JP5727237B2 - Novel bicarbazolyl derivative, host material comprising the same, and organic electroluminescence device using the same - Google Patents
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Description
本発明は、新規なビカルバゾリル誘導体、それよりなるホスト材料およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。 The present invention relates to a novel bicarbazolyl derivative, a host material comprising the same, and an organic electroluminescence device using the same.
有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)の実用化に向けた研究開発が、国内外の電気メーカーや材料メーカーなどが中心になって進められている。しかし、この有機EL素子が液晶表示素子や発光ダイオードなどの既に世間で知られているディスプレイなどと互角に渡り歩いていくには、消費電力の低減および素子の長寿命化が必須の課題として挙げられている。
そこで、この問題を解決する目的で近年リン光材料による有機EL素子の検討がなされている(非特許文献1)。
リン光材料は、従来の蛍光材料と異なり、三重項励起状態を使用することができるため量子効率が非常に高く、エネルギー失活がほとんどなく内部発光量子収率でほぼ100%に達する材料である。
しかしこのリン光材料は、濃度消光を起こしやすいため蛍光材料と同様にホスト材料との併用が必要になってくる。
高効率発光を得るためには、輸送材料やホスト材料の最適化を図らないといけないが、リン光材料は蛍光材料と異なり三重項エネルギーを完全に閉じ込めないと満足な効果が得られない。特に青色の材料に関しては三重項エネルギーレベルが緑色や赤色に比べて非常に高い。そのために従来リン光材料のホスト材料として使用されている4,4′−ジ(N−カルバゾール)−1,1′−ビフェニル(CBP)などでは十分なエネルギーの閉じ込めができない。これまでこの青色リン光エネルギーを満足に閉じ込めることのできるワイドギャップ化されたホスト材料はほとんどなく、青色リン光材料の開発を妨げる一つの要因になっていた。
Research and development for practical application of organic EL elements (organic electroluminescence elements) is being promoted mainly by domestic and foreign electric manufacturers and material manufacturers. However, in order for this organic EL element to walk like a liquid crystal display element, a light-emitting diode, and other displays that are already known in the world, it is necessary to reduce power consumption and extend the life of the element. ing.
Therefore, in recent years, an organic EL element using a phosphorescent material has been studied for the purpose of solving this problem (Non-Patent Document 1).
Unlike conventional fluorescent materials, phosphorescent materials have a very high quantum efficiency because they can use triplet excited states, and there is almost no energy deactivation, and the internal emission quantum yield reaches almost 100%. .
However, since this phosphorescent material easily causes concentration quenching, it is necessary to use it together with a host material in the same manner as a fluorescent material.
In order to obtain high-efficiency light emission, it is necessary to optimize transport materials and host materials. However, unlike phosphor materials, phosphorescent materials cannot obtain satisfactory effects unless triplet energy is completely confined. Especially for blue materials, the triplet energy level is very high compared to green and red. For this reason, 4,4'-di (N-carbazole) -1,1'-biphenyl (CBP) or the like conventionally used as a host material for phosphorescent materials cannot sufficiently confine energy. Until now, there has been almost no wide-gap host material that can confine this blue phosphorescent energy satisfactorily, which has been one of the factors hindering the development of blue phosphorescent materials.
本発明の目的は、三重項エネルギーレベルの高いワイドギャップなリン光材料に適したホスト材料で、高効率な発光素子を提供するために有用な新規なビカルバゾリル誘導体、それよりなるホスト材料およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供する点にある。 An object of the present invention is a host material suitable for a wide-gap phosphorescent material having a high triplet energy level, a novel bicarbazolyl derivative useful for providing a highly efficient light-emitting element, a host material comprising the same, and a It is in the point which provides the used organic electroluminescent element.
本発明の第1は、下記一般式(1)
で示されるビカルバゾリル誘導体に関する。
本発明の第2は、請求項1記載のビカルバゾリル誘導体よりなるホスト材料に関する。
本発明の第3は、請求項1記載のビカルバゾリル誘導体を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
The first of the present invention is the following general formula (1)
It relates to the bicarbazolyl derivative shown by these.
The second of the present invention relates to a host material comprising the bicarbazolyl derivative according to claim 1.
A third aspect of the present invention relates to an organic electroluminescence device using the bicarbazolyl derivative according to claim 1.
本発明により新規なビカルバゾリル誘導体、それよりなるホスト材料およびそれを用いた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができた。青色リン光ドーパントを効率よく発光させるには、広いエネルギーギャップを持つホスト材料が必要であるが、本発明のビカルバゾリル誘導体を用いることで、高発光効率な有機EL素子が提供できる。よって本発明のビカルバゾリル誘導体は、工業的に極めて重要なものである。 According to the present invention, a novel bicarbazolyl derivative, a host material comprising the same, and an organic electroluminescence device using the same can be provided. In order to efficiently emit the blue phosphorescent dopant, a host material having a wide energy gap is required. However, by using the bicarbazolyl derivative of the present invention, an organic EL device with high luminous efficiency can be provided. Therefore, the bicarbazolyl derivative of the present invention is extremely important industrially.
本発明におけるR1〜7おける炭素数1〜6の直鎖または分岐のアルキル基としては、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、iso−ペンチル、2,2−ジメチルプロピル、n−ヘキシル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、2,2−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチルなどを挙げることができる。またR1〜7に相当するアルコキシ基、アルキルアミノ基におけるアルキルについても、上記のアルキルを例示することができる。
さらにR5における炭素数6〜20のアリール基としては、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、4−フェニル−1−ナフチル基、4−フェニル−2−ナフチル基、5−フェニル−1−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、10−フェニル−9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、2−ペリレニル基、3−ペリレニル基、1−フルオランテニル基、2−フルオランテニル基、3−フルオランテニル基、8−フルオランテニル基、2−トリフェニレニル基、9,9−ジメチルフルオレン−2−イル基、9,9−ジブチルフルオレン−2−イル基、9,9−ジヘキシルフルオレン−2−イル基、9,9−ジオクチルフルオレン−2−イル基、9,9−ジフェニルフルオレン−2−イル基、2−ビフェニリル基、3−ビフェニリル基、4−ビフェニリル基、p−テルフェニル−3−イル基、p−テルフェニル−4−イル基、m−テルフェニル−3−イル基、m−テルフェニル−4−イル基、o−テルフェニル−3−イル基、o−テルフェニル−4−イル基、4−(1−ナフチル)−1−ナフチル基、o−トリル基、m−トリル基、p−トリル基、p−tert−ブチルフェニル基、4−メトキシフェニル基、4−フルオロフェニル基、4−ジメチルアミノフェニル基、4−シアノフェニル基、4−(トリフルオロメチル)フェニル基、4−メチル−1−ナフチル基、2−メトキシ−1−ナフチル基、10−メチル−9−アントリル基、10−メトキシ−9−アントリル基、4−フェニル−8−フルオランテニル基、7−ジメチルアミノ−9,9−ジメチルフルオレン−2−イル基、3′,5′−ジフェニルビフェニル−4−イル基などを例示することができる。
R20〜65における炭素数1〜4の直鎖または分岐のアルキル基としては、メチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、iso−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチルなどを例示することができる。
As the linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 1 to 7 in the present invention, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert- Butyl, n-pentyl, iso-pentyl, 2,2-dimethylpropyl, n-hexyl, 2-methylpentyl, 3-methylpentyl, 4-methylpentyl, 2,2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl and the like can be mentioned. The alkoxy group corresponding to R 1 to 7, for also alkyl the alkyl amino group, can be exemplified the above alkyl.
Furthermore, as the aryl group having 6 to 20 carbon atoms in R 5 , phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, 4-phenyl-1-naphthyl group, 4-phenyl-2-naphthyl group, 5-phenyl- 1-naphthyl group, 1-anthryl group, 2-anthryl group, 9-anthryl group, 10-phenyl-9-anthryl group, 1-phenanthryl group, 2-phenanthryl group, 3-phenanthryl group, 4-phenanthryl group, 9 -Phenanthryl group, 1-pyrenyl group, 2-pyrenyl group, 2-perylenyl group, 3-perylenyl group, 1-fluoranthenyl group, 2-fluoranthenyl group, 3-fluoranthenyl group, 8-fluoranthenyl Group, 2-triphenylenyl group, 9,9-dimethylfluoren-2-yl group, 9,9-dibutylfluoren-2-yl group, 9,9-dihe Xylfluoren-2-yl group, 9,9-dioctylfluoren-2-yl group, 9,9-diphenylfluoren-2-yl group, 2-biphenylyl group, 3-biphenylyl group, 4-biphenylyl group, p-tel Phenyl-3-yl group, p-terphenyl-4-yl group, m-terphenyl-3-yl group, m-terphenyl-4-yl group, o-terphenyl-3-yl group, o-ter Phenyl-4-yl group, 4- (1-naphthyl) -1-naphthyl group, o-tolyl group, m-tolyl group, p-tolyl group, p-tert-butylphenyl group, 4-methoxyphenyl group, 4 -Fluorophenyl group, 4-dimethylaminophenyl group, 4-cyanophenyl group, 4- (trifluoromethyl) phenyl group, 4-methyl-1-naphthyl group, 2-methoxy-1-naphthyl group, 10 Methyl-9-anthryl group, 10-methoxy-9-anthryl group, 4-phenyl-8-fluoranthenyl group, 7-dimethylamino-9,9-dimethylfluoren-2-yl group, 3 ', 5'- A diphenylbiphenyl-4-yl group etc. can be illustrated.
Examples of the linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms in R 20 to 65 include methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, iso-butyl, sec-butyl, tert-butyl and the like. It can be illustrated.
本発明の化合物は、下記の反応により製造することができる。
第一反応は、カルバゾールの2量化反応である。反応触媒として、無水の塩化第二鉄を使用する。カルバゾールの2量化に関しては、酢酸パラジウムを反応触媒に使用した反応例、例えばI.V. KozhevnikovらReaction Kinetics and Catalysis Letter 1978年9巻3号287−290ページなどもあるが、酢酸パラジウムが高価であるため実用的とはいえない。なお、塩化鉄には6水和物も存在するがこちらは2量化反応には使用できない。 The first reaction is a carbazole dimerization reaction. Anhydrous ferric chloride is used as a reaction catalyst. Regarding the dimerization of carbazole, reaction examples using palladium acetate as a reaction catalyst, for example, I.V. V. Kozhevnikov et al., Reaction Kinetics and Catalysis Letter, 1978, Vol. 9, No. 3, pages 287-290, are not practical because palladium acetate is expensive. Iron chloride also contains hexahydrate, which cannot be used for dimerization reaction.
第二反応は、2量化されたビカルバゾールとArXとの反応である。第二反応で使用する溶媒としては、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリン、デカリンなどの芳香族炭化水素系溶媒が使用できる。反応系中での安定性を考慮した場合キシレンを使用することが好ましい。
反応系で用いる塩基としては、アルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸塩、炭酸塩、重炭酸塩などの無機塩やアルコキシド、酢酸塩などの有機塩、トリエチルアミンのような有機アルカリ化合物が使用できる。反応時間や収率を考慮した場合、炭酸塩を使用することが好ましい。さらにより好ましくは炭酸塩の中でも炭酸カリウムである。
この反応で使用するパラジウム触媒としては、Pd(0)をしめすものが使用できる。具体的には、有機配位子とパラジウムとの錯体が例示できる。好ましくはテトラキストリフェニルホスフィンパラジウムやトリスジベンジリデンアセトンジパラジウムであり、より好ましくはトリスジベンジリデンアセトンジパラジウムである。
またパラジウムを活性化するために添加するリン触媒としては、第3アルキルホスフィンを使用することができる。例示できるものとして、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリ〔n−(iso−)プロピル〕ホスフィン、トリ〔n−(iso−,tert−)ブチル〕ホスフィンのような脂肪族のものやトリシクロヘキシルホスフィン(PCy3)のような脂環式のものである。用いるパラジウム化合物との相性から、ここでは2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2′,6′−ジメトキシビフェニル(S−Phos)のような脂環式のシクロヘキシルホスフィン類が好ましい。
The second reaction is a reaction between dimerized bicarbazole and ArX. As the solvent used in the second reaction, aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, ethylbenzene, tetralin, decalin and the like can be used. In consideration of the stability in the reaction system, xylene is preferably used.
As a base used in the reaction system, inorganic salts such as alkali metal and alkaline earth metal hydrates, carbonates and bicarbonates, organic salts such as alkoxides and acetates, and organic alkali compounds such as triethylamine can be used. . In view of reaction time and yield, it is preferable to use carbonate. Even more preferred is potassium carbonate among the carbonates.
As the palladium catalyst used in this reaction, one showing Pd (0) can be used. Specifically, a complex of an organic ligand and palladium can be exemplified. Tetrakis triphenylphosphine palladium and trisdibenzylideneacetone dipalladium are preferable, and trisdibenzylideneacetone dipalladium is more preferable.
A tertiary alkyl phosphine can be used as a phosphorus catalyst to be added to activate palladium. Examples include aliphatic ones such as trimethylphosphine, triethylphosphine, tri [n- (iso-) propyl] phosphine, tri [n- (iso-, tert-) butyl] phosphine, and tricyclohexylphosphine (PCy3). ). In view of compatibility with the palladium compound to be used, alicyclic cyclohexylphosphines such as 2-dicyclohexylphosphino-2 ′, 6′-dimethoxybiphenyl (S-Phos) are preferred here.
本発明の化合物の具体例を例示する。なお、例示化合物においてメチル基は他のアルキル基例えばエチル基やプロピル基などと置き換えることができる。
Specific examples of the compound of the present invention are illustrated. In the exemplified compound, the methyl group can be replaced with another alkyl group such as an ethyl group or a propyl group.
本発明のビカルバゾリル誘導体は高いキャリア輸送性能を有する。従って、ホスト材料として使用することができる。これらはいずれも蒸着により層形成を行うのが望ましい。 The bicarbazolyl derivative of the present invention has high carrier transport performance. Therefore, it can be used as a host material. In any case, it is desirable to form a layer by vapor deposition.
本発明のビカルバゾリル誘導体を有機エレクトロルミネッセンスに使用する場合、適当な発光材料と組み合わせて使用することができる。 When the bicarbazolyl derivative of the present invention is used for organic electroluminescence, it can be used in combination with a suitable light emitting material.
本発明のビカルバゾリル誘導体を発光層に用いる場合、本発明の化合物はホスト材料として使用できる。 When the bicarbazolyl derivative of the present invention is used for a light emitting layer, the compound of the present invention can be used as a host material.
次に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)について説明する。本発明の有機EL素子は、陽極と陰極間に複数層の有機化合物を積層した素子であり、発光層のホスト材料として本発明のビカルバゾリル誘導体を含有する。発光層は、発光材料とホスト材料から構成される。多層型の有機EL素子の構成例としては、例えば陽極(例えばITO)/ホール輸送層/発光層/電子輸送層/陰極、ITO/ホール輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極、ITO/ホール輸送層/発光層/ホールブロック層/電子輸送層/陰極、ITO/ホール輸送層/発光層/ホールブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極、ITO/ホール注入層(正孔注入層)/ホール輸送層/発光層/ホールブロック層/電子輸送層/電子注入層/陰極等の多層構成で積層したものが挙げられる。また、必要に応じて陰極上に封止層を有していても良い。 Next, the organic electroluminescence element (organic EL element) of the present invention will be described. The organic EL device of the present invention is a device in which a plurality of layers of organic compounds are laminated between an anode and a cathode, and contains the bicarbazolyl derivative of the present invention as a host material of the light emitting layer. The light emitting layer is composed of a light emitting material and a host material. Examples of the configuration of the multilayer organic EL device include, for example, an anode (for example, ITO) / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode, ITO / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode. ITO / hole transport layer / light-emitting layer / hole block layer / electron transport layer / cathode, ITO / hole transport layer / light-emitting layer / hole block layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode, ITO / hole injection layer (positive And a multilayer structure such as hole injection layer) / hole transport layer / light emitting layer / hole block layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode. Moreover, you may have a sealing layer on a cathode as needed.
ホール輸送層、電子輸送層、および発光層のそれぞれの層は、各機能を分離した多層構造であることが望ましい。またホール輸送層、電子輸送層はそれぞれの層で注入機能を受け持つ層(ホール注入層および電子注入層)と輸送機能を受け持つ層(ホール輸送層および電子輸送層)を別々に設けることもできる。 Each of the hole transport layer, the electron transport layer, and the light-emitting layer preferably has a multilayer structure in which each function is separated. In addition, the hole transport layer and the electron transport layer can be provided separately with a layer responsible for the injection function (hole injection layer and electron injection layer) and a layer responsible for the transport function (hole transport layer and electron transport layer).
以下本発明の有機EL素子の構成要素に関して、陽極/ホール輸送層/発光層/電子輸送層/陰極からなる素子構成を例として取り上げて説明する。本発明の有機EL素子は、基板に支持されていることが好ましい。 Hereinafter, the constituent elements of the organic EL element of the present invention will be described by taking as an example an element structure composed of an anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode. The organic EL element of the present invention is preferably supported on a substrate.
基板の素材については特に制限はなく、例えば、従来の有機EL素子に慣用されているものが使用でき、例えば、ガラス、石英ガラス、透明プラスチックなどからなるものを用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular about the raw material of a board | substrate, For example, what is conventionally used for the conventional organic EL element can be used, For example, what consists of glass, quartz glass, a transparent plastic etc. can be used.
本発明の有機EL素子の陽極としては、仕事関数の大きな金属単体(4eV以上)、仕事関数の大きな金属同士の合金(4eV以上)または導電性物質およびこれらの混合物を電極材料とすることが好ましい。このような電極材料の具体例としては、金、銀、銅等の金属、ITO(インジウム−スズオキサイド)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)などの導電性透明材料、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性高分子材料が挙げられる。陽極はこれらの電極材料を、例えば蒸着、スパッタリング、塗布などの方法により形成することができる。陽極のシート電気抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましい。陽極の膜厚は材料にもよるが、一般に5〜1,000nm程度、好ましくは10〜500nmである。 As an anode of the organic EL device of the present invention, it is preferable to use a single metal having a high work function (4 eV or more), an alloy of metals having a high work function (4 eV or more), a conductive substance, or a mixture thereof as an electrode material. . Specific examples of such electrode materials include metals such as gold, silver, and copper, conductive transparent materials such as ITO (indium-tin oxide), tin oxide (SnO 2 ), and zinc oxide (ZnO), polypyrrole, and polythiophene. Examples thereof include conductive polymer materials such as For the anode, these electrode materials can be formed by a method such as vapor deposition, sputtering, or coating. The sheet electrical resistance of the anode is preferably several hundred Ω / cm 2 or less. The thickness of the anode depends on the material, but is generally about 5 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm.
陰極としては、仕事関数の小さな金属単体(4eV以下)、仕事関数の小さい金属同士の合金(4eV以下)または導電性物質およびこれらの混合物を電極材料とすることが好ましい。このような電極材料の具体例としては、リチウム、リチウム−インジウム合金、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−マグネシウム合金などが挙げられる。陰極はこれらの電極材料を、例えば蒸着、スパッタリングなどの方法により、薄膜を形成させることにより作成することができる。陰極のシート電気抵抗は数百Ω/cm2以下が好ましい。陰極の膜厚は材料にもよるが、一般に5〜1,000nm程度、好ましくは10〜500nmである。本発明の有機EL素子の発光を効率よく取り出すために、陽極または陰極の少なくとも一方の電極は透明もしくは半透明であることが好ましい。 As the cathode, an electrode material is preferably a single metal having a low work function (4 eV or less), an alloy of metals having a low work function (4 eV or less), a conductive substance, or a mixture thereof. Specific examples of such electrode materials include lithium, lithium-indium alloy, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, aluminum, aluminum-lithium alloy, and aluminum-magnesium alloy. Can be mentioned. The cathode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering. The sheet electrical resistance of the cathode is preferably several hundred Ω / cm 2 or less. The thickness of the cathode depends on the material, but is generally about 5 to 1,000 nm, preferably 10 to 500 nm. In order to efficiently extract light emitted from the organic EL device of the present invention, at least one of the anode and the cathode is preferably transparent or translucent.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のホール輸送層は、ホール伝達化合物からなるもので、陽極より注入されたホールを発光層に伝達する機能を有している。電界が与えた2つの電極の間に正孔伝達化合物が配置されて陽極からホールが注入された場合、少なくとも10−6cm2/V・秒以上のホール移動度を有するホール伝達物質が好ましい。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子のホール輸送層に使用するホール伝達物質は、前記の好ましい性能を有するものであれば特に制限はない。従来から光導電材料においてホールの電荷注入材料として慣用されているものや有機エレクトロルミネッセンス素子のホール輸送層に使用されている公知の材料の中から任意のものを選択して用いることができる。 The hole transport layer of the organic electroluminescence element of the present invention is made of a hole transfer compound and has a function of transmitting holes injected from the anode to the light emitting layer. When a hole transfer compound is disposed between two electrodes to which an electric field is applied and holes are injected from the anode, a hole transfer material having a hole mobility of at least 10 −6 cm 2 / V · sec or more is preferable. The hole transfer material used for the hole transport layer of the organic electroluminescence device of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-mentioned preferable performance. Any one of materials conventionally used as charge injection materials for holes in photoconductive materials and known materials used for hole transport layers of organic electroluminescence elements can be selected and used.
前記のホール伝達物質としては、たとえば銅フタロシアニンなどのフタロシアニン誘導体、N,N,N′,N′−テトラフェニル−1,4−フェニレンジアミン、N,N′−ジ(m−トリル)−N,N′−ジフェニル−4,4−ジアミノフェニル(TPD)、N,N′−ジ(1−ナフチル)−N,N′−ジフェニル−4,4−ジアミノフェニル(α−NPD)等のトリアリールアミン誘導体、ポリフェニレンジアミン誘導体、ポリチオフェン誘導体、および水溶性のPEDOT−PSS(ポリエチレンジオキサチオフェン−ポリスチレンスルホン酸)などが挙げられる。ホール輸送層は、これらの他のホール伝達化合物一種または二種以上からなる一層で構成されたものでよく、前記のホール伝達物質とは別の化合物からなるホール輸送層を積層したものでも良い。
ホール注入材料としては、下記化学式に示されるPEDOT−PSS(ポリマー混合物)やDNTPDを挙げることができる。
Examples of the hole injection material include PEDOT-PSS (polymer mixture) and DNTPD represented by the following chemical formula.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の電子輸送層は、電子輸送材料からなるもので、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る。電界が与えた2つの電極の間に電子輸送材料が配置されて陰極から電子が注入された場合、少なくとも10−6cm2/V・秒以上の電子移動度を有する電子輸送材料が好ましい。本発明の有機EL素子に使用する電子輸送層に使用する電子輸送材料は、前記の好ましい性能を有するものであれば特に制限はない。従来から光導電材料において電子の電荷注入材料として慣用されているものや有機エレクトロルミネッセンス素子の電子輸送層に使用されている公知の材料の中から任意のものを選択して用いることができる。 The electron transport layer of the organic electroluminescent element of the present invention is made of an electron transport material and has a function of transmitting electrons injected from the cathode to the light emitting layer. When an electron transport material is arranged between two electrodes to which an electric field is applied and electrons are injected from the cathode, an electron transport material having an electron mobility of at least 10 −6 cm 2 / V · sec or more is preferable. The electron transport material used for the electron transport layer used in the organic EL device of the present invention is not particularly limited as long as it has the above-mentioned preferable performance. Any one of materials conventionally used as electron charge injection materials in photoconductive materials and known materials used for electron transport layers of organic electroluminescent elements can be selected and used.
前記の電子輸送材料としては、たとえばトリス(8−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)のようなキノリン錯体、1−N−フェニル−2−(p−ビフェニルイル)−5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,5−トリアジン(TAZ)のようなトリアジン誘導体、1,4−ジ(1,10−フェナントロリン−2−イル)ベンゼン(DPB)のようなフェナントロリン誘導体、フッ化リチウムのようなハロゲン化アルカリ金属などが挙げられる。電子輸送層は、これらの他の電子輸送材料の一種または二種以上からなる一層で構成されたものでよく、前記の電子輸送材料とは別の化合物からなる電子輸送層を積層したものでも良い。
電子注入材料としては、下記化学式に示されるフッ化リチウム(LiF)や8−ヒドロキシキノリノラトリチウム錯体(Liq)などを挙げることができるが、本出願人の特開2008−106015号公報(特願2006−292032号)にかかげるフェナントロリン誘導体のリチウム錯体(LiPB)や特開2008−195623号公報(特願2007−29695号)に掲げるフェノキシピリジンのリチウム錯体(LiPP)を用いることもできる。
Examples of the electron injection material include lithium fluoride (LiF) and 8-hydroxyquinolinolato lithium complex (Liq) represented by the following chemical formula, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-106015 (patent document) It is also possible to use a phenanthroline derivative lithium complex (LiPB) related to Japanese Patent Application No. 2006-292032, or a phenoxypyridine lithium complex (LiPP) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-195623 (Japanese Patent Application No. 2007-29695).
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いられる発光材料については、特に制限はなく、任意のものを選択して用いることができる。 There is no restriction | limiting in particular about the light emitting material used for the light emitting layer of the organic electroluminescent element of this invention, Arbitrary things can be selected and used.
発光材料としては、ペリレン誘導体、ナフタセン誘導体、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体(例えばクマリン1、クマリン540、クマリン545など)、ピラン誘導体(例えばDCM−1、DCM−2、DCJTBなど)、有機金属錯体、例えばトリス(8−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム錯体(Alq3)、トリス(4−メチル−8−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム錯体(Almq3)等の蛍光材料や〔2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジル−N,C2′〕イリジウム(III)ピコリレート(FIrpic)、トリス{1−〔4−(トリフルオロメチル)フェニル〕−1H−ピラゾラート−N,C2′}イリジウム(III)(Irtfmppz3)、ビス〔2−(4′,6′−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2′〕イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボレート(FIr6)、トリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)〔Ir(ppy)3〕などのリン光材料などを挙げることができる。 Examples of the light-emitting material include perylene derivatives, naphthacene derivatives, quinacridone derivatives, coumarin derivatives (eg, coumarin 1, coumarin 540, coumarin 545, etc.), pyran derivatives (eg, DCM-1, DCM-2, DCJTB, etc.), organometallic complexes, such as Fluorescent materials such as tris (8-hydroxyquinolinolato) aluminum complex (Alq 3 ), tris (4-methyl-8-hydroxyquinolinolato) aluminum complex (Almq 3 ), and [2- (4,6-difluorophenyl ) Pyridyl-N, C2 ′] iridium (III) picolylate (FIrpic), tris {1- [4- (trifluoromethyl) phenyl] -1H-pyrazolate-N, C2 ′} iridium (III) (Irtfmpppz 3 ), Bis [2- (4 ', 6'-difluorophenyl) pyridy DOO -N, C2 '] iridium (III) tetrakis (1-pyrazolyl) borate (FIr6), tris (2-phenylpyridinato-) and the like phosphorescent materials such as iridium (III) [Ir (ppy) 3] be able to.
発光層は、ホスト材料と発光材料(ドーパント)から形成される〔Appl.Phys.Lett.,65 3610(1989)〕。特にリン光材料を発光層に使用する場合、ホスト材料の使用が必要であり、この時使用されるホスト材料としては本発明のビカルバゾリル誘導体を用いることが好ましい。その他既存のホスト材料4,4′−ジ(N−カルバゾリル)−1,1′−ビフェニル(CBP)、1,4−ジ(N−カルバゾリル)ベンゼン−2,2′−ジ〔4″−(N−カルバゾリル)フェニル〕−1,1′−ビフェニル(4CzPBP)等と併用することもできる。
発光材料は、ホスト材料に対して好ましくは0.01〜40重量%であり、より好ましくは0.1〜20重量%である。発光材料としては、下記に示す従来公知のFIrpic、Ir(ppy)3、FIr6等を挙げることができる。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、ホール注入性をさらに向上させる目的で陽極と有機化合物の層の間に有機導電体から構成されるホール注入層をさらに設けても良い。ここで使用されるホール注入材料としては、本発明の化合物の他に銅フタロシアニンなどのフタロシアニン誘導体、ポリフェニレンジアミン誘導体、ポリチオフェン誘導体、およびPEDOT−PSS(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)などが挙げられる。 In the organic electroluminescence device of the present invention, a hole injection layer composed of an organic conductor may be further provided between the anode and the organic compound layer for the purpose of further improving the hole injection property. Examples of the hole injection material used here include phthalocyanine derivatives such as copper phthalocyanine, polyphenylenediamine derivatives, polythiophene derivatives, and PEDOT-PSS (polyethylenedioxythiophene-polystyrenesulfonic acid) in addition to the compound of the present invention. .
本発明のビカルバゾリル誘導体を含む素子のホール注入層、ホール輸送層の形成方法については特に限定されるものではない。例えば乾式製膜法(例えば真空蒸着法、イオン化蒸着法など)、湿式製膜法〔溶媒塗布法(例えばスピンコート法、キャスト法、インクジェット法など)〕を使用することができる。電子輸送層の製膜については、湿式製膜法で行うと下層が溶出する恐れがあるため乾式製膜法(例えば真空蒸着法、イオン化蒸着法など)に限定される。素子の作成については上記の製膜法を併用しても構わない。 The method for forming the hole injection layer and the hole transport layer of the device containing the bicarbazolyl derivative of the present invention is not particularly limited. For example, a dry film forming method (for example, a vacuum vapor deposition method, an ionization vapor deposition method, etc.) or a wet film forming method [a solvent coating method (for example, a spin coating method, a casting method, an ink jet method, etc.)] can be used. The film formation of the electron transport layer is limited to a dry film formation method (for example, a vacuum vapor deposition method, an ionization vapor deposition method, etc.) because the lower layer may be eluted when the wet film formation method is used. For the production of the element, the above film forming method may be used in combination.
真空蒸着法によりホール輸送層、発光層、電子輸送層などの各層を形成する場合、真空蒸着条件は特に限定されるものではない。通常10−5torr程度以下の真空下で50〜500℃程度のボート温度(蒸着原温度)、−50〜300℃程度の基板温度で、0.01〜50nm/sec.程度蒸着することが好ましい。正孔輸送層、発光層、電子輸送層の各層を複数の化合物を使用して形成する場合、化合物を入れたボートをそれぞれ温度制御しながら共蒸着することが好ましい。 When forming each layer such as a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer by a vacuum deposition method, the vacuum deposition conditions are not particularly limited. Usually, under a vacuum of about 10 −5 torr or less, a boat temperature (deposition source temperature) of about 50 to 500 ° C., a substrate temperature of about −50 to 300 ° C., and 0.01 to 50 nm / sec. Vapor deposition is preferred. When forming each layer of a positive hole transport layer, a light emitting layer, and an electron carrying layer using a some compound, it is preferable to co-evaporate the boat which put the compound, respectively controlling temperature.
ホール注入層、ホール輸送層を溶媒塗布法で形成する場合、各層を構成する成分を溶媒に溶解または分散させて塗布液とする。溶媒としては、炭化水素系溶媒(例えばヘプタン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン等)、ケトン系溶媒(例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等)、ハロゲン系溶媒(例えばジクロロメタン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等)、エステル系溶媒(例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等)、アルコール系溶媒(例えばメタノール、エタノール、ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等)、エーテル系溶媒(例えばジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン等)、非プロトン性溶媒(例えばN,N′−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等)、水等が挙げられる。溶媒は単独で使用しても良く、複数の溶媒を併用しても良い。 When forming the hole injection layer and the hole transport layer by a solvent coating method, the components constituting each layer are dissolved or dispersed in a solvent to obtain a coating solution. Solvents include hydrocarbon solvents (eg, heptane, toluene, xylene, cyclohexane, etc.), ketone solvents (eg, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc.), halogen solvents (eg, dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, etc.) Ester solvents (eg, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), alcohol solvents (eg, methanol, ethanol, butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, etc.), ether solvents (eg, dibutyl ether, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1 , 2-dimethoxyethane, etc.), aprotic solvents (eg, N, N′-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, etc.), water and the like. The solvent may be used alone, or a plurality of solvents may be used in combination.
ホール輸送層、発光層、電子輸送層等の各層の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常5〜5,000nmになるようにする。 The thickness of each layer such as a hole transport layer, a light emitting layer, and an electron transport layer is not particularly limited, but is usually set to 5 to 5,000 nm.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、酸素や水分等の接触を遮断する目的で保護層(封止層)を設けたり、不活性物質中に素子を封入して保護することができる。不活性物質としては、パラフィン、シリコンオイル、フルオロカーボン等が挙げられる。保護層に使用する材料としては、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル、ポリカーボネート、光硬化性樹脂等がある。 The organic electroluminescence device of the present invention can be protected by providing a protective layer (sealing layer) for the purpose of blocking contact with oxygen, moisture, etc., or by enclosing the device in an inert material. Examples of the inert substance include paraffin, silicon oil, and fluorocarbon. Examples of the material used for the protective layer include fluororesin, epoxy resin, silicone resin, polyester, polycarbonate, and photocurable resin.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、通常直流駆動の素子として使用できる。直流電圧を印加する場合、陽極をプラス、陰極をマイナスの極性として通常1.5〜20V程度印加すると発光が観察される。また本発明の有機EL素子は交流駆動の素子としても使用できる。交流電圧を印加する場合には、陽極がプラス、陰極がマイナスの状態になった時に発光する。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、例えば電子写真感光体、フラットパネルディスプレイなどの平面発光体、複写機、プリンター、液晶ディスプレイのバックライト、計器等の光源、各種発光素子、各種表示装置、各種標識、各種センサー、各種アクセサリーなどに使用することができる。 The organic electroluminescence device of the present invention can be used as a normal DC drive device. When a DC voltage is applied, light emission is usually observed when about 1.5 to 20 V is applied with the positive polarity of the anode and the negative polarity of the cathode. The organic EL element of the present invention can also be used as an AC drive element. When an AC voltage is applied, light is emitted when the anode is in a positive state and the cathode is in a negative state. The organic electroluminescence device of the present invention includes, for example, a flat light emitter such as an electrophotographic photosensitive member and a flat panel display, a copying machine, a printer, a backlight of a liquid crystal display, a light source such as an instrument, various light emitting devices, various display devices, and various signs. It can be used for various sensors and various accessories.
図23〜30に、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の好ましい例を示す。 23 to 30 show preferred examples of the organic electroluminescence element of the present invention.
図23は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子における1つの例を示す断面図である。図23は、基板1上に陽極2、正孔輸送層5、発光層3、電子輸送層6および陰極4を順次設けた構成のものである。これはキャリア輸送と発光の機能を分離したものであり、材料選択の自由度が増すために、発光の高効率化や発光色の自由度が増すことになる。 FIG. 23 is a cross-sectional view showing one example of the organic electroluminescence element of the present invention. FIG. 23 shows a structure in which an anode 2, a hole transport layer 5, a light emitting layer 3, an electron transport layer 6 and a cathode 4 are sequentially provided on a substrate 1. This is a separation of the functions of carrier transport and light emission, and the degree of freedom in material selection increases, so that the efficiency of light emission and the degree of freedom in light emission color increase.
図24は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子における他の例を示す断面図である。図24は、基板1上に陽極2、ホール注入層7、ホール輸送層5、発光層3、電子輸送層6および陰極4を順次設けた構成のものである。この場合、ホール注入層7を設けることにより、陽極2とホール輸送層5の密着性を高め、陽極からのホールの注入を良くし、発光素子の低電圧化に効果がある。 FIG. 24 is a cross-sectional view showing another example of the organic electroluminescence element of the present invention. FIG. 24 shows a structure in which an anode 2, a hole injection layer 7, a hole transport layer 5, a light emitting layer 3, an electron transport layer 6 and a cathode 4 are sequentially provided on a substrate 1. In this case, the provision of the hole injection layer 7 improves the adhesion between the anode 2 and the hole transport layer 5, improves the injection of holes from the anode, and is effective in lowering the voltage of the light emitting element.
図25は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子における他の例を示す断面図である。図25は、基板1上に陽極2、ホール輸送層5、発光層3、電子輸送層6、電子注入層8および陰極4を順次設けた構成のものである。この場合、陰極4から電子の注入を良くし、発光素子の低電圧化に効果がある。 FIG. 25 is a cross-sectional view showing another example of the organic electroluminescence element of the present invention. FIG. 25 shows a configuration in which an anode 2, a hole transport layer 5, a light emitting layer 3, an electron transport layer 6, an electron injection layer 8 and a cathode 4 are sequentially provided on a substrate 1. In this case, injection of electrons from the cathode 4 is improved, which is effective for lowering the voltage of the light emitting element.
図26は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子における他の例を示す断面図である。図26は、基板1上に陽極2、ホール注入層7、ホール輸送層5、発光層3、電子輸送層6、電子注入層8および陰極4を順次設けた構成のものである。この場合、陽極2からホールの注入を良くし、陰極4から電子注入を良くし、最も低電圧駆動に効果がある構成である。 FIG. 26 is a cross-sectional view showing another example of the organic electroluminescence element of the present invention. FIG. 26 shows a configuration in which an anode 2, a hole injection layer 7, a hole transport layer 5, a light emitting layer 3, an electron transport layer 6, an electron injection layer 8 and a cathode 4 are sequentially provided on a substrate 1. In this case, hole injection from the anode 2 is improved and electron injection from the cathode 4 is improved, which is the most effective for driving at a low voltage.
図27〜30は素子の中にホールブロック層9を挿入したものの断面図である。ホールブロック層9は、陽極から注入されたホール、あるいは発光層3で再結合により生成した励起子が、陰極4に抜けることを防止する効果があり、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率の向上に効果がある。ホールブロック層9については、発光層3と陰極4の間もしくは発光層3と電子輸送層6の間あるいは発光層3と電子注入層8の間に挿入することができる。より好ましいものは発光層3と電子輸送層6の間である。 27 to 30 are sectional views of the device in which the hole block layer 9 is inserted. The hole blocking layer 9 has an effect of preventing holes injected from the anode or excitons generated by recombination in the light emitting layer 3 from escaping to the cathode 4, and is effective in improving the light emission efficiency of the organic electroluminescence element. There is. The hole blocking layer 9 can be inserted between the light emitting layer 3 and the cathode 4, between the light emitting layer 3 and the electron transport layer 6, or between the light emitting layer 3 and the electron injection layer 8. More preferred is between the light emitting layer 3 and the electron transport layer 6.
図23〜30で、ホール輸送層5、ホール注入層7、電子輸送層6、電子注入層8、発光層3、ホールブロック層9のそれぞれの層は、一層構造であっても多層構造であっても良い。 23 to 30, each of the hole transport layer 5, the hole injection layer 7, the electron transport layer 6, the electron injection layer 8, the light emitting layer 3, and the hole block layer 9 has a single layer structure or a multilayer structure. May be.
図23〜30は、あくまでも基本的な素子構成であり、本発明の化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子の構成はこれに限定されるものではない。 FIGS. 23 to 30 are basic device configurations to the last, and the configuration of the organic electroluminescence device using the compound of the present invention is not limited thereto.
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれにより何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1
1)3,3′−ビカルバゾールの合成
1H−NMR(400MHz,DMSO):δ11.25(s,2H),8.48(s,2H),8.21(d,2H,J=7.8Hz),7.79(dd,2H,J=1.1,8.5Hz),7.55(d,2H,J=8.7Hz),7.48(d,2H,J=8.2Hz),7.37(t,2H,J=7.6Hz),7.15(t,2H,J=7.6Hz)ppm.
Example 1
1) Synthesis of 3,3'-bicarbazole
1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ 11.25 (s, 2H), 8.48 (s, 2H), 8.21 (d, 2H, J = 7.8 Hz), 7.79 (dd, 2H) , J = 1.1, 8.5 Hz), 7.55 (d, 2H, J = 8.7 Hz), 7.48 (d, 2H, J = 8.2 Hz), 7.37 (t, 2H, J = 7.6 Hz), 7.15 (t, 2H, J = 7.6 Hz) ppm.
2)4,4′−(3,3′−ビ−9H−カルバゾール)−9,9′−ジイルビス(2,6−ジクロロ)ベンゼン(BCzPhCl)の合成
3)4,4′−(3,3′−ビ−9H−カルバゾール)−9,9′−ジイルビス(2,6−ジフェニル)ベンゼン(BCzTP)の合成
4)4,4′−(3,3′−ビ−9H−カルバゾール)−9,9′−ジイルビス(2,6−ジフェニル)ベンゼン(BCzTP)の昇華精製
仕込量:1.0g、高温部:395℃、低温部:190℃、N2流量:70mL/minで昇温を開始した。24時間加熱し、昇華精製を行うことにより、透明緑色固体を得た(収量:780mg、収率:78%)。
4) Sublimation purification of 4,4 '-(3,3'-bi-9H-carbazole) -9,9'-diylbis (2,6-diphenyl) benzene (BCzTP) Charge: 1.0 g, high temperature part: Temperature increase was started at 395 ° C., low temperature part: 190 ° C., N 2 flow rate: 70 mL / min. A transparent green solid was obtained by heating for 24 hours and sublimation purification (yield: 780 mg, yield: 78%).
実施例2
1)4,4′−(3,3′−ビ−9H−カルバゾール)−9,9′−ジイルビス(ジフェニルホスホキシ)ベンゼン(BCzPO)の合成
1) Synthesis of 4,4 '-(3,3'-bi-9H-carbazole) -9,9'-diylbis (diphenylphosphoxy) benzene (BCzPO)
2)4,4′−[3,3′−ビ−9H−カルバゾール]−9,9′−ジイルビス[ジフェニルホスホキシ]ベンゼン(BCzPO)の昇華精製
実施例3および4
実施例1で合成したBCzTPと実施例2で合成したBCzPOの蒸着膜(石英基板、膜厚500Å)での紫外可視吸収スペクトル(UV−vis吸収スペクトル)およびフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定した。前記それぞれの蒸着膜のUV−vis吸収スペクトルを図10に、PLスペクトルを図11に示す。
Examples 3 and 4
The UV-visible absorption spectrum (UV-vis absorption spectrum) and photoluminescence spectrum (PL spectrum) of the vapor-deposited film (quartz substrate, film thickness 500 mm) of BCzTP synthesized in Example 1 and BCzPO synthesized in Example 2 were measured. . FIG. 10 shows a UV-vis absorption spectrum and FIG. 11 shows a PL spectrum of each deposited film.
実施例5
実施例1で合成したBCzTPの溶液状(1.0×10−5mol/L)での紫外可視吸収スペクトル(UV−vis吸収スペクトル)およびフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定した。UV−vis吸収スペクトルを図12に、PLスペクトルを図13に示す。図中CHCl3はクロロホルム、THFはテトラヒドロフラン、tolueneはトルエンを表す。
Example 5
A UV-visible absorption spectrum (UV-vis absorption spectrum) and a photoluminescence spectrum (PL spectrum) of BCzTP synthesized in Example 1 in a solution state (1.0 × 10 −5 mol / L) were measured. The UV-vis absorption spectrum is shown in FIG. 12, and the PL spectrum is shown in FIG. In the figure, CHCl 3 represents chloroform, THF represents tetrahydrofuran, and toluene represents toluene.
実施例6
実施例2で合成したBCzPOの溶液状(1.0×10−5mol/L)での紫外可視吸収スペクトル(UV−vis吸収スペクトル)およびフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定した。UV−vis吸収スペクトルを図14に、PLスペクトルを図15に示す。図中CHCl3はクロロホルム、THFはテトラヒドロフラン、tolueneはトルエンを表す。
Example 6
The UV-visible absorption spectrum (UV-vis absorption spectrum) and photoluminescence spectrum (PL spectrum) of BCzPO synthesized in Example 2 in the form of a solution (1.0 × 10 −5 mol / L) were measured. The UV-vis absorption spectrum is shown in FIG. 14, and the PL spectrum is shown in FIG. In the figure, CHCl 3 represents chloroform, THF represents tetrahydrofuran, and toluene represents toluene.
実施例7および8
実施例1で合成したBCzTPおよび実施例2で合成したBCzPOをホスト材料に使用した素子を作成し、それぞれの素子特性を評価した。
・実施例7:[ITO(陽極)/TAPC(ホール輸送層40nm)/BCzTP(ホスト材料) FIrpic(ホストに対して11wt%ドープ発光材料)(あわせて発光層10nm)/BmPyPB(電子輸送層50nm)/LiF(電子注入層0.5nm)/Al(陰極100nm)]
・実施例8:[ITO(陽極)/TAPC(ホール輸送層40nm)/BCzPO(ホスト材料) FIrpic(ホストに対して11wt%ドープ発光材料)(発光層はこれらホスト材料と発光材料から成り立つ、10nm)/BmPyPB(電子輸送層50nm)/LiF(電子注入層0.5nm)/Al(陰極100nm)]
電流密度−電圧特性(線形)は図16に、
電流密度−電圧特性(対数)は図17に、
輝度−電圧特性は図18に、
電流効率−電圧特性は図19に、
電力効率−電圧特性は図20に、
外部量子効率−輝度特性は図21に、
エレクトロルミネッセンス(EL)スペクトルは図22に、
それぞれ示す。
また100cd/cm2と1000cd/cm2の電圧、電力効率と電流効率を下記表4に示す。
Elements using BCzTP synthesized in Example 1 and BCzPO synthesized in Example 2 as host materials were prepared, and the characteristics of each element were evaluated.
Example 7: [ITO (anode) / TAPC (hole transport layer 40 nm) / BCzTP (host material) FIrpic (11 wt% doped luminescent material with respect to host) (also luminescent layer 10 nm) / BmPyPB (electron transport layer 50 nm) ) / LiF (electron injection layer 0.5 nm) / Al (cathode 100 nm)]
Example 8: [ITO (anode) / TAPC (hole transport layer 40 nm) / BCzPO (host material) FIrpic (11 wt% doped light emitting material with respect to host) (light emitting layer is composed of these host material and light emitting material, 10 nm ) / BmPyPB (electron transport layer 50 nm) / LiF (electron injection layer 0.5 nm) / Al (cathode 100 nm)]
The current density-voltage characteristic (linear) is shown in FIG.
The current density-voltage characteristic (logarithm) is shown in FIG.
The luminance-voltage characteristics are shown in FIG.
The current efficiency vs. voltage characteristics are shown in FIG.
The power efficiency vs. voltage characteristics are shown in FIG.
The external quantum efficiency-luminance characteristics are shown in FIG.
The electroluminescence (EL) spectrum is shown in FIG.
Each is shown.
Table 4 below shows the voltage, power efficiency, and current efficiency of 100 cd / cm 2 and 1000 cd / cm 2 .
実施例9
1)4−ヨードフェニル−トリフェニルメタンの合成
1H−NMR(400MHz,DMSO):δ7.63(d,2H,J=8.0Hz),7.29−7.09(m,15H),6.91(d,2H,J=8.0Hz)ppm,MS:m/z=446[M]+.
Example 9
1) Synthesis of 4-iodophenyl-triphenylmethane
1 H-NMR (400 MHz, DMSO): δ 7.63 (d, 2H, J = 8.0 Hz), 7.29-7.09 (m, 15H), 6.91 (d, 2H, J = 8. 0 Hz) ppm, MS: m / z = 446 [M] + .
2)4,4′−(3,3′−ビ−9H−カルバゾール)−9,9′−ジイルビス(1−トリフェニルメチル)ベンゼン(BCzTPM)の合成
1H−NMR(400MHz,CDCl3):δ8.43(d,2H,J=1.4Hz),8.22(d,2H,7.8Hz),7.76(dd,2H,J=8.76Hz,1.76Hz),7.56−7.41(m,14H),7.35−7.25(m,32H)ppm.MS(EI):m/z=970[M]+.Anal.Calcd for C74H52N2:C,91.70;H,5.41;N,2.89%.Found:C,91.60;H,5.55;N,2.78%.
2) Synthesis of 4,4 '-(3,3'-bi-9H-carbazole) -9,9'-diylbis (1-triphenylmethyl) benzene (BCzTPM)
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 8.43 (d, 2H, J = 1.4 Hz), 8.22 (d, 2H, 7.8 Hz), 7.76 (dd, 2H, J = 8) .76 Hz, 1.76 Hz), 7.56-7.41 (m, 14H), 7.35-7.25 (m, 32H) ppm. MS (EI): m / z = 970 [M] + . Anal. Calcd for C 74 H 52 N 2 : C, 91.70; H, 5.41; N, 2.89%. Found: C, 91.60; H, 5.55; N, 2.78%.
3)BCzTPMの昇華精製
分解温度:500℃、昇華温度:351℃と見積もり、高温部:350℃、低温部:175℃、N2流量:70mL/minで昇華精製を開始した。1時間毎に高温部の温度を5℃上げていき、395℃で24時間加熱して昇華精製を行い、白色固体を得た。
3) Sublimation purification of BCzTPM Decomposition temperature: 500 ° C., sublimation temperature: estimated to be 351 ° C., sublimation purification was started at a high temperature part: 350 ° C., a low temperature part: 175 ° C., and an N 2 flow rate: 70 mL / min. The temperature of the high temperature part was raised by 5 ° C. every hour and sublimation purification was performed by heating at 395 ° C. for 24 hours to obtain a white solid.
4)BCzTPMのHPLC(高速液体クロマトグラフィ)純度測定
展開溶媒にTHF:MeOH=1:5を用いて純度測定を行い10分毎に純度99.2%であることを確認した。
4) HPLC (High Performance Liquid Chromatography) Purity Measurement of BCzTPM Purity measurement was performed using THF: MeOH = 1: 5 as a developing solvent, and it was confirmed that the purity was 99.2% every 10 minutes.
実施例10
実施例9で合成したBCzTPMの溶液状(1.0×10−5mol/L)での紫外可視吸収スペクトル(UV−vis吸収スペクトル)およびフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定した。UV−vis吸収スペクトルを図29に、PLスペクトルを図30に示す。図中CHCl3はクロロホルム、THFはテトラヒドロフラン、tolueneはトルエンを表す。
Example 10
It was measured ultraviolet-visible absorption spectrum (UV-vis absorption spectra) and photoluminescence spectra (PL spectrum) of a solution like BCzTPM synthesized in Example 9 (1.0 × 10 -5 mol / L). The UV-vis absorption spectrum is shown in FIG. 29, and the PL spectrum is shown in FIG. In the figure, CHCl 3 represents chloroform, THF represents tetrahydrofuran, and toluene represents toluene.
実施例11〜13、参考例1
実施例1、2、9でそれぞれ合成したBCzTP(実施例11)、BCzPO(実施例12)、BCzTPM(実施例13)およびBCzTPA(参考例1)の蒸着膜(石英基板、膜厚500Å)での紫外可視吸収スペクトル(UV−vis吸収スペクトル)およびフォトルミネッセンススペクトル(PLスペクトル)を測定した。前記それぞれの蒸着膜のUV−vis吸収スペクトルを図31に、PLスペクトルを図32に示す。なお、上記BCzTPAは、特開2008−135498号公報に記載の下記化合物である。
With the deposited films (quartz substrate, thickness of 500 mm) of BCzTP (Example 11), BCzPO (Example 12), BCzTPM (Example 13) and BCzTPA (Reference Example 1) synthesized in Examples 1, 2, and 9, respectively. Were measured for UV-visible absorption spectrum (UV-vis absorption spectrum) and photoluminescence spectrum (PL spectrum). FIG. 31 shows a UV-vis absorption spectrum and FIG. 32 shows a PL spectrum of each deposited film. The BCzTPA is the following compound described in JP-A No. 2008-135498.
実施例14〜16、参考例2
実施例1、2、9でそれぞれ合成したBCzTP(実施例14)、BCzPO(実施例15)、BCzTPM(実施例16)およびBCzTPA(参考例2)にFIrpicを11重量パーセントドーピングした蒸着膜(石英基板、膜厚500Å)を作成し紫外可視吸収スペクトル(UV−vis吸収スペクトル)およびフォトルミネッセンス(PLスペクトル)を測定した。前記それぞれの蒸着膜のUV−vis吸収スペクトルを図33に、PLスペクトルを図34に示す。
また今回合成した3種類の化合物BCzTP、BCzPO、BCzTPおよびBCzTPAの熱および光・電子物性の評価を纏めて表5に示す。
Deposition films (quartz) doped with 11 weight percent FIrpic in BCzTP (Example 14), BCzPO (Example 15), BCzTPM (Example 16) and BCzTPA (Reference Example 2) synthesized in Examples 1, 2, and 9, respectively. A substrate and a film thickness of 500 mm were prepared, and an ultraviolet-visible absorption spectrum (UV-vis absorption spectrum) and a photoluminescence (PL spectrum) were measured. FIG. 33 shows the UV-vis absorption spectrum of each of the deposited films, and FIG. 34 shows the PL spectrum.
Table 5 summarizes the thermal, optical and electronic properties of the three compounds BCzTP, BCzPO, BCzTP and BCzTPA synthesized this time.
Td:分解温度、
Td5:5%重量減少温度、
Tg:ガラス転移温度、
Tm:融点、
Ip:イオン化ポテンシャル、
Eg:エネルギーギャップ、
Ea:エレクトロアフィニティ(電子親和力)、
n.d.:検出されず。
Tg(ガラス転移温度)については、DSC(Differential Scanning Calorimeter 示差熱量計)中にサンプルを加え、溶融されたものを急冷し、2〜3回繰返すとガラス点を示すカーブがチャート上に現れるので、そのカーブを接線で結び、その交点の温度をTgとして採用する。
Tm(融点)は、同じくDSCにサンプルを加え、昇温させていくと急熱カーブが現れるのでその極大のところの温度を読んで、その温度をTmとする。
Td(分解温度)は、DTA(Differential Thermal Analyzer 示差熱分析装置)にサンプルを加え、加熱していくとサンプルが熱によって分解し、重量が減少しだす。その減少が開始し5%重量減少したところの温度を読んでその点をTdとする。
Td5(5%重量減少温度)は、TG−DTA(Thermo Gravimetry−Differential Thermal Analyzer示差熱−熱重量同時測定計)にサンプルを加え、加熱していくとサンプルが熱によって分解し、重量が減少しだす。その減少が開始し5%重量減少したところの温度を読んでその点をTd5とする。
エネルギーギャップ(Eg)については、蒸着機で作成した薄膜を紫外−可視吸光度計で薄膜の吸収曲線を測定する。その薄膜の短波長側の立ち上がりのところに接線を引き、求まった交点の波長W(nm)を次の式に代入し目的の値を求める。それによって得た値がEgになる。
Eg=1240÷W
例えば接線を引いて求めた値W(nm)が470nmだったとしたらこの時のEgの値は
Eg=1240÷470=2.63(eV)
と言うことになる。
IP(イオン化ポテンシャル)はイオン化ポテンシャル測定装置(例えば理研計器AC−3)を使用して測定し、測定するサンプルがイオン化を開始したところの電圧(eV)の値を読む。
Ea(電子親和力)は、IpからEgを引いた値である。
Td: decomposition temperature,
Td5: 5% weight loss temperature,
Tg: glass transition temperature,
Tm: melting point,
Ip: ionization potential,
Eg: energy gap,
Ea: Electroaffinity (electron affinity),
n. d. : Not detected.
About Tg (glass transition temperature), a sample is added to DSC (Differential Scanning Calorimeter), the melted material is quenched, and a curve showing the glass point appears on the chart when repeated 2 to 3 times. The curves are connected by a tangent line, and the temperature at the intersection is adopted as Tg.
As for Tm (melting point), when a sample is similarly added to DSC and the temperature is raised, a rapid heating curve appears. Therefore, the temperature at the maximum is read, and the temperature is defined as Tm.
As for Td (decomposition temperature), when a sample is added to DTA (Differential Thermal Analyzer differential thermal analyzer) and heated, the sample is decomposed by heat and the weight starts to decrease. The temperature at which the decrease starts and the weight decreased by 5% is read, and that point is defined as Td.
Td5 (5% weight loss temperature) is a sample of TG-DTA (Thermo Gravimetry-Differential Thermal Analyzer differential thermal-thermogravimetry), and when heated, the sample decomposes by heat and begins to lose weight. . The temperature at which the decrease starts and the weight decreased by 5% is read, and that point is defined as Td5.
Regarding the energy gap (Eg), an absorption curve of the thin film prepared with a vapor deposition machine is measured with an ultraviolet-visible absorptiometer. A tangent line is drawn at the short-wavelength rising edge of the thin film, and the target wavelength is obtained by substituting the obtained wavelength W (nm) of the intersection into the following equation. The value obtained thereby becomes Eg.
Eg = 1240 ÷ W
For example, if the value W (nm) obtained by drawing the tangent is 470 nm, the value of Eg at this time is
Eg = 1240 ÷ 470 = 2.63 (eV)
It will be said.
IP (ionization potential) is measured using an ionization potential measuring device (for example, Riken Keiki AC-3), and the value of the voltage (eV) at which the sample to be measured starts ionization is read.
Ea (electron affinity) is a value obtained by subtracting Eg from Ip.
実施例17〜19
実施例1、2、9でそれぞれ合成したBCzTP(実施例17)、BCzPO(実施例18)、BCzTPM(実施例19)およびBCzTPA(参考例3)をホスト材料に使用した素子を作成し、それぞれの素子特性を評価した。
各素子の構成は下記のとおりである。
・実施例17:[ITO(陽極)/TAPC(ホール輸送層40nm)/BCzTP(ホスト材料) FIrpic(ホストに対して11wt%ドープ発光材料)(あわせて発光層10nm)/BmPyPB(電子輸送層50nm)/LiF(電子注入層0.5nm)/Al(陰極100nm)]
・実施例18:[ITO(陽極)/TAPC(ホール輸送層40nm)/BCzPO(ホスト材料) FIrpic(ホストに対して11wt%ドープ発光材料)(あわせて発光層10nm)/BmPyPB(電子輸送層50nm)/LiF(電子注入層0.5nm)/Al(陰極100nm)]
・実施例19:[ITO(陽極)/TAPC(ホール輸送層40nm)/BCzTPM(ホスト材料) FIrpic(ホストに対して11wt%ドープ発光材料)(あわせて発光層10nm)/BmPyPB(電子輸送層50nm)/LiF(電子注入層0.5nm)/Al(陰極100nm)]
電流密度−電圧特性(線形)は図35に、
電流密度−電圧特性(対数)は図36に、
輝度−電圧特性は図37に、
電流効率−電圧特性は図38に、
電力効率−電圧特性は図39に、
外部量子効率−輝度特性は図40に、
エレクトロルミネッセンス(EL)スペクトルは図41に、
それぞれ示す。
素子特性を纏めて下記表6に示す。表中の「PE」は電力効率(視感効率)である。
また「nit」は「cd/m2」と同義である。
Devices using BCzTP (Example 17), BCzPO (Example 18), BCzTPM (Example 19) and BCzTPA (Reference Example 3) synthesized in Examples 1, 2, and 9 as host materials were prepared, respectively. The device characteristics were evaluated.
The configuration of each element is as follows.
Example 17: [ITO (anode) / TAPC (hole transport layer 40 nm) / BCzTP (host material) FIrpic (11 wt% doped light emitting material with respect to host) (also light emitting layer 10 nm) / BmPyPB (electron transport layer 50 nm) ) / LiF (electron injection layer 0.5 nm) / Al (cathode 100 nm)]
Example 18: [ITO (anode) / TAPC (hole transport layer 40 nm) / BCzPO (host material) FIrpic (11 wt% doped light emitting material with respect to host) (also light emitting layer 10 nm) / BmPyPB (electron transport layer 50 nm) ) / LiF (electron injection layer 0.5 nm) / Al (cathode 100 nm)]
Example 19: [ITO (anode) / TAPC (hole transport layer 40 nm) / BCzTPM (host material) FIrpic (11 wt% doped luminescent material with respect to host) (also luminescent layer 10 nm) / BmPyPB (electron transport layer 50 nm) ) / LiF (electron injection layer 0.5 nm) / Al (cathode 100 nm)]
The current density-voltage characteristic (linear) is shown in FIG.
The current density-voltage characteristic (logarithm) is shown in FIG.
The luminance-voltage characteristics are shown in FIG.
The current efficiency vs. voltage characteristics are shown in FIG.
The power efficiency vs. voltage characteristics are shown in FIG.
The external quantum efficiency-luminance characteristics are shown in FIG.
The electroluminescence (EL) spectrum is shown in FIG.
Each is shown.
The device characteristics are summarized in Table 6 below. “PE” in the table is power efficiency (visual efficiency).
“Nit” is synonymous with “cd / m 2 ”.
1 基板
2 陽極(ITO)
3 発光層
4 陰極
5 正孔(ホール)輸送層
6 電子輸送層
7 正孔(ホール)注入層
8 電子注入層
9 ホールブロック層
1 Substrate 2 Anode (ITO)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Light emitting layer 4 Cathode 5 Hole (hole) transport layer 6 Electron transport layer 7 Hole (hole) injection layer 8 Electron injection layer 9 Hole block layer
Claims (3)
で示されるビカルバゾリル誘導体。 The following general formula (1)
A bicarbazolyl derivative represented by
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