JP2011210749A - 有機電界発光素子及び電荷輸送材料 - Google Patents
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Abstract
Description
燐光発光素子で高効率、低駆動電圧と高耐久性を実現できていない原因の一つに、化学的安定性(酸化、還元に対する安定性)及びキャリア注入・輸送性が高く、最低励起三重項エネルギー(「T1エネルギー」、「T1」ともいう)の大きな電荷輸送材料が限られていることが挙げられる。電荷輸送材料のT1が燐光発光材料のT1より小さいと発光を消光してしまうため電荷輸送材料には燐光発光材料より大きなT1が求められる。また、電荷輸送材料のT1が燐光発光材料のT1より大きい場合でも、両者のT1差が小さい場合には一部、燐光発光材料から電荷輸送材料への逆エネルギー移動が起こるため、効率低下や耐久性低下の原因となる。従って、T1が十分に大きく、化学的安定性及びキャリア注入・輸送性の高い電荷輸送材料が求められている。
中でも湿式法(ウェットプロセス)を用いると、蒸着等のドライプロセスでは成膜が困難な高分子の有機化合物も使用可能となり、フレキシブルなディスプレイ等に用いる場合は耐屈曲性や膜強度等の耐久性の点で適しており、特に大面積化した場合に好ましい。
しかし湿式法により得られた有機電界発光素子には発光効率や素子耐久性に劣るという問題がある。
〔1〕
基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、前記有機層のいずれか少なくとも一層に下記一般式(1)で表される化合物を含む有機電界発光素子。
〔2〕
前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表される化合物である〔1〕に記載の有機電界発光素子。
〔3〕
前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物である〔2〕に記載の有機電界発光素子。
〔4〕
前記発光層に燐光性発光材料を含む、〔1〕〜〔3〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔5〕
前記燐光性発光材料が、下記一般式(T−1)で表される〔4〕に記載の有機電界発光素子。
AはCR’又はNを表し、R’は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、−CN、ペルフルオロアルキル基、トリフルオロビニル基、−CO2R、−C(O)R、−NR2、−NO2、−OR、ハロゲン原子、アリール基又はヘテロアリール基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
Qは窒素を1つ以上含む5員若しくは6員の芳香族複素環、又は10〜12員の縮合芳香族複素環であり、置換基Zを有していてもよい。
RT1、RT2、RT3、RT4、及びR’は、任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。
置換基Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R”、−OR”、−N(R”)2、−SR”、−C(O)R”、−C(O)OR”、−C(O)N(R”)2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR”、−SO2R”、又は−SO3R”を表し、R”はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
(X−Y)は、配位子を表す。mは1〜3の整数、nは0〜2の整数を表す。m+nは3である。〕
〔6〕
前記一般式(1)で表される化合物を、発光層又は発光層に隣接する層に含む〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔7〕
前記一般式(1)で表される化合物を、発光層に隣接する、発光層より陰極側の層に含む〔1〕〜〔5〕のいずれかに1項に記載の有機電界発光素子。
〔8〕
前記一般式(1)で表される化合物を、発光層及び発光層より陰極側の層に含む〔1〕〜〔5〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔9〕
発光層に隣接する、発光層より陽極側の層に、膜状態での最低励起三重項エネルギー(T1)が2.50eV以上3.25eV以下であるアミン系材料を含有する、〔1〕〜〔8〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔10〕
発光層及び発光層の両隣の層に用いる材料のうち、燐光材料以外の全ての材料が、膜状態での最低励起三重項エネルギー(T1)が2.50eV以上3.25eV以下である、〔1〕〜〔9〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔11〕
前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層がウェットプロセスで形成された層である、〔1〕〜〔10〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
〔12〕
〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を用いた発光装置。
〔13〕
〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
〔14〕
〔1〕〜〔11〕のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
〔15〕
下記一般式(1)で表される電荷輸送材料。
〔16〕
前記一般式(1)が、下記一般式(2)で表される〔15〕に記載の電荷輸送材料。
〔17〕
前記一般式(2)が、下記一般式(3)で表される〔16〕に記載の電荷輸送材料。
〔18〕
前記一般式(3)において、R1及びR2がメチル基である、〔17〕に記載の電荷輸送材料。
〔19〕
純度が99.9%以上である、〔15〕〜〔18〕のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
〔20〕
膜状態での最低励起三重項エネルギー(T1)が2.69eV以上3.25eV以下である、〔15〕〜〔19〕のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
〔21〕
〔15〕〜〔20〕のいずれか1項に記載の電荷輸送材料を含む膜。
〔22〕
ウェットプロセスで形成された、〔21〕に記載の膜。
(置換基群A)
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)、ホスホリル基(例えばジフェニルホスホリル基、ジメチルホスホリル基などが挙げられる。)が挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニル、ペンタフルオロフェニルなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子であり、具体的にはイミダゾリル、ピリジル、キノリル、フリル、チエニル、ピペリジル、モルホリノ、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基などが挙げられる。)
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、前記有機層のいずれか少なくとも一層に下記一般式(1)で表される化合物を含む。
以下、一般式(1)で表される化合物(電荷輸送材料とも呼ぶ)について説明する。
一般式(1)で表される電荷輸送材料は、化学的安定性(酸化、還元に対する安定性)及び両キャリア(電子/ホール)注入・輸送性が高く、かつT1が大きいため、特に有機EL素子に好適である。
一般式(1)で表される電荷輸送材料は、分子内に電子輸送部位とホール輸送部位を有することで両キャリア(電子/ホール)注入・輸送性を示し、酸化(ラジカルカチオン状態)に対しても還元(ラジカルアニオン状態)に対しても化学的に安定な材料となる。
本発明の有機電界発光素子は、一般式(1)で表される化合物を、発光層又は発光層に隣接する層に含むことが好ましい。
また、本発明の有機電界発光素子は、一般式(1)で表される化合物を、発光層に隣接する、発光層より陰極側の層に含むことも好ましい。
また、本発明の有機電界発光素子は、一般式(1)で表される化合物を、発光層及び発光層より陰極側の層に含むことも好ましい。
一般式(1)で表される電荷輸送材料はT1が高く、両電荷(ホール及び電子)の注入性、輸送性、及び両電荷に対する安定性に優れるため、ホール輸送材料、電子輸送材料、及び発光層のホスト材料のいずれにおいても好ましく用いることができ、発光層に隣接するホール輸送層の材料、発光層に隣接する電子輸送層の材料、発光層のホスト材料のいずれかに用いることが特に好ましい。
一般式(A1)で表される部分構造は特定のアクリダン構造を有する。該特定のアクリダン構造は、前記特許文献3に記載の化合物が有するカルバゾリル基よりもホール注入・輸送性が高い(ホールブロック性が低い)ため、特許文献3に記載された化合物よりも効率低下、及び色度変化が起こりにくいものと推定される。
L1が表すアリーレン基又は2価の芳香族複素環基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、前記置換基群Aから選ばれる置換基が挙げられ、アルキル基、アリール基、芳香族複素環基、フッ素原子、シアノ基、及びシリル基が好ましく、アルキル基、アリール基、シアノ基がより好ましく、アリール基、シアノ基が更に好ましい。
該L1が有してもよい置換基としてのアルキル基としては炭素数1〜18であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜6であることが更に好ましい。該アルキル基としては、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
該L1が有してもよい置換基としてのアリール基としては、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6〜12であることが更に好ましく、具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、テトラセニル基、ピレニル基、ペリレニル基、トリフェニレニル基、フェナントリル基、クリセニル基が挙げられ、フェニル基、又はビフェニル基であることが特に好ましい。
該L1が有してもよい置換基としての芳香族複素環基としては、5員又は6員の芳香族複素環基が好ましく、具体的にはピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イソキサゾール、イソチアゾール、トリアゾール、テトラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造が挙げられ、好ましくはピリジン、ピラジン、ピリミジン、イミダゾール、ピラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造であり、より好ましくはピリジン、イミダゾール、ピラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造である。該他の環が縮環した構造としては、インドリジン、プリン、プテリジン、β−カルボリン、ナフチリジン、キノキサリン、ターピリジン、ビピリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、イミダゾピリジン等が挙げられる。
該L1が有してもよい置換基としてのシリル基としては、アルキル基及びアリール基のいずれか少なくとも1種が置換したシリル基が好ましい。該アルキル基としては、炭素数1〜18であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜6であることが更に好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましく、炭素数1であることが最も好ましい。該アルキル基としては、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。該アリール基としては、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6〜12であることが更に好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
R1及びR2が表すアルキル基は置換基を有していてもよい。該置換基としては、ハロゲン原子、フルオロアルキル基、シアノ基、アリール基が挙げられ、好ましくは、ハロゲン原子、フルオロアルキル基、アリール基であり、より好ましくはハロゲン原子、フルオロアルキル基であり、更に好ましくはフッ素原子又はパーフルオロアルキル基である。
アルキル基としては炭素数1〜18であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜6であることが更に好ましい。該アルキル基としては、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
アリール基としては、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6〜12であることが更に好ましく、フェニル基、又はビフェニル基であることが特に好ましい。
芳香族複素環基としては、5員又は6員の芳香族複素環基が好ましく、具体的にはピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イソキサゾール、イソチアゾール、トリアゾール、テトラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造が挙げられ、好ましくはピリジン、ピラジン、ピリミジン、イミダゾール、ピラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造であり、より好ましくはピリジン、イミダゾール、ピラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造である。該他の環が縮環した構造としては、インドリジン、プリン、プテリジン、β−カルボリン、ナフチリジン、キノキサリン、ターピリジン、ビピリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、イミダゾピリジン等が挙げられる。
シリル基としては、アルキル基及びアリール基のいずれか少なくとも1種が置換したシリル基が好ましい。該アルキル基としては、炭素数1〜18であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜6であることが更に好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましく、炭素数1であることが最も好ましい。該アルキル基としては、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。該アリール基としては、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6〜12であることが更に好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
一般式(1)中、r及びsはそれぞれ独立に0〜5の整数を表す。r及びsは好ましくは0〜5であり、より好ましくは0〜1である。
一般式(1)中、tは0〜2の整数を表す。tは好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。
A1〜A3のうち、好ましくは、一つ又は二つが窒素原子であり、より好ましくは二つが窒素原子である。
アルキル基としては炭素数1〜18であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜6であることが更に好ましい。該アルキル基としては、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
アリール基としては、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6〜12であることが更に好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
芳香族複素環基としては、5員又は6員の芳香族複素環基が好ましく、具体的にはピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、オキサゾール、チアゾール、イソキサゾール、イソチアゾール、トリアゾール、テトラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造が挙げられ、好ましくはピリジン、ピラジン、ピリミジン、イミダゾール、ピラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造であり、より好ましくはピリジン、イミダゾール、ピラゾール及びこれらの環に他の環が縮環した構造である。該他の環が縮環した構造としては、インドリジン、プリン、プテリジン、β−カルボリン、ナフチリジン、キノキサリン、ターピリジン、ビピリジン、アクリジン、フェナントロリン、フェナジン、イミダゾピリジン等が挙げられる。
シリル基としては、アルキル基及びアリール基のいずれか少なくとも1種が置換したシリル基が好ましい。該アルキル基としては、炭素数1〜18であることが好ましく、炭素数1〜12であることがより好ましく、炭素数1〜6であることが更に好ましく、炭素数1〜4であることが特に好ましく、炭素数1であることが最も好ましい。該アルキル基としては、例えばメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。該アリール基としては、炭素数6〜24であることが好ましく、炭素数6〜18であることがより好ましく、炭素数6〜12であることが更に好ましく、フェニル基であることが特に好ましい。
L2がアリーレン基を表す場合、該アリーレン基は置換基を有してもよい。該置換基の好ましい範囲は、L1が有してもよい置換基と同様である。
L2がアリーレン基を表す場合の好ましいアリーレン基の具体例を以下に示す。また、以下の構造のうちから選択された複数を組み合わせて得られる構造も好ましい。*は下記一般式(2−A)で表される部分構造との結合部位を表し、**は下記一般式(2−B)で表される部分構造との結合部位を表す。
ここで、Tgは示差走査熱量測定(DSC)、示差熱分析(DTA)などの熱測定や、X線回折(XRD)、偏光顕微鏡観察などにより確認できる。
J.Chem.Soc.,1931,2568.,J.Am.Chem.Soc.,1936,58,1278.,J.Am.Chem.Soc.,1938,60,1458.,J.Chem.Soc.C,1971,2537.,Angew.Chem.Int.Ed.,1991,30,1646.,J.Mater.Chem.,2007,17,1209.,国際公開第2007/110228等の記載を参考に各種置換基を有するアクリダン誘導体が合成できる。
国際公開第2003/080760、国際公開第2005/085387、国際公開第2005/022962等の記載を参考に窒素含有芳香族ヘテロ環化合物を合成することができる。
上記文献に記載の反応を組み合わせることで本発明の電荷輸送材料を合成することができる。
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、前記有機層のいずれか少なくとも一層に前記一般式(1)で表される化合物を含む。
発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明若しくは半透明であることが好ましい。
図1は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例を示している。図1に示される本発明に係る有機電界発光素子10は、支持基板2上において、陽極4と陰極9との間に発光層6が挟まれている。具体的には、陽極4と陰極9との間に正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、正孔ブロック層7、及び電子輸送層8がこの順に積層されている。
前記有機層の層構成としては、特に制限はなく、有機電界発光素子の用途、目的に応じて適宜選択することができるが、前記透明電極上に又は前記背面電極上に形成されるのが好ましい。この場合、有機層は、前記透明電極又は前記背面電極上の前面又は一面に形成される。
有機層の形状、大きさ、及び厚み等については、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
・陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/陰極、
・陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/ブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極。
有機電界発光素子の素子構成、基板、陰極及び陽極については、例えば、特開2008−270736号公報に詳述されており、該公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。有機材料の場合には、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、及び加工性に優れていることが好ましい。
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
本発明における有機層について説明する。
本発明の有機電界発光素子において、各有機層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、スピンコート法等の湿式製膜法(ウェットプロセス)のいずれによっても好適に形成することができる。
本発明において、一般式(1)で表される電荷輸送材料はトルエンなどの芳香族系有機溶剤、又はクロロホルムなどのハロゲン系有機溶剤に溶解しやすく、結晶性が低いため、ウェットプロセスで有機層を形成することが製造コスト低減の観点から好ましい。
発光層は、少なくとも1種の発光材料を含有する。
発光材料は、励起一重項からの発光(蛍光)を利用するものでも励起三重項からの発光(燐光)を利用するものでもよいが、発光効率の観点から、燐光を利用するもの(燐光発光材料)の方が好ましい。
発光層は、色純度を向上させるためや発光波長領域を広げるために2種類以上の発光材料を含有することができる。発光材料の少なくとも一種が燐光発光材料であることが好ましい。
前記発光材料の少なくとも一種が白金錯体又はイリジウム錯体であることが好ましい。
蛍光発光材料、燐光発光材料については、例えば、特開2008−270736の段落番号〔0100〕〜〔0164〕、特開2007−266458の段落番号〔0088〕〜〔0090〕に詳述されており、これらの公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
また、燐光性発光材料としては、燐光性イリジウム錯体、又は燐光性白金錯体が好ましい。
〔一般式(T−1)で表される化合物〕
一般式(T−1)で表される化合物について説明する。
AはCR’又はNを表し、R’は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、−CN、ペルフルオロアルキル基、トリフルオロビニル基、−CO2R、−C(O)R、−NR2、−NO2、−OR、ハロゲン原子、アリール基又はヘテロアリール基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
Qは窒素を1つ以上含む5員又は6員の芳香族複素環又は縮合芳香族複素環であり、置換基Zを有していてもよい。
RT1、RT2、RT3、RT4、及びR’は、任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。
置換基Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R”、−OR”、−N(R”)2、−SR”、−C(O)R”、−C(O)OR”、−C(O)N(R”)2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR”、−SO2R”、又は−SO3R”を表し、R”はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
(X−Y)は、配位子を表す。mは1〜3の整数、nは0〜2の整数を表す。m+nは3である。)
シクロアルキル基としては、置換基を有していてもよく、飽和であっても不飽和であってもよく、置換してもよい基としては、前述の置換基Zを挙げることができる。RT1、RT2、RT3、RT4、及びR’で表されるシクロアルキル基として、好ましくは環員数4〜7のシクロアルキル基であり、より好ましくは総炭素原子数5〜6のシクロアルキル基であり、例えばシクロペンチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
RT1、RT2、RT3、RT4、及びR’で表されるアルケニル基としては好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、1−プロペニル、1−イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。
RT1、RT2、RT3、RT4、及びR’で表されるアルキニル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばエチニル、プロパルギル、1−プロピニル、3−ペンチニルなどが挙げられる。
上記(X−Y)で表される配位子の例において、Rx、Ry及びRzはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。該置換基としては前記置換基群Aから選ばれる置換基が挙げられる。好ましくは、Rx、Rzはそれぞれ独立にアルキル基、パーフルオロアルキル基、ハロゲン原子、アリール基のいずれかであり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のパーフルオロアルキル基、フッ素原子、置換されていても良いフェニル基であり、最も好ましくはメチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子、フェニル基である。Ryは好ましくは水素原子、アルキル基、パーフルオロアルキル基、ハロゲン原子、アリール基のいずれかであり、より好ましくは水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、置換されていても良いフェニル基であり、最も好ましくは水素原子、メチル基のいずれかである。これら配位子は素子中で電荷を輸送したり励起によって電子が集中する部位ではないと考えられるため、Rx、Ry、Rzは化学的に安定な置換基であれば良く、本発明の効果にも影響を及ぼさない。
錯体合成方法が容易であるため好ましくは(I−1)、(I−4)、(I−5)であり、最も好ましくは(I−1)である。これらの配位子を有する錯体は、対応する配位子前駆体を用いることで公知の合成例と同様に合成できる。例えば国際公開2009−073245号広報パンフレット46ページに記載の方法と同様に、市販のジフルオロアセチルアセトンを用いて以下に示す方法で合成する事ができる。
RI1、RI5、RI6、RI7は、任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。
Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R”、−OR”、−N(R”)2、−SR”、−C(O)R”、−C(O)OR”、−C(O)N(R”)2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR”、−SO2R”、又は−SO3R”を表し、R”はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
また、RI1〜RI7及びBにおける好ましい範囲は、一般式(T−1)におけるRT1〜RT4及びAと同様である。
*は一般式(T−1)におけるイリジウムへの配位位置を表す。
RT5〜RT7は、RT1と同義である。
RT5、RT6及びRT7は水素原子を表すか、又は任意の2つが結合して縮合4〜7員環式基を形成することが好ましく、該縮合4〜7員環式基は、シクロアルキル、シクロヘテロアルキル、アリール、又はヘテロアリールであることがより好ましく、アリールであることが更に好ましい。
RT5、RT6及びRT7における置換基Zとしてはアルキル基、アルコキシ基、フルオロ基、シアノ基、アルキルアミノ基、ジアリールアミノ基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
R1’〜R5’は、任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。
Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R”、−OR”、−N(R”)2、−SR”、−C(O)R”、−C(O)OR”、−C(O)N(R”)2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR”、−SO2R”、又は−SO3R”を表し、R”はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
また、R1’〜R5’における好ましい範囲は、一般式(T−1)におけるRT1〜RT4、R’と同様である。またRT1〜RT4、R’、及びR1’〜R5’のうち、1つ又は2つがアルキル基又はフェニル基で残りが全て水素原子である場合が特に好ましく、RT1〜RT4、R’、及びR1’〜R5’のうち、1つ又は2つがアルキル基で残りが全て水素原子である場合が更に好ましい。
RT5、RT6、R6’〜R8’は、任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。
Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R”、−OR”、−N(R”)2、−SR”、−C(O)R”、−C(O)OR”、−C(O)N(R”)2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR”、−SO2R”、又は−SO3R”を表し、R”はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
また、R6’〜R8’における好ましい範囲は、一般式(T−1)におけるRT1〜RT4、R’と同様である。またRT2〜RT6、R’、及びR6’〜R8’のうち、1つ又は2つがアルキル基又はフェニル基で残りが全て水素原子である場合が特に好ましく、RT2〜RT6、R’、及びR6’〜R8’のうち、1つ又は2つがアルキル基で残りが全て水素原子である場合が更に好ましい。
本発明において、白金錯体として好ましくは、下記一般式(C−1)で表される化合物である。
炭素原子でPtに結合するQ1、Q2、Q3及びQ4としては、アニオン性の配位子でも中性の配位子でもよく、アニオン性の配位子としてはビニル配位子、芳香族炭化水素環配位子(例えばベンゼン配位子、ナフタレン配位子、アントラセン配位子、フェナントレン配位子など)、ヘテロ環配位子(例えばフラン配位子、チオフェン配位子、ピリジン配位子、ピラジン配位子、ピリミジン配位子、ピリダジン配位子、トリアジン配位子、チアゾール配位子、オキサゾール配位子、ピロール配位子、イミダゾール配位子、ピラゾール配位子、トリアゾール配位子及び、それらを含む縮環体(例えばキノリン配位子、ベンゾチアゾール配位子など))が挙げられる。中性の配位子としてはカルベン配位子が挙げられる。
窒素原子でPtに結合するQ1、Q2、Q3及びQ4としては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としては含窒素芳香族ヘテロ環配位子(ピリジン配位子、ピラジン配位子、ピリミジン配位子、ピリダジン配位子、トリアジン配位子、イミダゾール配位子、ピラゾール配位子、トリアゾール配位子、オキサゾール配位子、チアゾール配位子及びそれらを含む縮環体(例えばキノリン配位子、ベンゾイミダゾール配位子など))、アミン配位子、ニトリル配位子、イミン配位子が挙げられる。アニオン性の配位子としては、アミノ配位子、イミノ配位子、含窒素芳香族ヘテロ環配位子(ピロール配位子、イミダゾール配位子、トリアゾール配位子及びそれらを含む縮環体(例えはインドール配位子、ベンゾイミダゾール配位子など))が挙げられる。
酸素原子でPtに結合するQ1、Q2、Q3及びQ4としては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としてはエーテル配位子、ケトン配位子、エステル配位子、アミド配位子、含酸素ヘテロ環配位子(フラン配位子、オキサゾール配位子及びそれらを含む縮環体(ベンゾオキサゾール配位子など))が挙げられる。アニオン性の配位子としては、アルコキシ配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ配位子、アシルオキシ配位子、シリルオキシ配位子などが挙げられる。
硫黄原子でPtに結合するQ1、Q2、Q3及びQ4としては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としてはチオエーテル配位子、チオケトン配位子、チオエステル配位子、チオアミド配位子、含硫黄ヘテロ環配位子(チオフェン配位子、チアゾール配位子及びそれらを含む縮環体(ベンゾチアゾール配位子など))が挙げられる。アニオン性の配位子としては、アルキルメルカプト配位子、アリールメルカプト配位子、ヘテロアリールメルカプト配位子などが挙げられる。
リン原子でPtに結合するQ1、Q2、Q3及びQ4としては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としてはホスフィン配位子、リン酸エステル配位子、亜リン酸エステル配位子、含リンヘテロ環配位子(ホスフィニン配位子など)が挙げられ、アニオン性の配位子としては、ホスフィノ配位子、ホスフィニル配位子、ホスホリル配位子などが挙げられる。
Q1、Q2、Q3及びQ4で表される基は、置換基を有していてもよく、置換基としては前記置換基群Aとして挙げたものが適宜適用できる。また置換基同士が連結していても良い(Q3とQ4が連結した場合、環状四座配位子のPt錯体になる)。
錯体の安定性及び発光量子収率の観点から、L1、L2及びL3として好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、イミノ基、オキシ基、チオ基、シリレン基であり、より好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、イミノ基であり、更に好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基であり、更に好ましくは、単結合、メチレン基、フェニレン基であり、更に好ましくは単結合、ジ置換のメチレン基であり、更に好ましくは単結合、ジメチルメチレン基、ジエチルメチレン基、ジイソブチルメチレン基、ジベンジルメチレン基、エチルメチルメチレン基、メチルプロピルメチレン基、イソブチルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、メチルフェニルメチレン基、シクロヘキサンジイル基、シクロペンタンジイル基、フルオレンジイル基、フルオロメチルメチレン基であり、特に好ましくは単結合、ジメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、シクロヘキサンジイル基である。
窒素原子上の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基であり、錯体の安定性の観点からアルキル基、アリール基が好ましい。前記置換基同士は連結して縮合環を形成していてもよく、形成される環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。
A301〜A306として好ましくはC−Rであり、R同士が互いに連結して環を形成していても良い。A301〜A306がC−Rである場合に、A302、A305のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基であり、特に好ましくは水素原子、フッ素基である。A301、A303、A304、A306のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基であり、特に好ましく水素原子である。A307、A308、A309及びA310は、それぞれ独立に、C−R又は窒素原子を表す。Rは水素原子又は置換基を表す。Rで表される置換基としては、前記置換基群Aとして挙げたものが適用できる。A307、A308、A309及びA310がC−Rである場合に、Rとして好ましくは水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して縮環構造を形成してもよい。発光波長を短波長側にシフトさせる場合、A308がN原子であることが好ましい。
A401〜A414はそれぞれ独立にC−R又は窒素原子を表す。Rは水素原子又は置換基を表す。A401〜A406及びL41は、前記一般式(C−3)におけるA301〜A306及びL31と同義であり、好ましい範囲も同様である。
A407〜A414がC−Rを表す場合に、A408、A412のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、ポリフルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、フッ素基、シアノ基であり、特に好ましくは、水素原子、フェニル基、ポリフルオロアルキル基、シアノ基である。A407、A409、A411、A413のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、ポリフルオロアルキル基、フッ素基、シアノ基であり、特に好ましく水素原子、フェニル基、フッ素基である。A410、A414のRとして好ましくは水素原子、フッ素基であり、より好ましくは水素原子である。A407〜A409、A411〜A413のいずれかがC−Rを表す場合に、R同士が互いに連結して環を形成していても良い。
Yで表される配位子は、置換基を有していてもよく、置換基としては前記置換基群Aとして挙げたものが適宜適用できる。また置換基同士が連結していても良い。
例えば、配位子、又はその解離体と金属化合物を溶媒(例えば、ハロゲン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、ニトリル系溶媒、アミド系溶媒、スルホン系溶媒、スルホキサイド系溶媒、水などが挙げられる)の存在下、若しくは、溶媒非存在下、塩基の存在下(無機、有機の種々の塩基、例えば、ナトリウムメトキシド、t−ブトキシカリウム、トリエチルアミン、炭酸カリウムなどが挙げられる)、若しくは、塩基非存在下、室温以下、若しくは加熱し(通常の加熱以外にもマイクロウェーブで加熱する手法も有効である)得ることができる。
(蛍光発光材料)
本発明に使用できる蛍光発光材料の例としては、例えば、ベンゾオキサゾール誘導体、ベンゾイミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、スチリルベンゼン誘導体、ポリフェニル誘導体、ジフェニルブタジエン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、ナフタルイミド誘導体、クマリン誘導体、縮合芳香族化合物、ペリノン誘導体、オキサジアゾール誘導体、オキサジン誘導体、アルダジン誘導体、ピラリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、ビススチリルアントラセン誘導体、キナクリドン誘導体、ピロロピリジン誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、スチリルアミン誘導体、ジケトピロロピロール誘導体、芳香族ジメチリディン化合物、8−キノリノール誘導体の錯体やピロメテン誘導体の錯体に代表される各種錯体等、ポリチオフェン、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン等のポリマー化合物、有機シラン誘導体などの化合物等が挙げられる。
本発明に使用できる燐光発光材料としては、例えば、US6303238B1、US6097147、WO00/57676、WO00/70655、WO01/08230、WO01/39234A2、WO01/41512A1、WO02/02714A2、WO02/15645A1、WO02/44189A1、WO05/19373A2、特開2001−247859号、特開2002−302671号、特開2002−117978号、特開2003−133074号、特開2002−235076号、特開2003−123982号、特開2002−170684号、EP1211257号、特開2002−226495号、特開2002−234894号、特開2001−247859号、特開2001−298470号、特開2002−173674号、特開2002−203678、特開2002−203679号、特開2004−357791号、特開2006−256999号、特開2007−19462号、特開2007−84635号、特開2007−96259号等の特許文献に記載の燐光発光化合物などが挙げられ、中でも、更に好ましい発光性ドーパントとしては、Ir錯体、Pt錯体、Cu錯体、Re錯体、W錯体、Rh錯体、Ru錯体、Pd錯体、Os錯体、Eu錯体、Tb錯体、Gd錯体、Dy錯体、及びCe錯体が挙げられる。特に好ましくは、Ir錯体、Pt錯体、又はRe錯体であり、中でも金属−炭素結合、金属−窒素結合、金属−酸素結合、金属−硫黄結合の少なくとも一つの配位様式を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が好ましい。更に、発光効率、駆動耐久性、色度等の観点で、3座以上の多座配位子を含むIr錯体、Pt錯体、又はRe錯体が特に好ましい。
ホスト材料は、発光層において主に電荷の注入、輸送を担う化合物であり、また、それ自体は実質的に発光しない化合物のことである。ここで「実質的に発光しない」とは、該実質的に発光しない化合物からの発光量が好ましくは素子全体での全発光量の5%以下であり、より好ましくは3%以下であり、更に好ましくは1%以下であることを言う。
ホスト材料としては、前記一般式(1)で表される化合物を用いることもできる。
ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体及びそれらの誘導体(置換基や縮環を有していてもよい)等を挙げることができる。
本発明において、前記発光層が、ホスト材料を含むことが好ましい。前記ホスト材料は下記一般式(4−1)又は(4−2)で表される化合物であることが好ましい。
本発明においては、発光層に一般式(4−1)又は(4−2)で表される化合物の少なくとも1つ以上を含むことがより好ましい。
gは0〜8の整数を表し、電荷輸送を担うカルバゾール骨格を遮蔽しすぎない観点から0〜4が好ましい。また、合成容易さの観点から、カルバゾールが置換基を有する場合、窒素原子に対し、対称になるように置換基を持つものが好ましい。
以下に、本発明における一般式(4−1)及び(4−2)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
ホスト材料のT1が燐光発光材料のT1より小さいと発光を消光してしまうためホスト材料には燐光発光材料より大きなT1が求められる。また、ホスト材料のT1が燐光発光材料より大きい場合でも、両者のT1差が小さい場合には一部、燐光発光材料からホスト材料への逆エネルギー移動が起こるため、効率低下や耐久性低下の原因となる。従って、T1が十分に大きく、化学的安定性及びキャリア注入・輸送性の高いホスト材料が求められている。
本発明の有機電界発光素子は、前記一対の電極が陽極を含み、前記発光層と該陽極との間に少なくとも一層の有機層を含むことが好ましく、該有機層に少なくとも一種の下記一般式(M−1)で表される化合物を含有することが好ましい。
一般式(M−1)で表される化合物が含有される、発光層と陽極の間の発光層に隣接する有機層は正孔輸送層であることがより好ましい。
RM2〜RM23はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、シリル基、シアノ基、ニトロ基、又はフッ素原子を表す。
RM4、RM5、RM11、RM12、RM19及びRM20として好ましくは、水素原子、置換基Zを有していても良いアルキル基若しくはアリール基、又はフッ素原子であり、更に好ましくは水素原子である。
RM3、RM6、RM9、RM14、RM17及びRM22として好ましくは、水素原子、置換基Zを有していても良いアルキル基若しくはアリール基、フッ素原子、又はシアノ基であり、より好ましくは水素原子、又は置換基Zを有していても良いアルキル基であり、更に好ましくは水素原子である。
RM10、RM13、RM18及びRM21として好ましくは、水素原子、置換基Zを有していても良いアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基若しくはアミノ基、ニトロ基、フッ素原子、又はシアノ基であり、より好ましくは水素原子、置換基Zを有していても良いアルキル基若しくはアリール基、ニトロ基、フッ素原子、又はシアノ基であり、更に好ましくは水素原子、又は置換基Zを有していても良いアルキル基である。アルキル基が置換基を有する場合の置換基としては、フッ素原子が好ましく、置換基Zを有していても良いアルキル基の炭素数は好ましくは1〜6であり、より好ましくは1〜4である。
また、一般式(M−1)で表される化合物を、複数の有機層に用いる場合はそれぞれの層において、上記の範囲で含有することが好ましい。
該正孔輸送層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明の有機電界発光素子は、前記一対の電極が陰極を含み、前記発光層と該陰極との間に少なくとも一層の有機層を含むことが好ましく、該有機層に芳香族炭化水素化合物を含有することが好ましい。
芳香族炭化水素化合物は、発光層と陰極の間の発光層に隣接する有機層に含有されることがより好ましいが、その用途が限定されることはなく、有機層内のいずれの層に更に含有されてもよい。本発明にかかる芳香族炭化水素化合物の導入層としては、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電荷ブロック層のいずれか、若しくは複数に含有することができる。
芳香族炭化水素化合物が含有される、発光層と陰極の間の発光層に隣接する有機層は電荷ブロック層又は電子輸送層であることが好ましく、電子輸送層であることがより好ましい。
芳香族炭化水素化合物を発光層以外の層に含有させる場合は、70〜100質量%含まれることが好ましく、85〜100質量%含まれることがより好ましい。芳香族炭化水素化合物を発光層に含有させる場合は、発光層の全質量に対して0.1〜99質量%含ませることが好ましく、1〜95質量%含ませることがより好ましく、10〜95質量%含ませることがより好ましい。
一般式(Tp−1)で表される炭化水素化合物は炭素原子と水素原子のみからなり、化学的安定性の点で優れるため、駆動耐久性が高く、高輝度駆動時の各種変化がおきにくいという効果を奏する。
フェニル基、フルオレニル基、ナフチル基、若しくはトリフェニレニル基(これらは更にアルキル基、フェニル基、フルオレニル基、ナフチル基、若しくはトリフェニレニル基で置換されていてもよい)で置換されていてもよい、ベンゼン環であることが特に好ましい。
Lとして好ましくは、アルキル基又はベンゼン環で置換されていてもよいベンゼン環、フルオレン環、又はこれらを組み合わせて成るn価の連結基である。
以下にLの好ましい具体例を挙げるがこれらに限定されるものではない。なお具体例中*でトリフェニレン環と結合する。
Ar2は、メタ位が炭素数1〜4のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、トリフェニレニル基、又はこれらを組み合わせてなる基で置換されたベンゼン環であることが特に好ましい。
合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶等による精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により、有機不純物を分離できるだけでなく、無機塩や残留溶媒等を効果的に取り除くことができる。
本発明の有機電界発光素子は、前記発光層と陰極との間の少なくとも一層の有機層に、少なくとも一種の下記一般式(O−1)で表される化合物を含有することも好ましい。以下に、一般式(O−1)について説明する。
AO1〜AO4はそれぞれ独立に、C−RA又はNを表す。
RAは水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基を表し、複数のRAは同じでも異なっていても良い。
LO1は、アリール環又はヘテロアリール環からなる二価〜六価の連結基を表す。
nO1は2〜6の整数を表す。
複数存在するRO1、AO1〜AO4はそれぞれ同じでも異なっていても良い。
RO2〜RO4はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基を表す。
AO1〜AO4はそれぞれ独立に、C−RA又はNを表す。
RAは水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基を表し、複数のRAは同じでも異なっていても良い。
複数存在するRO1、AO1〜AO4はそれぞれ同じでも異なっていても良い。
R02〜R04はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基(好ましくは炭素数1〜8)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30)、又はヘテロアリール基(好ましくは炭素数4〜12)を表し、これらは前述の置換基Zを有していても良い。R02〜R04として好ましくは水素原子、アルキル基、又はアリール基であり、より好ましくは水素原子、又はアリール基であり、最も好ましくは水素原子である。
一般式(O−1)で表される化合物が含有される、発光層と陰極の間の発光層に隣接する有機層は電荷ブロック層又は電子輸送層であることが好ましく、電子輸送層であることがより好ましい。
合成後、カラムクロマトグラフィー、再結晶等による精製を行った後、昇華精製により精製することが好ましい。昇華精製により、有機不純物を分離できるだけでなく、無機塩や残留溶媒等を効果的に取り除くことができる。
電荷輸送層とは、有機電界発光素子に電圧を印加した際に電荷移動が起こる層をいう。具体的には正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層又は電子注入層が挙げられる。好ましくは、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層である。塗布法により形成される電荷輸送層が正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層であれば、低コストかつ高効率な有機電界発光素子の製造が可能となる。また、電荷輸送層として、より好ましくは、正孔注入層、正孔輸送層又は電子ブロック層である。
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。
本発明に関し、有機層として、電子受容性ドーパントを含有する正孔注入層又は正孔輸送層を含むことが好ましい。
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。
正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0165〕〜〔0167〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する有機化合物の例としては、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)4−フェニルフェノレート(Aluminum(III)bis(2−methyl−8−quinolinato)4−phenylphenolate(BAlqと略記する))等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(2,9−Dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline(BCPと略記する))等のフェナントロリン誘導体、等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層を構成する有機化合物の例としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
電子ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
電子ブロック層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
本発明において、有機EL素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0169〕〜〔0170〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明の素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
封止容器については、特開2008−270736号公報の段落番号〔0171〕に記載の事項を本発明に適用することができる。
本発明の有機電界発光素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の有機電界発光素子の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書等に記載の駆動方法を適用することができる。
別の好ましい態様では、透明基板上に、透明又は半透明電極と金属電極がそれぞれ反射板として機能して、発光層で生じた光はその間で反射を繰り返し共振する。
共振構造を形成するためには、2つの反射板の有効屈折率、反射板間の各層の屈折率と厚みから決定される光路長を所望の共振波長の得るのに最適な値となるよう調整される。第一の態様の場合の計算式は特開平9−180883号明細書に記載されている。第2の態様の場合の計算式は特開2004−127795号明細書に記載されている。
本発明の発光素子は、発光装置、ピクセル、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、又は光通信等に好適に利用できる。特に、発光装置、照明装置、表示装置等の発光輝度が高い領域で駆動されるデバイスに好ましく用いられる。
本発明の発光装置は、前記有機電界発光素子を用いてなる。
図2は、本発明の発光装置の一例を概略的に示した断面図である。
図2の発光装置20は、透明基板(支持基板)2、有機電界発光素子10、封止容器11等により構成されている。
ここで、接着層14としては、エポキシ樹脂等の光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることができ、例えば熱硬化性の接着シートを用いることもできる。
次に、図3を参照して本発明の実施形態に係る照明装置について説明する。
図3は、本発明の実施形態に係る照明装置の一例を概略的に示した断面図である。
本発明の実施形態に係る照明装置40は、図3に示すように、前述した有機EL素子10と、光散乱部材30とを備えている。より具体的には、照明装置40は、有機EL素子10の基板2と光散乱部材30とが接触するように構成されている。
光散乱部材30は、光を散乱できるものであれば特に制限されないが、図3においては、透明基板31に微粒子32が分散した部材とされている。透明基板31としては、例えば、ガラス基板を好適に挙げることができる。微粒子32としては、透明樹脂微粒子を好適に挙げることができる。ガラス基板及び透明樹脂微粒子としては、いずれも、公知のものを使用できる。このような照明装置40は、有機電界発光素子10からの発光が散乱部材30の光入射面30Aに入射されると、入射光を光散乱部材30により散乱させ、散乱光を光出射面30Bから照明光として出射するものである。
1.化合物1〜13の合成
以下に示す合成例によって化合物1〜10を合成した。また、化合物11〜13の合成法を示す。
窒素気流下、N−フェニルアンスラニル酸42.6g(200mmol)、メタノール1L、濃硫酸50mLを加熱還流し、7時間攪拌した。室温に戻した後、純水、酢酸エチル、ヘキサンを加えて有機相を抽出した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧留去した後、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=4:1)により精製し、合成中間体A27.7g(122mmol、収率61%)を得た。
窒素気流下、合成中間体A27.3g(120mmol)、臭化メチルマグネシウムの0.93mol/Lテトラヒドロフラン(THF)溶液450mL(420mmol)、乾燥THF150mLを0℃で混合した後、50℃で1時間攪拌した。反応溶液を氷水にあけ、塩化アンモニウム水溶液で中和した後、酢酸エチルを添加し、有機相を抽出した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去することにより合成中間体B(27.3g、120mmol、100%)を得た。
1H NMR(300MHz,DMSO)δ=8.84(s,1H),8.75(s,1H),8.71−8.69(m,2H),8.60−8.56(m,3H),8.19(d,2H),8.05(d,1H),7.79(dd,1H),7.65−7.61(m,6H),7.55−7.51(m,4H),7.05−7.00(m,2H),6.95−6.91(m,2H),6.29(d,2H),1.66(s,6H)ppm.MS(MALDI−TOF):m/z=592.7([M+H]+).
文献(国際公開第2005/022962号)を参考に合成中間体Gを合成した。合成中間体Eの代わりに合成中間体Gを用いる以外は合成例1と同様にして化合物2を合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=591.8([M+H]+).
文献(国際公開第2005/085387号)に従って合成中間体Hを合成した。合成中間体Eの代わりに合成中間体Hを用いる以外は合成例1と同様にして化合物3を合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=593.8([M+H]+).
文献(国際公開第2005/085387号)に従って合成中間体Iを合成した。合成例1の臭化メチルマグネシウムを塩化ブチルマグネシウムに代え、合成中間体Eの代わりに合成中間体Iを用いる以外は合成例1と同様にして化合物4を合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=753.0([M+H]+).
文献(Tetrahedron,2006,62,11100−11105)を参考に合成中間体Jを合成した。合成中間体Aの代わりに合成中間体Jを、1−フェナシルピリジニウムブロマイドの代わりに文献(WO2005/022962)を参考に合成した1−(4−フェニルフェナシル)ピリジニウムブロマイドを用いる以外は合成例2と同様にして化合物5を合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=724.0([M+H]+).
合成中間体Cの代わりに、文献(J.Mater.Chem.,2007,17,1209−1215.)を参考に合成した9,10−ジヒドロ−2,7−ジフェニル−9,9−ジエチルアクリジンを用いる以外は合成例1と同様にして化合物6を合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=773.0([M+H]+).
合成例2のアセトフェノンを3’−ヨードアセトフェノンに代える以外は同様にして合成中間体Kを合成した後、下記鈴木カップリング反応により合成中間体Lを合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=951.3([M+H]+).
下記鈴木カップリング反応により合成中間体Mを合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=889.0([M+H]+).
下記合成ルートにより、化合物9を合成した(反応操作、精製法等は合成例1に準ずる)。
MS(MALDI−TOF):m/z=694.8([M+H]+).
文献(Chem.Eur.J.,2005,11,3285−3293.)を参考に合成した2−ブロモ−7−ヨード−9,9−ジメチルフルオレンから合成中間体Oを合成した。合成例8で、3,5−ジフェニルフェニルボロン酸の代わりに3−ビフェニルボロン酸を、合成中間体Nの代わりに合成中間体Oを用いる以外は合成例8と同様にして化合物10を合成した。
MS(MALDI−TOF):m/z=841.1([M+H]+).
合成中間体Cの代わりにスピロ[アクリジン-9(10H),1’-シクロヘキサン]を用いる以外は合成例1に準じて合成中間体Pを合成できる。また、3,5-ジフェニルフェニルボロン酸を3,5-ジメチルフェニルボロン酸に代える以外は合成例8と同様にして合成中間体Qを合成できる。合成中間体Pと合成中間体Qを以下の条件で鈴木カップリングさせることにより化合物11を合成することができる。
N−フェニルアンスラニル酸の代わりにメフェナミック酸を用いる以外は合成例1に準じて合成中間体Rを合成できる。また、3,5-ジフェニルフェニルボロン酸をペンタフルオロフェニルボロン酸に代える以外は合成例8と同様にして合成中間体Sを合成できる。合成中間体Rと合成中間体Sを以下の条件で鈴木カップリングさせることにより化合物12を合成することができる。
以下のルートで化合物13を合成できる。
以下に示す条件でCV(サイクリック・ボルタンメトリー)を測定したときの酸化電位、還元電位(いずれもピーク電位)、酸化、還元の可逆性、及び薄膜状態でのT1測定を行った。結果を表1に示す。
溶媒:N,N−ジメチルホルムアミド
濃度:1.0×10−3mol/L
支持電解質:0.1mol/L n−BuNPF6
作用極:グラッシーカーボン
対極:白金
参照極:Ag/AgCl
真空蒸着法により本発明の電荷輸送材料又は比較材料の単層膜(膜厚約50nm)をガラス基板上に作製したものを測定サンプルとし、F−7000日立分光蛍光光度計(日立ハイテクノロジーズ)を用いて液体窒素温度で燐光スペクトルを測定し、短波長端をエネルギー換算することにより、各材料のT1(eV)を求めた。
有機電界発光素子の作製に用いた材料は全て昇華精製を行い、高速液体クロマトグラフィー(東ソーTSKgel ODS−100Z)により純度(254nmの吸収強度面積比)が99.9%以上であることを確認した。
〔実施例1〕
厚み0.5mm、2.5cm角のITO膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機化合物層を順次蒸着した。
第1層:GD−1 :膜厚10nm
第2層:NPD :膜厚27nm
第3層:HT−1 :膜厚3nm
第4層:mCBP及びGD−1(質量比90:10) :膜厚30nm
第5層:化合物1 :膜厚5nm
第6層:ET−1 :膜厚45nm
この上に、フッ化リチウム0.1nm及び金属アルミニウム100nmをこの順に蒸着し陰極とした。
この積層体を、大気に触れさせることなく、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止し、本発明の有機電界発光素子1−1を得た。
同様に、第5層の材料として化合物1の代わりに表2中に示す材料を用いることにより、素子1−2〜1−6、比較素子1−1〜1−6を得た。
これらの素子を以下の方法で効率、駆動電圧、耐久性、高輝度駆動時の効率変化、高輝度駆動時の色度変化の観点で評価した。
東陽テクニカ製ソースメジャーユニット2400を用いて、直流電圧を各素子に印加し発光させ、その輝度をトプコン社製輝度計BM−8を用いて測定した。発光スペクトルと発光波長は浜松ホトニクス製スペクトルアナライザーPMA−11を用いて測定した。これらを元に輝度が1000cd/m2付近の外部量子効率を輝度換算法により算出し、比較素子1−1を基準として相対値で記載した。効率は数字が大きいほど好ましい。
各素子を輝度が1000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させる。この時の印加電圧を駆動電圧評価の指標とし、比較素子1−1を基準として相対値で記載した。駆動電圧は数字が小さいほど好ましい。
各素子を輝度が5000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させ続け、輝度が4000cd/m2に低下するまでの時間を耐久性の指標とし、比較素子1−1を基準として相対値で記載した。耐久性は数字が大きいほど好ましい。
各素子を輝度が50000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させる。この時の外部量子効率η50000を、輝度が1000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させた時の外部量子効率η1000と比較し、両者の比(η50000/η1000)を高輝度駆動時の効率変化の指標とした。この値は大きいほど好ましい。
各素子を輝度が50000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させる。この時の色度(x、y)50000を、輝度が1000cd/m2になるように直流電圧を印加して発光させた時の色度(x、y)1000と比較し、両者のx値、y値の差を(Δx、Δy)の形で表記し、高輝度駆動時の色度変化の指標とした。Δx、Δyの値は小さいほど好ましい。
比較素子1−2及び1−3では、素子の耐久性が非常に低く、50000cd/m2まで輝度を上げることができなかったため、高輝度駆動時の色度変化は評価できなかった。
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして素子2−1を作製し、実施例1と同様の評価を行った。
第1層:2−TNATA及びF4−TCNQ(質量比99.7:0.3) :膜厚160nm
第2層:NPD :膜厚5nm
第3層:HT−2 :膜厚3nm
第4層:H−1及びGD−2(質量比85:15) :膜厚30nm
第5層:化合物1 :膜厚5nm
第6層:BCP及びLi(質量比99.4:0.6) :膜厚25nm
同様に、第5層の材料として化合物1の代わりに表3中に示す材料を用いることにより、素子2−2〜2−4、比較素子2−1〜2−3を作製し、同様に評価を行った。効率、駆動電圧、耐久性の基準は比較素子2−1とした。
比較素子2−2では、素子の耐久性が非常に低く、50000cd/m2まで輝度を上げることができなかったため、高輝度駆動時の色度変化は評価できなかった。
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして素子3−1を作製し、実施例1と同様の評価を行った。
第1層:CuPc :膜厚10nm
第2層:TPAC :膜厚30nm
第3層:H−2及びBD−1(質量比90:10) :膜厚30nm
第4層:化合物1 :膜厚5nm
第5層:ET−2 :膜厚25nm
同様に、第4層の材料として化合物1の代わりに表4中に示す材料を用いることにより、素子3−2〜3−4、比較素子3−1〜3−3を作製し、同様に評価を行った。
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして素子4−1を作製し、実施例1と同様の評価を行った。
第1層:2−TNATA及びF4−TCNQ(質量比99.7:0.3) :膜厚120nm
第2層:NPD :膜厚7nm
第3層:HT−1 :膜厚3nm
第4層:H−3及びBD−2(質量比85:15) :膜厚30nm
第5層:化合物1 :膜厚5nm
第6層:BAlq :膜厚25nm
同様に、第5層の材料として化合物1の代わりに表5中に示す材料を用いることにより、素子4−2〜4−4、比較素子4−1〜4−3を作製し、同様に評価を行った。
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして素子5−1を作製し、実施例1と同様の評価を行った。
第1層:TCTA :膜厚30nm
第2層:HT−3 :膜厚12nm
第3層:H−4及びRD−1(質量比90:10) :膜厚30nm
第4層:化合物1 :膜厚5nm
第5層:ET−3 :膜厚50nm
同様に、第4層の材料として化合物1の代わりに表6中に示す材料を用いることにより、素子5−2〜5−4、比較素子5−1〜5−3を作製し、同様に評価を行った。
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして素子6−1を作製し、実施例1と同様の方法で効率、駆動電圧、耐久性を評価した。
第1層:CuPc :膜厚10nm
第2層:NPD :膜厚25nm
第3層:NPD :膜厚5nm
第4層:化合物1(ホスト材料)及びGD−3(質量比90:10) :膜厚30nm
第5層:BAlq :膜厚5nm
第6層:ET−3 :膜厚39nm
第7層:BCP :1nm
同様に、第3層〜第5層の材料として表7中に示す材料を用いることにより、素子6−2〜6−7、比較素子6−1〜6−3を作製し、同様に評価を行った。
層構成を以下に示すものに変えた以外は実施例1と同様にして素子7−1を作製し、実施例1と同様の方法で効率、駆動電圧、耐久性を評価した。
第1層:LG101 :膜厚10nm
第2層:NPD :膜厚27nm
第3層:NPD :膜厚5nm
第4層:化合物1(ホスト材料)及びRD−2(質量比83:7) :膜厚30nm
第5層:BAlq :膜厚5nm
第6層:ET−4 :膜厚50nm
同様に、第3層〜第5層の材料として表8中に示す材料を用いることにより、素子7−2〜7−7、比較素子7−1〜7−3を作製し、同様に評価を行った。
厚み0.5mm、2.5cm角のITO膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上にPEDOT(ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン))/PSS(ポリスチレンスルホン酸)水溶液(BaytronP(標準品))をスピンコート(4000rpm、60秒間)し、120℃で10分間乾燥することにより、ホール輸送性バッファ層を形成させた。
次いで、化合物1を1質量%、及びGD−1を0.05質量%含有するトルエン溶液を先のバッファ層上にスピンコート(2000rpm、60秒間)し、発光層を形成させた。
この発光層の上に、ET−3を真空蒸着法により50nm蒸着して電子輸送層とし、更にフッ化リチウム0.1nm及び金属アルミニウムを100nmをこの順に蒸着し陰極とした。
この積層体を、大気に触れさせること無く、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止し、有機電界発光素子8−1を得た。また、発光層を構成する材料を表9中に記載の材料に変更する以外は同様にして、素子8−2〜8−4、比較素子8−1〜8−3を得た。
3・・・陽極
4・・・正孔注入層
5・・・正孔輸送層
6・・・発光層
7・・・正孔ブロック層
8・・・電子輸送層
9・・・陰極
10・・・有機電界発光素子(有機EL素子)
11・・・有機層
12・・・保護層
14・・・接着層
16・・・封止容器
20・・・発光装置
30・・・光散乱部材
30A・・・光入射面
30B・・・光出射面
32・・・微粒子
40・・・照明装置
Claims (22)
- 基板上に、一対の電極と、該電極間に発光層を含む少なくとも一層の有機層とを有する有機電界発光素子であって、前記有機層のいずれか少なくとも一層に下記一般式(1)で表される化合物を含む有機電界発光素子。
- 前記一般式(1)で表される化合物が下記一般式(2)で表される化合物である請求項1に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(2)で表される化合物が下記一般式(3)で表される化合物である請求項2に記載の有機電界発光素子。
- 前記発光層に燐光性発光材料を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記燐光性発光材料が、下記一般式(T−1)で表される請求項4に記載の有機電界発光素子。
AはCR’又はNを表し、R’は水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、−CN、ペルフルオロアルキル基、トリフルオロビニル基、−CO2R、−C(O)R、−NR2、−NO2、−OR、ハロゲン原子、アリール基又はヘテロアリール基を表し、更に置換基Zを有していてもよい。Rはそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
Qは窒素を1つ以上含む5員若しくは6員の芳香族複素環、又は10〜12員の縮合芳香族複素環であり、置換基Zを有していてもよい。
RT1、RT2、RT3、RT4、及びR’は、任意の2つが互いに結合して縮合4〜7員環を形成してもよく、該縮合4〜7員環は、シクロアルキル、アリール又はヘテロアリールであり、該縮合4〜7員環は更に置換基Zを有していてもよい。
置換基Zはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、−R”、−OR”、−N(R”)2、−SR”、−C(O)R”、−C(O)OR”、−C(O)N(R”)2、−CN、−NO2、−SO2、−SOR”、−SO2R”、又は−SO3R”を表し、R”はそれぞれ独立に、水素原子、アルキル基、ペルハロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
(X−Y)は、配位子を表す。mは1〜3の整数、nは0〜2の整数を表す。m+nは3である。〕 - 前記一般式(1)で表される化合物を、発光層又は発光層に隣接する層に含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(1)で表される化合物を、発光層に隣接する、発光層より陰極側の層に含む請求項1〜5のいずれかに1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(1)で表される化合物を、発光層及び発光層より陰極側の層に含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 発光層に隣接する、発光層より陽極側の層に、膜状態での最低励起三重項エネルギー(T1)が2.50eV以上3.25eV以下であるアミン系材料を含有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 発光層及び発光層の両隣の層に用いる材料のうち、燐光材料以外の全ての材料が、膜状態での最低励起三重項エネルギー(T1)が2.50eV以上3.25eV以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 前記一般式(1)で表される化合物を含む有機層がウェットプロセスで形成された層である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の有機電界発光素子。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を用いた発光装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を用いた表示装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の有機電界発光素子を用いた照明装置。
- 下記一般式(1)で表される電荷輸送材料。
- 前記一般式(1)が、下記一般式(2)で表される請求項15に記載の電荷輸送材料。
- 前記一般式(2)が、下記一般式(3)で表される請求項16に記載の電荷輸送材料。
- 前記一般式(3)において、R1及びR2がメチル基である、請求項17に記載の電荷輸送材料。
- 純度が99.9%以上である、請求項15〜18のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
- 膜状態での最低励起三重項エネルギー(T1)が2.69eV以上3.25eV以下である、請求項15〜19のいずれか1項に記載の電荷輸送材料。
- 請求項15〜20のいずれか1項に記載の電荷輸送材料を含む膜。
- ウェットプロセスで形成された、請求項21に記載の膜。
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