light emission dopant is known.

さらに、上記一般式(1)で表される銅錯体は、発光ドーパントとしての用途が既知である他の銅錯体に比べて、発光波長が短波長側にある。従って、上記一般式(1)の銅錯体を発光ドーパントとして使用すると、より青色に近い発光を得ることができる。   Furthermore, the copper complex represented by the general formula (1) has an emission wavelength on the short wavelength side as compared with other copper complexes whose use as a luminescent dopant is known. Therefore, when the copper complex of the general formula (1) is used as a light emitting dopant, light emission closer to blue can be obtained.

また、上記一般式(1)で表される銅錯体を発光ドーパントとして使用した場合であっても、従来の有機EL素子と比較して同等かそれ以上の発光効率および輝度を有する有機EL素子を提供することができる。   In addition, even when the copper complex represented by the general formula (1) is used as a light emitting dopant, an organic EL element having luminous efficiency and luminance equal to or higher than those of conventional organic EL elements is obtained. Can be provided.

上記一般式(1)で表される銅錯体の具体例としては、ピリジンおよびフェニル基のパラ位にフッ素を導入したトリフェニルホスフィン(pF−PPh)が銅イオンに配位した銅錯体[Cu(py)(pF−PPh)]BFが挙げられる。本明細書において、pFとは、フェニル基のパラ位にフッ素を導入したことを意味する。[Cu(py)(pF−PPh)]BFの構造を以下に示す。

Figure 0005178794
Specific examples of the copper complex represented by the general formula (1) include a copper complex [Cu] in which triphenylphosphine (pF-PPh 3 ) in which fluorine is introduced at the para position of pyridine and a phenyl group is coordinated to a copper ion. (py) 2 (pF-PPh 3) 2] BF 4 and the like. In the present specification, pF means that fluorine is introduced at the para position of the phenyl group. The structure of [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 is shown below.
Figure 0005178794

以下に、[Cu(py)(pF−PPh)]BFの合成スキームを一例として示すが、上記一般式(1)で表される他の銅錯体も同様に合成することができる。

Figure 0005178794
Hereinafter, a synthesis scheme of [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 is shown as an example, but other copper complexes represented by the general formula (1) can be synthesized in the same manner. .
Figure 0005178794

ホスト材料としては、発光ドーパントへのエネルギー移動効率の高い材料を使用することが好ましい。発光ドーパントとしてリン光発光ドーパントを用いる場合に使用されるホスト材料は、低分子系と高分子系とに大別される。低分子系ホスト材料を含む発光層は、主に低分子系ホスト材料および発光ドーパントを真空共蒸着することによって成膜される。高分子系ホスト材料を含む発光層は、主に高分子系ホスト材料および発光ドーパントを混合した溶液を塗布することによって成膜される。低分子系ホスト材料の代表例は、1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(mCP)等である。高分子系ホスト材料の代表例は、ポリビニルカルバゾール(PVK)等である。本実施形態では、ホスト材料として、他に、4,4’−ビス(9−ジカルバゾリル)−2,2’−ビフェニル(CBP)
、p−ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(UGH2)等を使用することができる。
As the host material, it is preferable to use a material with high energy transfer efficiency to the luminescent dopant. Host materials used in the case of using a phosphorescent dopant as the luminescent dopant are roughly classified into a low molecular system and a high molecular system. The light emitting layer containing the low molecular weight host material is formed mainly by vacuum co-evaporation of the low molecular weight host material and the light emitting dopant. The light emitting layer containing the polymer host material is formed mainly by applying a solution in which the polymer host material and the light emitting dopant are mixed. A typical example of the low molecular weight host material is 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene (mCP). A typical example of the polymer host material is polyvinyl carbazole (PVK). In this embodiment, 4,4′-bis (9-dicarbazolyl) -2,2′-biphenyl (CBP) is also used as the host material.
, P-bis (triphenylsilyl) benzene (UGH2) and the like can be used.

正孔輸送性の強いホスト材料を使用する場合、発光層内の正孔と電子とのキャリアバランスがとれず、発光効率が低下するという問題が生じ得る。そこで、発光層中にさらに電子注入・輸送材料を含有させてもよい。逆に、電子輸送性の強いホスト材料を使用する場合には、発光層中にさらに正孔注入・輸送材料を含有させてもよい。このような構成とすることで、発光層内の正孔と電子とのキャリアバランスがとれ、発光効率が向上する。   When a host material having a strong hole transporting property is used, there is a problem that the carrier balance between the holes and electrons in the light emitting layer cannot be achieved and the light emission efficiency is lowered. Therefore, an electron injecting / transporting material may be further contained in the light emitting layer. Conversely, when a host material having a strong electron transporting property is used, a hole injection / transport material may be further contained in the light emitting layer. With such a configuration, the carrier balance between holes and electrons in the light emitting layer can be achieved, and the light emission efficiency can be improved.

発光層14の成膜方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されないが、例えばスピンコート法を使用することが可能である。発光ドーパントおよびホスト材料を含む溶液を所望の膜厚に塗布した後、ホットプレート等で加熱乾燥する。塗布する溶液は、予めフィルターでろ過したものを使用してもよい。   A method for forming the light emitting layer 14 is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a thin film. For example, a spin coating method can be used. A solution containing a light-emitting dopant and a host material is applied to a desired film thickness and then heated and dried with a hot plate or the like. As the solution to be applied, one previously filtered with a filter may be used.

発光層14の厚さは、10〜100nmであることが好ましい。発光層14におけるホスト材料と発光ドーパントの割合は、本発明の効果を損なわない限り任意である。   The thickness of the light emitting layer 14 is preferably 10 to 100 nm. The ratio of the host material and the light emitting dopant in the light emitting layer 14 is arbitrary as long as the effects of the present invention are not impaired.

基板11は、他の部材を支持するためのものである。この基板11は、熱や有機溶剤によって変質しないものが好ましい。基板11の材料としては、例えば、無アルカリガラス、石英ガラス等の無機材料、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマー等のプラスチック、高分子フィルム、およびステンレス鋼(SUS)、シリコン等の金属基板が挙げられる。発光を取り出すため、ガラス、合成樹脂等からなる透明な基板を用いることが好ましい。基板11の形状、構造、大きさ等について特に制限はなく、用途、目的等に応じて適宜選択することができる。基板11の厚さは、その他の部材を支持するために十分な強度があれば、特に限定されない。   The substrate 11 is for supporting other members. The substrate 11 is preferably one that is not altered by heat or an organic solvent. Examples of the material of the substrate 11 include inorganic materials such as alkali-free glass and quartz glass, polyethylene, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, polyamide, polyamideimide, liquid crystal polymer, cycloolefin polymer, and the like. Examples thereof include plastics, polymer films, and metal substrates such as stainless steel (SUS) and silicon. In order to extract light emission, it is preferable to use a transparent substrate made of glass, synthetic resin, or the like. There is no restriction | limiting in particular about the shape of the board | substrate 11, a structure, a magnitude | size, etc., It can select suitably according to a use, an objective, etc. The thickness of the substrate 11 is not particularly limited as long as it has sufficient strength to support other members.

陽極12は、基板11の上に積層される。陽極12は、正孔輸送層13または発光層14に正孔を注入する。陽極12の材料としては、導電性を有するものであれば特に限定されない。通常は、透明または半透明の導電性を有する材料を、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等で成膜する。例えば、導電性の金属酸化物膜、半透明の金属薄膜等を陽極12として使用することができる。具体的には、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、およびそれらの複合体であるインジウム錫酸化物(ITO)、フッ素ドープ酸化スズ(FTO)、インジウム亜鉛酸化物等からなる導電性ガラスを用いて作製された膜(NESA等)や、金、白金、銀、銅等が用いられる。特に、ITOからなる透明電極であることが好ましい。また、電極材料として、有機系の導電性ポリマーであるポリアニリンおよびその誘導体、ポリチオフェンおよびその誘導体等を用いてもよい。陽極12の膜厚は、ITOの場合、30〜300nmであることが好ましい。30nmより薄くすると、導電性が低下して抵抗が高くなり、発光効率低下の原因となる。300nmよりも厚くすると、ITOに可撓性がなくなり、応力が作用するとひび割れが生じる。陽極12は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料からなる層を積層したものであってもよい。   The anode 12 is stacked on the substrate 11. The anode 12 injects holes into the hole transport layer 13 or the light emitting layer 14. The material of the anode 12 is not particularly limited as long as it has conductivity. Usually, a transparent or translucent conductive material is formed by vacuum deposition, sputtering, ion plating, plating, coating, or the like. For example, a conductive metal oxide film, a translucent metal thin film, or the like can be used as the anode 12. Specifically, conductive glass made of indium tin oxide, zinc oxide, tin oxide, and indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), indium zinc oxide, or the like, which is a composite thereof, is used. A produced film (NESA or the like), gold, platinum, silver, copper, or the like is used. In particular, a transparent electrode made of ITO is preferable. Further, as an electrode material, polyaniline and a derivative thereof, which is an organic conductive polymer, polythiophene and a derivative thereof, or the like may be used. In the case of ITO, the film thickness of the anode 12 is preferably 30 to 300 nm. If it is thinner than 30 nm, the conductivity is lowered, the resistance is increased, and the luminous efficiency is lowered. If it is thicker than 300 nm, ITO becomes inflexible, and cracks occur when stress is applied. The anode 12 may be a single layer or may be a laminate of layers made of materials having different work functions.

正孔輸送層13は、陽極12と発光層14との間に任意に配置される。正孔輸送層13は、陽極12から正孔を受け取り、発光層側へ輸送する機能を有する層である。正孔輸送層13の材料としては、例えば、導電性インクであるポリ(エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレン・スルホン酸)[以下、PEDOT:PSSと記す]のようなポリチオフェン系ポリマーを使用することができるが、これに限定されない。正孔輸送層13の成膜方法は、薄膜を形成できる方法であれば特に限定されないが、例えばスピンコート法を使用することが可能である。正孔輸送層13の溶液を所望の膜厚に塗布した後、ホットプレート等で加熱乾燥する。塗布する溶液は、予めフィルターでろ過したものを使用してもよい。   The hole transport layer 13 is arbitrarily disposed between the anode 12 and the light emitting layer 14. The hole transport layer 13 is a layer having a function of receiving holes from the anode 12 and transporting them to the light emitting layer side. As a material of the hole transport layer 13, for example, a polythiophene polymer such as poly (ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonic acid) [hereinafter referred to as PEDOT: PSS] which is a conductive ink is used. However, the present invention is not limited to this. The method for forming the hole transport layer 13 is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a thin film. For example, a spin coating method can be used. After the solution of the hole transport layer 13 is applied to a desired film thickness, it is heated and dried with a hot plate or the like. As the solution to be applied, one previously filtered with a filter may be used.

電子輸送層15は、任意に、発光層14の上に積層される。電子輸送層13は、電子注入層16から電子を受け取り、発光層14へ輸送する機能を有する層である。電子輸送層15の材料としては、例えば、トリス[3−(3−ピリジル)−メシチル]ボラン[以下、3TPYMBと記す]、トリス(8−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)、バソフェナントロリン(BPhen)等を使用することができるが、これらに限定されない。電子輸送層15の成膜方法は、正孔輸送層13と同様である。   The electron transport layer 15 is optionally laminated on the light emitting layer 14. The electron transport layer 13 is a layer having a function of receiving electrons from the electron injection layer 16 and transporting them to the light emitting layer 14. Examples of the material of the electron transport layer 15 include tris [3- (3-pyridyl) -mesityl] borane [hereinafter referred to as 3TPYMB], tris (8-hydroxyquinolinolato) aluminum complex (Alq3), bathophenanthroline ( BPhen) or the like can be used, but is not limited thereto. The method for forming the electron transport layer 15 is the same as that for the hole transport layer 13.

電子注入層16は、任意に、電子輸送層15の上に積層される。電子注入層16は、陰極17から電子を受け取り、電子輸送層15または発光層14へ注入する機能を有する層である。電子注入層16の材料としては、例えば、CsF、LiF等を使用することができるが、これらに限定されない。電子注入層16の成膜方法は、正孔輸送層13と同様である。   The electron injection layer 16 is optionally stacked on the electron transport layer 15. The electron injection layer 16 is a layer having a function of receiving electrons from the cathode 17 and injecting them into the electron transport layer 15 or the light emitting layer 14. As a material of the electron injection layer 16, for example, CsF, LiF, or the like can be used, but is not limited thereto. The method for forming the electron injection layer 16 is the same as that for the hole transport layer 13.

陰極17は、発光層14(または電子輸送層15もしくは電子注入層16)の上に積層される。陰極17は、発光層14(または電子輸送層15もしくは電子注入層16)に電子を注入する。通常、透明または半透明の導電性を有する材料を真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、メッキ法、塗布法等で成膜する。電極材料としては、導電性の金属酸化物膜、金属薄膜等が挙げられる。陽極12を仕事関数の高い材料を用いて形成した場合、陰極17には仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。仕事関数の低い材料としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属等が挙げられる。具体的には、Li、In、Al、Ca、Mg、Li、Na、K、Yb、Cs等を挙げることができる。   The cathode 17 is laminated on the light emitting layer 14 (or the electron transport layer 15 or the electron injection layer 16). The cathode 17 injects electrons into the light emitting layer 14 (or the electron transport layer 15 or the electron injection layer 16). Usually, a transparent or translucent conductive material is formed by vacuum deposition, sputtering, ion plating, plating, coating, or the like. Examples of the electrode material include a conductive metal oxide film and a metal thin film. When the anode 12 is formed using a material having a high work function, it is preferable to use a material having a low work function for the cathode 17. Examples of the material having a low work function include alkali metals and alkaline earth metals. Specific examples include Li, In, Al, Ca, Mg, Li, Na, K, Yb, and Cs.

陰極17は、単層であってもよく、異なる仕事関数の材料で構成される層を積層したものであってもよい。また、2種以上の金属の合金を使用してもよい。合金の例としては、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、カルシウム−アルミニウム合金等が挙げられる。   The cathode 17 may be a single layer or may be a laminate of layers made of materials having different work functions. Moreover, you may use the alloy of 2 or more types of metals. Examples of the alloy include a lithium-aluminum alloy, a lithium-magnesium alloy, a lithium-indium alloy, a magnesium-silver alloy, a magnesium-indium alloy, a magnesium-aluminum alloy, an indium-silver alloy, and a calcium-aluminum alloy.

陰極17の膜厚は、10〜150nmであることが好ましい。膜厚が上記範囲より薄い場合は、抵抗が大きくなりすぎる。膜厚が厚い場合には、陰極17の成膜に長時間を要し、隣接する層にダメージを与えて性能が劣化する。   The film thickness of the cathode 17 is preferably 10 to 150 nm. When the film thickness is thinner than the above range, the resistance becomes too large. When the film thickness is thick, it takes a long time to form the cathode 17, and the adjacent layers are damaged and the performance deteriorates.

以上、基板の上に陽極を積層し、基板と反対側に陰極を配置した構成の有機電界発光素子について説明したが、陰極側に基板を配置してもよい。   As described above, the organic electroluminescence device having the structure in which the anode is stacked on the substrate and the cathode is disposed on the side opposite to the substrate has been described, but the substrate may be disposed on the cathode side.

図2は、本発明の実施態様に係る表示装置を示す回路図である。
図2に示す表示装置20は、横方向の制御線(CL)と縦方向の信号線(DL)がマトリックス状に配置された回路の中に、それぞれ画素21を配置した構成をとる。画素21には、発光素子25および発光素子25に接続された薄膜トランジスタ(TFT)26が含まれる。TFT26の一方の端子は制御線に接続され、他方の端子は信号線に接続される。信号線は、信号線駆動回路22に接続されている。また、制御線は、制御線駆動回路23に接続されている。信号線駆動回路22および制御線駆動回路23は、コントローラ24により制御される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a display device according to an embodiment of the present invention.
The display device 20 shown in FIG. 2 has a configuration in which the pixels 21 are arranged in a circuit in which horizontal control lines (CL) and vertical signal lines (DL) are arranged in a matrix. The pixel 21 includes a light emitting element 25 and a thin film transistor (TFT) 26 connected to the light emitting element 25. One terminal of the TFT 26 is connected to the control line, and the other terminal is connected to the signal line. The signal line is connected to the signal line driving circuit 22. The control line is connected to the control line drive circuit 23. The signal line drive circuit 22 and the control line drive circuit 23 are controlled by a controller 24.

図3は、本発明の実施態様に係る照明装置を示す断面図である。
照明装置100は、ガラス基板101上に、陽極107、有機EL層106、および陰極105を順次積層した構成をとる。封止ガラス102は、陰極105を覆うように配置され、UV接着剤104を用いて固定される。封止ガラス102の陰極105側の面には、乾燥剤103が設置される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an illumination device according to an embodiment of the present invention.
The lighting device 100 has a configuration in which an anode 107, an organic EL layer 106, and a cathode 105 are sequentially stacked on a glass substrate 101. The sealing glass 102 is disposed so as to cover the cathode 105 and is fixed using the UV adhesive 104. A desiccant 103 is installed on the surface of the sealing glass 102 on the cathode 105 side.

<[Cu(py)(pF−PPh)]BFの合成>
(反応I)
100mL三つ口フラスコに、テトラキス(アセトニトリル)銅(I)テトラフルオロボレイト(0.21g,0.68mmol)、トリス(p−フルオロフェニル)ホスフィン(0.43g,1.35mmol)を入れ、真空乾燥を行った。三つ口フラスコ内を窒素で置換し、窒素置換したシリンジを用いて、窒素バブリングしたクロロホルムを30mL加えた。クロロホルムを入れた直後は白濁し、溶け残りが確認されたが、10分後には完全に溶解して透明な溶液になった。室温下、7時間撹拌後、反応溶液をろ過し、不溶物を取り除いた。反応溶液の溶媒を留去し、真空乾燥を行うことで、目的物質である[Cu(CHCN)(pF−PPh)]BFを0.40g得た。
<Synthesis of [Cu (py) 2 (pF -PPh 3) 2] BF 4>
(Reaction I)
A 100 mL three-necked flask is charged with tetrakis (acetonitrile) copper (I) tetrafluoroborate (0.21 g, 0.68 mmol), tris (p-fluorophenyl) phosphine (0.43 g, 1.35 mmol), and vacuumed. Drying was performed. The inside of the three-necked flask was replaced with nitrogen, and 30 mL of nitrogen bubbled chloroform was added using a nitrogen-substituted syringe. Immediately after the addition of chloroform, the solution became cloudy and undissolved residue was confirmed, but after 10 minutes it was completely dissolved and became a transparent solution. After stirring for 7 hours at room temperature, the reaction solution was filtered to remove insolubles. The solvent of the reaction solution was distilled off and vacuum drying was performed to obtain 0.40 g of [Cu (CH 3 CN) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 as a target substance.

上記反応Iの反応スキームを以下に示す。

Figure 0005178794
The reaction scheme of the above reaction I is shown below.
Figure 0005178794

(反応II)
50mL三つ口フラスコに、[Cu(CHCN)(pF−PPh)]BF(0.084g)を入れ、真空乾燥を行った。三つ口フラスコ内を窒素で置換し、窒素置換したシリンジを用いて、窒素バブリングしたクロロホルムを1mL加えた。完全に溶解したことを確認後、ピリジンを1mL加えた。室温下、5時間撹拌後、反応溶液をろ過して不溶物を取り除いた。ろ液の溶媒を留去した後、真空乾燥を行い、目的物質である[Cu(py)(pF−PPh)]BFを白色固体として得た。得られた[Cu(py)(pF−PPh)]BFを重水素化クロロホルムに溶解し、プロトン核磁気共鳴スペクトルを測定した。ピーク位置の化学シフト(ppm)は、以下の通りであった:8.46(二重線), 7.78(三重線), 7.36(三重線), 7.19(多重線), 6.99(三重線)。
(Reaction II)
[Cu (CH 3 CN) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 (0.084 g) was placed in a 50 mL three-necked flask and vacuum-dried. The inside of the three-necked flask was replaced with nitrogen, and 1 mL of nitrogen bubbled chloroform was added using a nitrogen-substituted syringe. After confirming complete dissolution, 1 mL of pyridine was added. After stirring at room temperature for 5 hours, the reaction solution was filtered to remove insolubles. After the solvent of the filtrate was distilled off, vacuum drying was performed to obtain [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 as a white solid as a target substance. The obtained [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 was dissolved in deuterated chloroform, and a proton nuclear magnetic resonance spectrum was measured. The chemical shifts (ppm) of the peak positions were as follows: 8.46 (double line), 7.78 (triple line), 7.36 (triple line), 7.19 (multiple line), 6.99 (triple line).

上記反応IIの反応スキームを以下に示す。

Figure 0005178794
The reaction scheme of the above reaction II is shown below.
Figure 0005178794

上記の方法で合成した[Cu(py)(pF−PPh)]BFH−NMRスペクトル(CDCl,270MHz)を図4に示す。 FIG. 4 shows the 1 H-NMR spectrum (CDCl 3 , 270 MHz) of [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 synthesized by the above method.

<PLスペクトルの測定>
上記の合成法によって得られた[Cu(py)(pF−PPh)]BFについて、フォトルミネッセンス(PL)スペクトルを測定した。測定は、室温、固体状態において、浜松フォトニクス製マルチチャンネル検出器PMA−11を用いて行った。その結果を図5に示す。励起波長365nmの紫外光で励起させたところ、発光ピーク498nmの青緑色の発光を示した。
<Measurement of PL spectrum>
The obtained by the synthesis method described above [Cu (py) 2 (pF -PPh 3) 2] BF 4, it was measured photoluminescence (PL) spectra. The measurement was performed using a multichannel detector PMA-11 manufactured by Hamamatsu Photonics at room temperature and in a solid state. The result is shown in FIG. When excited with ultraviolet light having an excitation wavelength of 365 nm, blue-green light was emitted with an emission peak of 498 nm.

<有機EL素子の作製>
合成した[Cu(py)(pF−PPh)]BFを発光ドーパントとして使用して、有機EL素子を作製した。この素子の層構成は、以下の通りである。
<Production of organic EL element>
The synthesized [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 was used as a light emitting dopant to produce an organic EL device. The layer structure of this element is as follows.

ITO 100nm/PEDOT:PSS 45nm/PVK:OXD−7:[Cu(py)(pF−PPh)]BF 65nm/3TPYMB 50nm/CsF 1nm/Al 150nm。 ITO 100 nm / PEDOT: PSS 45 nm / PVK: OXD-7: [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 65 nm / 3TPYMB 50 nm / CsF 1 nm / Al 150 nm.

陰極は、厚さ100nmのITO(インジウムスズ酸化物)からなる透明電極である。   The cathode is a transparent electrode made of ITO (indium tin oxide) having a thickness of 100 nm.

正孔輸送層の材料には、導電性インクであるポリ(エチレンジオキシチオフェン):ポリ(スチレン・スルホン酸)[PEDOT:PSS]の水溶液を用いた。PEDOT:PSSの水溶液をスピンコートによって塗布し、加熱して乾燥させることにより正孔輸送層を45nmの厚さに形成した。   As the material for the hole transport layer, an aqueous solution of poly (ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonic acid) [PEDOT: PSS], which is a conductive ink, was used. A hole transport layer was formed to a thickness of 45 nm by applying an aqueous solution of PEDOT: PSS by spin coating and heating and drying.

発光層の材料には、ホスト材料としてポリビニルカルバゾール[PVK]、電子輸送材料として1,3−ビス(2−(4−ターシャリーブチルフェニル)−1,3,4−オキシジアゾル−5−イル)ベンゼン[OXD−7]、発光ドーパントとして[Cu(py)(pF−PPh)]BFを用いた。PVKは正孔輸送性ホスト材料であり、OXD−7は電子輸送性材料である。従って、これらを混合したものをホスト材料として用いることにより、電圧印加時に電子と正孔を効率良く発光層に注入することが出来る。重量比でPVK:OXD−7: [Cu(py)(pF−PPh)]BF=60:30:10となるよう秤量し、これらをクロロベンゼンに溶解した溶液をスピンコートによって塗布し、加熱して乾燥させることにより発光層を65nmの厚さに形成した。 As the material of the light emitting layer, polyvinyl carbazole [PVK] as a host material and 1,3-bis (2- (4-tertiarybutylphenyl) -1,3,4-oxydiazol-5-yl) benzene as an electron transport material [OXD-7] and [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 were used as a light-emitting dopant. PVK is a hole transporting host material and OXD-7 is an electron transporting material. Therefore, by using a mixture of these as the host material, electrons and holes can be efficiently injected into the light emitting layer when a voltage is applied. Weighed PVK: OXD-7: [Cu (py) 2 (pF-PPh 3 ) 2 ] BF 4 = 60: 30: 10 by weight ratio, and applied a solution obtained by dissolving them in chlorobenzene by spin coating. The light emitting layer was formed to a thickness of 65 nm by heating and drying.

電子輸送層は、トリス[3−(3−ピリジル)−メシチル]ボラン[3TPYMB]を真空蒸着することにより50nmの厚さに形成した。電子注入層は厚さ1nmのCsFで形成し、陰極は厚さ150nmのAlで形成した。   The electron transport layer was formed to a thickness of 50 nm by vacuum deposition of tris [3- (3-pyridyl) -mesityl] borane [3TPYMB]. The electron injection layer was formed of CsF having a thickness of 1 nm, and the cathode was formed of Al having a thickness of 150 nm.

<ELスペクトルの測定>
上記のように作製した有機EL素子について、電圧印加時のエレクトロルミネッセンス(EL)スペクトルを測定した。測定は、浜松フォトニクス製高感度マルチチャンネル分光器C10027−01を用いて行った。その結果を図6に示す。520nmに発光ピークをもつELスペクトルが得られた。以上の結果から、本発明の実施形態に係る銅錯体は、有機EL素子の発光ドーパントとして有用であることが分かった。
<Measurement of EL spectrum>
About the organic EL element produced as mentioned above, the electroluminescence (EL) spectrum at the time of voltage application was measured. The measurement was performed using a high-sensitivity multichannel spectrometer C10027-01 manufactured by Hamamatsu Photonics. The result is shown in FIG. An EL spectrum having an emission peak at 520 nm was obtained. From the above results, it was found that the copper complex according to the embodiment of the present invention is useful as a light emitting dopant of the organic EL device.

<有機EL素子の発光特性>
上記のように作製した有機EL素子について、発光特性を調べた。図7(a)は、素子の電圧と電流密度との関係を示す図である。図7(b)は、素子の電圧と輝度との関係を示す図である。図7(c)は、素子の電圧と発光効率との関係を示す図である。発光効率は、輝度測定と電流および電圧の測定を同時に行うことによって求めた。輝度は、浜松フォトニクス社製視感度フィルタ付きSiフォトダイオードS7610を用いて測定した。また、電流および電圧の測定は、HEWLETT PACKARD社製半導体パラメータアナライザ4156bを用いて行った。
<Light emission characteristics of organic EL element>
The organic EL element produced as described above was examined for light emission characteristics. FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the voltage of the element and the current density. FIG. 7B is a diagram showing the relationship between the voltage of the element and the luminance. FIG. 7C is a diagram showing the relationship between the voltage of the element and the light emission efficiency. Luminous efficiency was determined by simultaneously performing luminance measurement and current and voltage measurement. The luminance was measured using a Si photodiode S7610 with a visibility filter manufactured by Hamamatsu Photonics. The current and voltage were measured using a semiconductor parameter analyzer 4156b manufactured by HEWLETT PACKARD.

電圧の印加と共に電流密度は上昇し、6Vで発光が開始された。輝度は、10Vで11.6cd/cm、最大発光効率は0.51cd/Aであった。 As the voltage was applied, the current density increased and light emission started at 6V. The luminance was 11.6 cd / cm 2 at 10 V, and the maximum luminous efficiency was 0.51 cd / A.

以上の結果から、実施形態に係る銅錯体は、有機EL素子の発光ドーパントとして有用であることが分かった。   From the above result, it turned out that the copper complex which concerns on embodiment is useful as a light emission dopant of an organic EL element.

上記実施形態または実施例によれば、安価であり、合成が容易であり、且つ短波長の発光波長を示す銅錯体、ならびにこれを発光ドーパントとして用いた有機電界発光素子、表示装置および照明装置を提供することができる。   According to the above-described embodiment or example, a copper complex that is inexpensive, easy to synthesize, and exhibits a short emission wavelength, and an organic electroluminescence element, a display device, and an illumination device that use the copper complex as a light-emitting dopant are provided. Can be provided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

10…有機電界発光素子、11…基板、12…陽極、13…正孔輸送層、14…発光層、15…電子輸送層、16…電子注入層、17…陰極、20…表示装置、21…画素、22…信号線駆動回路、23…制御線駆動回路、24…コントローラ、25…発光素子、26…TFT、100…照明装置、101…ガラス基板、102…封止ガラス、103…乾燥剤、104…UV接着剤、105…陰極、106…有機EL層、107…陽極。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Organic electroluminescent element, 11 ... Board | substrate, 12 ... Anode, 13 ... Hole transport layer, 14 ... Light emitting layer, 15 ... Electron transport layer, 16 ... Electron injection layer, 17 ... Cathode, 20 ... Display apparatus, 21 ... Pixel, 22 ... Signal line drive circuit, 23 ... Control line drive circuit, 24 ... Controller, 25 ... Light emitting element, 26 ... TFT, 100 ... Lighting device, 101 ... Glass substrate, 102 ... Sealing glass, 103 ... Drying agent, 104 ... UV adhesive, 105 ... cathode, 106 ... organic EL layer, 107 ... anode.

Claims (5)

下記一般式(1)で表される化合物:
Figure 0005178794
(式中、Cuは銅イオンである。nは、それぞれ独立して、0〜5の整数であり、少なくとも1つのnは1〜5の整数である。Xは対イオンであり、XはBFまたはClOである。)。
Compound represented by the following general formula (1):
Figure 0005178794
(In the formula, Cu + is a copper ion. N is each independently an integer of 0 to 5, at least one n is an integer of 1 to 5. X is a counter ion, X Is BF 4 or ClO 4 ).
互いに離間して配置された陽極および陰極と、
前記陽極と前記陰極との間に配置され、ホスト材料および発光ドーパントを含む発光層と
を具備する有機電界発光素子であって、
前記発光ドーパントとして、請求項1に記載の化合物を含むことを特徴とする有機電界発光素子。
An anode and a cathode spaced apart from each other;
An organic electroluminescent device comprising a light emitting layer disposed between the anode and the cathode and comprising a host material and a light emitting dopant,
An organic electroluminescent device comprising the compound according to claim 1 as the light-emitting dopant.
前記ホスト材料は、低分子または高分子であることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。   The organic electroluminescence device according to claim 2, wherein the host material is a low molecule or a polymer. 請求項2に記載の有機電界発光素子を具備することを特徴とする表示装置。   A display device comprising the organic electroluminescent element according to claim 2. 請求項2に記載の有機電界発光素子を具備することを特徴とする照明装置。   An illuminating device comprising the organic electroluminescent element according to claim 2.
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