JP7396795B2 - 化合物、組成物、液状組成物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、および有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Description
L1、L2およびL3は、それぞれ独立して、単結合、置換されたもしくは無置換の2価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の2価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
Eは、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
Fは、下記一般式(f1)、(f2)または(f3)で表される基であり、
Rは、それぞれ独立して、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
kは、それぞれ独立して、0以上2以下の整数を表し;
lは、0以上3以下の整数を表し;
mは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
nは、1以上5以下の整数を表す。
本発明の一形態は、下記一般式(1)で表される化合物に関する。
L1、L2およびL3は、それぞれ独立して、単結合、置換されたもしくは無置換の2価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の2価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
Eは、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
Fは、下記一般式(f1)、(f2)または(f3)で表される基であり、
Rは、それぞれ独立して、シアノ基、フルオロ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
kは、それぞれ独立して、0以上2以下の整数を表し;
lは、0以上3以下の整数を表し;
mは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
nは、1以上5以下の整数を表す。
本発明の他の一形態は、上記一般式(1)で表される化合物に加え、他の化合物をさらに含む、組成物に関する。
本発明の一形態に係る組成物は、発光材料をさらに含むことが好ましい。
X1~X13は、それぞれ独立して、炭素または窒素であり;
Xは、BR’、NR’、PR’、O、S、Se、C=O、S=O、SO2、CR’R’’、SiR’R’’およびGeR’R’’からなる群から選択され;
R’およびR’’は、縮合または結合して環を形成してもよく;
Ra、Rb、RcおよびRdは、1から可能な最大置換数まで存在してもよく、または存在しなくてもよく;
R’、R’’、Ra、Rb、RcおよびRdは、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、シクロアルキル基、ヘテロアルキル基、アリールアルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、シリル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、ヘテロアルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アシル基、カルボニル基、カルボン酸基、エステル基、ナイトライト基、イソニトリル基、スルファニル基、スルフィニル基、スルフォニル基、ホスフィノ基およびそれらの組み合わせからなる群から選択され;
Ra、Rb、RcおよびRdの2つの隣接する置換基は、縮合または結合して環を形成してもよく、または多座配位子を形成してもよい。
本発明の一形態に係る組成物は、上記一般式(1)で表される化合物以外のカルバゾール誘導体をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、上記一般式(1)で表される化合物以外のカルバゾール誘導体とを含む、組成物であることが好ましい。
R222は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し、
bは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し、
cは、0以上2以下の整数を表す。
R21は、それぞれ独立して、上記一般式(C1)における説明と同様であり、
R223は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し、
R224は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換のアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し、
dは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し、
eは、それぞれ独立して、0以上3以下の整数を表す。
本発明の一形態に係る組成物は、アジン環誘導体をさらに含むことが好ましい。すなわち、上記一般式(1)で表される化合物と、アジン環誘導体とを含む、組成物であることが好ましい。
R31は、上記一般式(A1)と同様であり;
R32は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基を有するアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基を表し;
R33は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基を有するアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基を表し;
R34は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換のアルキル基、置換されたもしくは無置換のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換のアルキル基を有するアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の芳香族複素環基を表し;
fおよびgは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
hは、0以上5以下の整数を表し;
iは、0以上2以下の整数を表す。
本発明の一形態に係る組成物は、上述のように、上記一般式(1)で表される化合物と、上記(C5)で表される化合物と、を含むことが好ましい。この際、化合物1および2の少なくとも一方と化合物H2-35とを含むことがよりさらに好ましい。ここで、これらの組成物は、上記の燐光発光性白金族金属錯体をさらに含むことが特に好ましい。これらの組成物を用いることで、溶解度がより向上する。そして、溶液からの析出がより生じ難くなり、溶液のポットライフがより長くなる。また、有機EL素子の発光効率および発光寿命がより向上する。この場合、化合物1および2の少なくとも一方と化合物H2-35と化合物D1とを含むことが極めて好ましい。
本発明のその他の形態は、上記一般式(1)で表される化合物、またはこれと他の化合物とを含む組成物と、溶剤とを含む、液状組成物に関する。液状組成物としては、上記好ましい組成物の例に挙げた組成物と、溶剤とを含むことが好ましい。
本発明のさらなる他の一形態は、上記一般式(1)で表される化合物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。より詳細には、当該形態は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置された、当該化合物またはこれと他の化合物とを含む組成物を含む有機層とを備える、有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。
(化合物1aの合成)
(化合物2aの合成)
サンプル固体試料50mgを無色透明のサンプル瓶に入れ、溶媒として安息香酸メチルを500mg入れた。室温にて超音波照射を20分間行い、目視にてサンプル固体の残存有無を確認した。サンプル固体の残存が有れば、少量ずつ溶媒追加と超音波照射とを繰り返し、完全に溶解した時点での溶媒量から溶解度を算出した。結果を表1に示す。
サンプル固体試料50mgを無色透明のサンプル瓶に入れ、溶媒として安息香酸メチルを1.0g入れた。150℃に加熱し、サンプル固体を完全に溶解させ、5質量%の溶液を調製した。その後、室温まで冷却して観察を開始し、結晶等の析出固体が目視で確認されるまでの時間(h)をポットライフとして測定した。結果を表1に示す。
1.測定サンプルの作製
(1)溶剤の安息香酸メチルの重量に対して、サンプルの固形分濃度を4質量%となるように調製した。
(2)ITO基板および石英基板のそれぞれに、上記(1)で調製したサンプル溶液をスピンコート法によって乾燥膜厚が50nmになるように塗布し、10-1Pa以下の真空下において120℃にて1時間加熱、その後10-1Pa以下の真空下において室温まで冷却して、薄膜層を形成した。
上記(2)で作製したITO基板上の薄膜サンプルについて、大気中光電子分光装置AC-3(理研計器株式会社製)を用いてHOMO値を測定した。
上記(2)で作製した石英基板上の薄膜サンプルについて、分光光度計 U-3900(株式会社日立ハイテクサイエンス製)を用いて紫外可視吸収スペクトルの吸収端からエネルギーギャップ値(Eg)を測定し、以下の数式(3)からLUMO値を算出した。
示差走査熱量測定装置 DSC6220(セイコーインスツル株式会社製)を用いて、サンプル約5mgを、-50℃から300℃の範囲においては昇温速度10℃/min、300℃から-50℃の範囲においては冷却速度-50℃/minで走査測定する工程を3回繰り返した。2回目以降の走査の熱量曲線からガラス転移温度(Tg)を求めた。測定結果を表2に示す。
(実施例1)
まず、第1電極(陽極)として、ストライプ(stripe)状の酸化インジウムスズ(ITO)が膜厚150nmにて成膜されたITO付きガラス基板を用意した。このガラス基板上に、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4-スチレンスルホネート)(poly(3,4-ethylene dioxythiophene)/poly(4-styrene sulfonate):PEDOT/PSS)(Sigma-Aldrich製)を、乾燥膜厚が30nmになるようにスピンコート法にて塗布し、正孔注入層を形成した。
ホスト材料として、化合物1に代えて化合物2を用いたこと以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
発光層用インクの組成を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
ホスト材料として、化合物1に代えて化合物2を用いたこと以外は、実施例3と同様にして有機EL素子を作製した。
発光層用インクの組成を、以下のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
ホスト材料として、化合物Cz1に代えて化合物Cz2を用いたこと以外は、比較例1と同様にして有機EL素子を作製した。
ホスト材料として、化合物Cz1に代えて化合物Cz3を用いたこと以外は、比較例1と同様にして有機EL素子を作製した。
ホスト材料として、化合物Cz1に代えて比較例化合物C1を用いたこと以外は、比較例1と同様にして有機EL素子を作製した。
下記方法に従って、駆動電圧、電流効率および耐久性(発光寿命)を評価した。
110 基板
120 第1電極
130 正孔注入層
140 正孔輸送層
150 発光層
160 電子輸送層
170 電子注入層
180 第2電極
Claims (12)
- 下記一般式(1)で表される化合物:
一般式(1)中、
L 1 は、単結合、置換されたもしくは無置換の2価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の2価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
L 2 およびL 3 は、単結合を表し;
Eは、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
Fは、下記一般式(f1)で表される基であり、
一般式(f1)中、L4は、単結合を表し、Ar1は、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
Rは、それぞれ独立して、シアノ基、またはフルオロ基を表し;
lは、0以上3以下の整数を表し;
mは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
nは、1を表す。 - 下記一般式(2)で表される化合物である、請求項1に記載の化合物。
- 下記化合物1および2から選択される化合物である、請求項1に記載の化合物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物と、下記一般式(C5)で表される化合物とを含む、組成物:
一般式(C5)中、
R21は、それぞれ独立して、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
R223およびR224は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換の環形成原子数6以上30以下のアリールオキシ基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルキル基を有するアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基(ただし、アジン環構造を有する基を除く)を表し;
dは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
eは、それぞれ独立して、0以上3以下の整数を表す。 - 前記一般式(C5)で表される化合物が、下記一般式(C6)で表される化合物である、請求項4に記載の組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物と、下記一般式(A3)で表されるアジン環誘導体とを含む、組成物:
一般式(A3)中、
Tは、下記一般式で表される環構造を有する縮合環結合であり、
Z 1 、Z 3 およびZ 5 は、それぞれ独立して、CHまたはNであり、ただし、Z 1 、Z 3 およびZ 5 の少なくとも1つはNであり;
R 31 は、水素原子、重水素原子、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、もしくは置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基であり;
R 32 、R 33 およびR 34 は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換の環形成原子数6以上30以下のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基を有するアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基を表し;
fおよびgは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
hは、0以上5以下の整数を表し;
iは、0以上2以下の整数を表す。 - 下記一般式(A3)で表されるアジン環誘導体をさらに含む、請求項4または5に記載の組成物:
一般式(A3)中、
Tは、下記一般式で表される環構造を有する縮合環結合であり、
Z 1 、Z 3 およびZ 5 は、それぞれ独立して、CHまたはNであり、ただし、Z 1 、Z 3 およびZ 5 の少なくとも1つはNであり;
R 31 は、水素原子、重水素原子、または置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、もしくは置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基であり;
R 32 、R 33 およびR 34 は、それぞれ独立して、重水素原子、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の直鎖または分岐状のアルコキシ基、置換されたもしくは無置換の環形成原子数6以上30以下のアリールオキシ基、置換されたもしくは無置換の炭素数1以上30以下の、直鎖、分岐状または環状のアルキル基を有するアルキルアミノ基、シアノ基、置換されたもしくは無置換の1価の炭素数6以上30以下の芳香族炭化水素環基、または置換されたもしくは無置換の1価の環形成原子数6以上30以下の芳香族複素環基を表し;
fおよびgは、それぞれ独立して、0以上4以下の整数を表し;
hは、0以上5以下の整数を表し;
iは、0以上2以下の整数を表す。 - 燐光発光性白金族金属錯体をさらに含む、請求項4~7のいずれか1項に記載の組成物。
- 前記燐光発光性白金族金属錯体が、下記化合物D1である、請求項8に記載の組成物。
- 大気圧における沸点が100℃以上350℃以下である溶剤と、請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物または請求項4~9のいずれか1項に記載の組成物とを含む、液状組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物または請求項4~9のいずれか1項に記載の組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 一対の電極と、
前記一対の電極間に配置される1層以上の有機層と、を備え、
前記有機層の少なくとも1層は、請求項1~3のいずれか1項に記載の化合物または請求項4~9のいずれか1項に記載の組成物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子。
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