WO2012153780A1 - 新規化合物、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料及び有機エレクトロルミネッセンス素子 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a novel compound, a material for an organic electroluminescence device, and an organic electroluminescence device using the same, and particularly to a material for an organic electroluminescence device and an organic electroluminescence device having high luminous efficiency and a long lifetime.
- This light-emitting element is characterized by thin light emission with high luminance under a low driving voltage and multicolor light emission by selecting a light-emitting material.
- a typical structure of an organic thin film light emitting device presented by a research group of Kodak Company is a diamine compound having a hole transport property on an ITO glass substrate, tris (8-quinolinolato) aluminum (III) as a light emitting layer, and a cathode.
- organic thin-film light-emitting elements can be obtained in various light-emitting colors by using various light-emitting materials for the light-emitting layer.
- research on light emitting materials of the three primary colors of red, green, and blue is the most active, and extensive research has been conducted with the aim of improving characteristics.
- a dopant material a fluorescent (singlet light emission) material is generally used in the past, but a phosphorescent (triplet light emission) material has been used in order to improve the light emission efficiency. Attempts have been made and a group at Princeton University has shown that the luminous efficiency is significantly higher than conventional fluorescent materials (see Non-Patent Document 2).
- a phosphorescent dopant material a technique using a metal complex having iridium, osmium, rhodium, palladium, platinum or the like as a central metal is disclosed (see Patent Documents 2 to 4).
- the host material, hole transporting material, and electron transporting material existing around the phosphorescent dopant have high triplet excitation energy for high emission internal quantum efficiency. (Because the wide gap can energeticly confine excitons of the luminescent dopant), high power conversion efficiency, high carrier injection and transportability (low voltage drive possible), long life Therefore, it is desired to have high chemical and thermal stability.
- optimizing device performance by optimizing the structure of the material it is much more convenient in material studies if the material is simple enough to support structural modification and performance (specifically, mainly carrier balance) modulation. Is expensive.
- materials for organic electroluminescence elements such as host materials, hole transport materials, and electron transport materials that sufficiently satisfy these required performances are not yet known.
- Patent Documents 7 to 9 describe compounds having a carbazole ring at the terminal.
- An organic EL element that can be driven with high efficiency under a low voltage, has excellent heat resistance and has a long life, and a material for an organic EL element that realizes the organic EL element.
- An object of the present invention is to provide a novel compound.
- R represents a hydrogen atom, a deuterium atom or R C ;
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a deuterium atom, or R C , or a divalent group represented by — (CR 3 R 4 ) p — bonded to each other;
- R A represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring A;
- R B represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring B;
- R C each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom of 1 -30 alkyl group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubsti
- X 1 is an oxygen atom, a sulfur atom, or —N (R A ) —
- X 2 is an oxygen atom, a sulfur atom or —N (R B ) —
- a 1 to A 8 each independently represents ⁇ C (R A ) — or ⁇ N—
- a 9 to A 16 each independently represents ⁇ C (R B ) — or ⁇ N—
- At least one of A 1 to A 16 is ⁇ N—
- B 1 to B 8 are each independently ⁇ C (R) — or ⁇ N—
- m and n are each independently an integer of 1 to 3
- L represents an oxygen atom, a sulfur atom, —N (R) —, —Si (R 1 ) (R 2
- R represents a hydrogen atom, a deuterium atom or R C ;
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a deuterium atom, or R C , or a divalent group represented by — (CR 3 R 4 ) p — bonded to each other;
- R A represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring A;
- R B represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring B;
- R C each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom of 1 -30 alkyl group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubsti
- R, R 1 , R 2 , R A and R B are each independently a hydrogen atom, deuterium atom, single bond, substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, substituted or unsubstituted 2.
- a material for an organic electroluminescence device comprising the compound according to any one of 1 to 9 above, 11.
- An organic electroluminescence device comprising one or more organic thin film layers including a light emitting layer between a cathode and an anode, wherein at least one of the organic thin film layers contains the material for an organic electroluminescence device according to 10 above, 12 12.
- the organic electroluminescence device according to 12 above which contains the material for an organic electroluminescence device as a host material of a light emitting layer, 14 Any of the above 11 to 13, which has an electron transport layer between the light emitting layer and the cathode, and contains the material for an organic electroluminescence device as a hole barrier layer between the light emitting layer and the electron transport layer.
- the organic electroluminescence device according to any one of 11 to 15, wherein the light emitting layer contains a phosphorescent material. 17. 17. The organic electroluminescent device according to 16, wherein the phosphorescent material is a compound containing a metal selected from iridium (Ir), osmium (Os), and platinum (Pt). 18. 18. The organic electroluminescence device according to 17 above, wherein the metal-containing compound is an orthometalated metal complex, 19. 19. The organic electroluminescence device according to any one of the above 11 to 18, having a reducing dopant in an interface region between the cathode and the organic thin film layer, 20. 20.
- Ir iridium
- Os osmium
- Pt platinum
- an organic electroluminescence element that can be driven with high efficiency under a low voltage and has a long life, a material for an organic EL element that realizes the organic electroluminescence element, and a novel compound.
- organic electroluminescence element material (hereinafter sometimes abbreviated as “organic EL element material”) is represented by the following general formula (1-1) or (1-2). Contains compounds.
- X 1 is an oxygen atom, a sulfur atom, or —N (R A ) —
- X 2 is an oxygen atom, a sulfur atom or —N (R B ) —
- a 1 to A 8 each independently represents ⁇ C (R A ) — or ⁇ N—
- a 9 to A 16 each independently represents ⁇ C (R B ) — or ⁇ N—
- B 1 to B 8 are each independently ⁇ C (R) — or ⁇ N—
- m and n are each independently an integer of 1 to 3
- L represents an oxygen atom, a sulfur atom, —N (R) —, —Si (R 1 ) (R 2 ) —
- the following general formulas (2-1), (3-1), (4-1), ( 5-1) and (6-1) are linking groups represented by (In the general formulas (2-1), (3-1), (4-1), (5-1) and (6-1), C 1 to C 4 and C 29 to C 33 each independently represent ⁇ C (R) —
- R represents a hydrogen atom, a deuterium atom or R C ;
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a deuterium atom, or R C , or a divalent group represented by — (CR 3 R 4 ) p — bonded to each other;
- R A represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring A;
- R B represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring B;
- R C each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom of 1 -30 alkyl group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubsti
- X 1 is an oxygen atom, a sulfur atom, or —N (R A ) —
- X 2 is an oxygen atom, a sulfur atom or —N (R B ) —
- a 1 to A 8 each independently represents ⁇ C (R A ) — or ⁇ N—
- a 9 to A 16 each independently represents ⁇ C (R B ) — or ⁇ N—
- At least one of A 1 to A 16 is ⁇ N—
- B 1 to B 8 are each independently ⁇ C (R) — or ⁇ N—
- m and n are each independently an integer of 1 to 3
- L represents an oxygen atom, a sulfur atom, —N (R) —, —Si (R 1 ) (R 2 ) —, or the following general formulas (2-2), (3-2), (4-2), ( 5-2) and (6-2), a linking group represented by (In the general formulas (2-2), (3-2), (4-2), (5-2) and (6-2), C 1 to C
- R represents a hydrogen atom, a deuterium atom or R C ;
- R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom, a deuterium atom, or R C , or a divalent group represented by — (CR 3 R 4 ) p — bonded to each other;
- R A represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring A;
- R B represents a single bond bonded to a hydrogen atom, a deuterium atom, R C or ring B;
- R C each independently represents a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 5 to 30 ring atoms, a substituted or unsubstituted carbon atom of 1 -30 alkyl group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms, substituted or unsubsti
- one of the rings A is bonded to any one of X 1 and A 1 to A 8
- one of the rings B is X 2 and It is combined with any one of A 9 to A 16 .
- the plurality of R when there are a plurality of R, the plurality of R may be the same or different from each other, When a plurality of R A are present, the plurality of R A may be the same or different from each other, If the R B there are multiple, multiple R B may be the same or different, When a plurality of R c are present, the plurality of R c may be the same or different from each other; When a plurality of R 3 are present, the plurality of R 3 may be the same or different from each other, When a plurality of R 4 are present, the plurality of R 4 may be the same as or different from each other.
- m is 2 or 3
- a plurality of rings A may be the same or different
- n is 2 or 3
- a plurality of rings B May be the same or different.
- X 1 and X 2 are preferably each independently an oxygen atom or a sulfur atom.
- R, R 1 , R 2 , R A , R B and R C are preferably unsubstituted.
- the compound and the organic EL device material are preferably those represented by any of the following general formulas (7) to (11).
- X 1 , X 2 , A 1 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m, and n are X 1 , X 2 , A 1 to N in the general formula (1-1). It is synonymous with A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n, or X 1 , X 2 , A 1 to A 16 , B 1 to B 8 , L in the general formula (1-2) , M and n.
- X 1 , X 2 , A 1 to A 5 , A 7 to A 10 , A 12 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n are the same as those in the general formula (1- X 1 , X 2 , A 1 to A 5 , A 7 to A 10 , A 12 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n in 1 ), or the above general formula ( The same as X 1 , X 2 , A 1 to A 5 , A 7 to A 10 , A 12 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n in 1-2).
- a 1 to A 5 , A 7 to A 10 , A 12 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m, and n are A 1 to A in the general formula (1-1). It is synonymous with A 5 , A 7 to A 10 , A 12 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n, or A 1 to A 5 , A in the general formula (1-2) It is synonymous with 7 to A 10 , A 12 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n.
- a 1 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n are the same as A 1 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m in the general formula (1-1). And n, or the same as A 1 to A 16 , B 1 to B 8 , L, m and n in the general formula (1-2). That is, in the compound and the organic EL device material, it is preferable that one of the rings A is bonded to any one of the A 5 to A 8 and one of the rings B is bonded to any of the A 9 to A 12. . In the compound and the organic EL device material, it is more preferable that one of the rings A is bonded to the A 6 and one of the rings B is bonded to the A 11 .
- X 1 and X 2 are each independently an oxygen atom or a sulfur atom
- a 1 to A 8 each independently represents ⁇ C (R A ) — or ⁇ N—
- a 9 to A 16 each independently represents ⁇ C (R B ) — or ⁇ N—
- B 1 to B 8 are each independently ⁇ C (R) — or ⁇ N—
- one of m and n is an integer of 1 to 3
- the other is 2 or 3
- L is an oxygen atom, a sulfur atom, —N (R) — or any one of the following general formulas (2-3), (3-3), (4-3), (5-3) and (6-3)
- C 1 to C 4 and C 29 to C 33 are each independently ⁇ C (R) — or ⁇ N—
- C 5 to C 8 , C 13 to C 16 , C 21 to C 24 and C 34 to C 37 are each independently ⁇
- Rc has a substituent
- the substituents for substituting R C are each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 12 ring carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
- Details of X 1 , X 2 , A 1 to A 16 , B 1 to B 8 , m, and n in the general formula (11) are respectively X 1 , X 2 , A 1 in the above formula (1-1).
- alkyl group examples include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, and n-pentyl group. Moreover, what has the above-mentioned alkyl group is mentioned as said alkoxy group.
- alkoxy group examples include those having the above-described alkyl groups and / or the groups mentioned as the aryl groups described later. Can be mentioned.
- Examples of the silyl group substituted with the alkyl group having 1 to 30 carbon atoms and / or the aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms include those having the above-mentioned alkyl groups and / or the groups mentioned as the aryl groups described later. Can be mentioned.
- Examples of the cycloalkyl group include a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, and a cyclohexyl group.
- Examples of the cycloalkoxy group include those having the above-described cycloalkyl group.
- aryl group having 6 to 18 ring carbon atoms examples include a non-condensed aryl group and a condensed aryl group, and more specifically, a phenyl group, a naphthyl group, a phenanthryl group, a biphenylyl group, a terphenylyl group, a fluoranthenyl group.
- triphenylenyl group, phenanthrenyl group, 9,9-dimethylfluorenyl group and the like what has the above-mentioned aryl group is mentioned as said aryloxy group.
- heteroaryl group having 5 to 18 ring atoms examples include pyrrolyl group, pyrazinyl group, pyridinyl group, pyrimidinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, indolyl group, isoindolyl group, furyl group, benzofuranyl group, isobenzofuranyl group , Dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, quinoxalinyl group, carbazolyl group, phenanthridinyl group, acridinyl group, phenanthrolinyl group, thienyl group, pyrrolidinyl group, dioxanyl group, piperidinyl group, Morpholinyl, piperazinyl, carbazolyl, thiophenyl, oxazolyl, oxadiazolyl, benzoxazolyl, thiazo
- Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 30 carbon atoms include those in which one or more hydrogen atoms in the above-mentioned alkyl group are substituted with fluorine atoms.
- Examples of the aralkyl group having 7 to 30 carbon atoms include those in which the above-mentioned aryl group is substituted for the above-described alkyl group, specifically, a benzyl group, a 1-phenylethyl group, a 2-phenylethyl group, Examples thereof include 1-phenylisopropyl group, 2-phenylisopropyl group, and phenyl-tert-butyl group.
- Examples of the substituent represented by the above “substituted or unsubstituted” include an alkyl group, an alkoxy group, a fluoroalkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group, an aralkyl group, a silyl group, an amino group, a fluoro group, and a cyano group. Groups. Specific examples thereof are the same as those given in the explanation of each group described above.
- X 1 is -N (R A) - Examples of R A in the case of an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group or an aralkyl group.
- R A is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, fluoro Alkyl groups, cycloalkyl groups, silyl groups, cyano groups, alkoxy groups, aryloxy groups, aralkyl groups, hydroxyl groups, nitro groups, amino groups or phosphine oxide groups are preferred.
- X 2 is -N (R B) - The R B in the case of an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aryloxy group or an aralkyl group.
- R B is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, fluoroalkyl group, cycloalkyl group, silyl group, cyano group, alkoxy group, aryloxy Group, aralkyl group, hydroxyl group, nitro group, amino group, or phosphine oxide group are preferred.
- R B is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, fluoro Alkyl groups, cycloalkyl groups, silyl groups, cyano groups, alkoxy groups, aryloxy groups, aralkyl groups, hydroxyl groups, nitro groups, amino groups or phosphine oxide groups are preferred.
- R is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, fluoroalkyl group, cycloalkyl group, silyl group, cyano group, alkoxy group, aryloxy group, Aralkyl groups, hydroxyl groups, nitro groups, amino groups or phosphine oxide groups are preferred.
- L is —N (R) —, R is preferably an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, aryloxy group or aralkyl group.
- R is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, fluoroalkyl group, cycloalkyl group, silyl group, cyano group, Alkoxy groups, aryloxy groups, aralkyl groups, hydroxyl groups, nitro groups, amino groups or phosphine oxide groups are preferred.
- R c is an alkyl group, aryl group, heteroaryl group, fluoroalkyl group, cycloalkyl group, silyl group, cyano group, alkoxy group, aryloxy group, aralkyl group, hydroxyl group, nitro group, amino group or phosphine oxide.
- the L is preferably a condensed ring from the viewpoint of heat resistance of the compound, and more preferably a dibenzofurandiyl group, a dibenzothiophenediyl group, a quinoxalinediyl group, or a carbazole diyl group.
- organic electroluminescent element material of the present invention represented by the general formulas (1-1), (1-2) and (7) to (11) include the following compounds. .
- the compound of the present invention has good heat resistance due to the structure represented by the above formula (1-1) or formula (1-2). Moreover, it is preferable that the molecular weight of the compound of this invention is 1000 or less.
- the manufacturing method of the compound of this invention is not specifically limited, It can manufacture by combining a well-known synthesis method. For example, it can be synthesized by combining the following cross-coupling reaction using palladium and a boronation reaction.
- Ar represents an aromatic group such as an aryl group or heteroaryl group having aromaticity.
- the organic EL element 1 includes a transparent substrate 2, an anode 3, a cathode 4, and an organic thin film layer 10 disposed between the anode 3 and the cathode 4.
- the organic thin film layer 10 has a phosphorescent light emitting layer 5 containing a phosphorescent host as a host material and a phosphorescent dopant as a phosphorescent material, and a phosphorescent layer such as a hole injection / transport layer 6 between the phosphorescent light emitting layer 5 and the anode 3.
- An electron injection / transport layer 7 or the like may be provided between the light emitting layer 5 and the cathode 4.
- an electron barrier layer may be provided on the phosphorescent light emitting layer 5 on the anode 3 side, and a hole barrier layer may be provided on the phosphorescent light emitting layer 5 on the cathode 4 side.
- the terms fluorescent host and phosphorescent host are referred to as a fluorescent host when combined with a fluorescent dopant, and are referred to as a phosphorescent host when combined with a phosphorescent dopant. It is not limited to fluorescent hosts or phosphorescent hosts.
- the fluorescent host means a material constituting a fluorescent light-emitting layer containing a fluorescent dopant, and does not mean a material that can be used only as a host of the fluorescent light-emitting material.
- a phosphorescent host means a material constituting a phosphorescent light emitting layer containing a phosphorescent dopant, and does not mean a material that can be used only as a host of a phosphorescent material.
- hole injection / transport layer means “at least one of a hole injection layer and a hole transport layer”
- electron injection / transport layer means “electron injection layer” And / or “at least one of the electron transport layers”.
- the compound of the present invention or the material for an organic EL device of the present invention containing the compound of the present invention includes a light emitting layer, an electron barrier layer, a hole barrier layer, an electron injection / transport layer, and a hole injection / transport layer in the organic EL device. It is preferable to use any of the light emitting layer, the electron barrier layer, and the hole barrier layer.
- the organic EL device material of the present invention containing the compound of the present invention or the compound of the present invention is used in any of the light emitting layer, the electron barrier layer, and the hole barrier layer, the triplet of the phosphorescent dopant in the light emitting layer
- the energy is E T d
- the triplet energy of the compound used as the light-emitting layer or electron barrier layer, and the hole barrier layer is E T h
- the relationship of E T d ⁇ E T h is satisfied,
- the triplet exciton of the phosphorescent dopant is confined (cannot move to other molecules), and the energy deactivation path other than light emission on the dopant is interrupted, so it is estimated that light can be emitted with high efficiency.
- the energy difference ⁇ E T is preferably large with respect to the thermal energy at room temperature, and is preferably 0.2 eV or more.
- the light emitting layer or an electron barrier layer of a compound of the present invention when used as a hole blocking layer, in performing the charge injection from the adjacent layers, leading to increase in the drive voltage of the organic EL element when Delta] E T is too large Since there is a possibility, ⁇ E T is preferably 1.0 eV or less.
- the compound of the present invention preferably has a wide-gap triplet energy that energetically confines excitons of the light-emitting material in order to increase the efficiency of the light-emitting element.
- the triplet energy of the compound of the present invention is preferably 2.9 eV or more from the viewpoint of efficiently emitting phosphorescent red, green, and blue light emitting materials having a large triplet energy compared to the fluorescent type.
- triplet energy is 3.2 eV or less because triplet energy is excessively large in charge injection from adjacent layers, which may lead to increase in driving voltage of the device. It is preferable.
- the compound of the present invention has a ring A of A 1 , A 3 , A 6 , A 8 in the general formulas (1-1), (1-2), (7).
- ring B is bonded to any one of A 9 , A 11 , A 14 , and A 16 . Further, from the viewpoint of further increasing the triplet energy, it is more preferable that the ring A is bonded to either A 3 or A 6 and the ring B is bonded to any of A 11 or A 14 .
- the organic EL element of the present invention is produced on a translucent substrate.
- the light-transmitting substrate is a substrate that supports the organic EL element, and is preferably a smooth substrate having a light transmittance in the visible region of 400 nm to 700 nm of 50% or more.
- a glass plate, a polymer plate, etc. are mentioned.
- the glass plate include those using soda lime glass, barium / strontium-containing glass, lead glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, barium borosilicate glass, quartz and the like as raw materials.
- the polymer plate include those using polycarbonate, acrylic, polyethylene terephthalate, polyether sulfide, polysulfone and the like as raw materials.
- the anode of the organic EL element plays a role of injecting holes into the hole injection layer, the hole transport layer, or the light emitting layer, and it is effective to have a work function of 4.5 eV or more.
- Specific examples of the anode material include indium tin oxide alloy (ITO), tin oxide (NESA), indium zinc oxide, gold, silver, platinum, copper, and the like.
- the anode can be produced by forming a thin film of these electrode materials by a method such as vapor deposition or sputtering.
- the light transmittance in the visible region of the anode be greater than 10%.
- the sheet resistance of the anode is preferably several hundred ⁇ / ⁇ or less.
- the film thickness of the anode depends on the material, but is usually selected in the range of 10 nm to 1 ⁇ m, preferably 10 nm to 200 nm.
- the cathode a material having a small work function is preferable for the purpose of injecting electrons into the electron injection layer, the electron transport layer, or the light emitting layer.
- the cathode material is not particularly limited, and specifically, indium, aluminum, magnesium, magnesium-indium alloy, magnesium-aluminum alloy, aluminum-lithium alloy, aluminum-scandium-lithium alloy, magnesium-silver alloy and the like can be used.
- the cathode can be produced by forming a thin film by a method such as vapor deposition or sputtering.
- the aspect which takes out light emission from a cathode side is also employable.
- the light emitting layer of the organic EL element has the following functions. That is, (1) injection function; a function capable of injecting holes from the anode or hole injection layer when an electric field is applied, and a function of injecting electrons from the cathode or electron injection layer; (2) Transport function; function to move injected charges (electrons and holes) by the force of electric field, (3) Luminescent function; a function to provide a field for recombination of electrons and holes and connect this to light emission, There is.
- a known method such as an evaporation method, a spin coating method, or an LB method can be applied.
- the light emitting layer is preferably a molecular deposited film.
- the molecular deposition film is a thin film formed by deposition from a material compound in a gas phase state or a film formed by solidification from a material compound in a solution state or a liquid phase state. Can be distinguished from the thin film (molecular accumulation film) formed by the LB method by the difference in the aggregated structure and the higher order structure and the functional difference resulting therefrom.
- the light emitting layer can also be formed by dissolving a binder such as a resin and a material compound in a solvent to form a solution, and then thinning the solution by a spin coating method or the like.
- the organic EL device of the present invention has one or more organic thin film layers including a light emitting layer between the cathode and the anode, and at least one of the organic thin film layers contains the organic electroluminescence device material of the present invention. .
- the organic EL device of the present invention it is preferable that at least one of the light emitting layers includes the material for an organic electroluminescence device of the present invention and at least one phosphorescent material. As a result, the organic EL element can be driven at a good high rate under a low voltage and has excellent heat resistance and long life.
- the organic EL device of the present invention contains an organometallic complex as a phosphorescent material, and the organometallic complex includes a metal atom selected from Ir, Pt, Os, Au, Be, Cu, Re, and Ru, a ligand It is preferable to have.
- the ligand preferably has an ortho metal bond.
- a compound containing a metal atom selected from Ir, Os and Pt is preferable in that the phosphorescent quantum yield is high and the external quantum efficiency of the light emitting device can be further improved, and an iridium complex, an osmium complex, platinum Metal complexes such as complexes are more preferred, with iridium complexes and platinum complexes being more preferred, and orthometalated iridium complexes being most preferred. Specific examples of preferable organometallic complexes are shown below.
- At least one of the phosphorescent materials included in the light emitting layer has a maximum emission wavelength of 450 nm or more and 750 nm or less.
- the maximum value is 450 nm or more and 495 nm or less, 495 nm or more and 590 nm or less, and 590 nm or more and 750 nm or less.
- a phosphorescent material (phosphorescent dopant) having such an emission wavelength is doped into a specific host material used in the present invention to constitute a light-emitting layer, whereby high-efficiency driving under a low voltage is possible, and a long lifetime is achieved. Organic EL element can be obtained.
- the organic EL device of the present invention preferably has a reducing dopant in the interface region between the cathode and the organic thin film layer. According to such a configuration, it is possible to improve the light emission luminance and extend the life of the organic EL element.
- the reducing dopant was selected from alkali metals, alkali metal complexes, alkali metal compounds, alkaline earth metals, alkaline earth metal complexes, alkaline earth metal compounds, rare earth metals, rare earth metal complexes, rare earth metal compounds, and the like. There is at least one kind.
- alkali metal examples include Na (work function: 2.36 eV), K (work function: 2.28 eV), Rb (work function: 2.16 eV), Cs (work function: 1.95 eV), and the like.
- a function of 2.9 eV or less is particularly preferable. Of these, K, Rb, and Cs are preferred, Rb and Cs are more preferred, and Cs is most preferred.
- alkaline earth metals include Ca (work function: 2.9 eV), Sr (work function: 2.0 eV to 2.5 eV), Ba (work function: 2.52 eV), and the like. The thing below 9 eV is especially preferable.
- rare earth metals include Sc, Y, Ce, Tb, Yb, and the like, and those having a work function of 2.9 eV or less are particularly preferable.
- preferred metals are particularly high in reducing ability, and by adding a relatively small amount to the electron injection region, it is possible to improve the light emission luminance and extend the life of the organic EL element.
- alkali metal compound examples include alkali oxides such as Li 2 O, Cs 2 O, and K 2 O, and alkali halides such as LiF, NaF, CsF, and KF, and LiF, Li 2 O, and NaF are preferable.
- alkaline earth metal compound examples include BaO, SrO, CaO, and Ba x Sr 1-x O (0 ⁇ x ⁇ 1), Ba x Ca 1-x O (0 ⁇ x ⁇ 1) mixed with these. BaO, SrO, and CaO are preferable.
- the rare earth metal compound, YbF 3, ScF 3, ScO 3, Y 2 O 3, Ce 2 O 3, GdF 3, TbF 3 and the like, YbF 3, ScF 3, TbF 3 are preferable.
- the alkali metal complex, alkaline earth metal complex, and rare earth metal complex are not particularly limited as long as each metal ion contains at least one of an alkali metal ion, an alkaline earth metal ion, and a rare earth metal ion.
- the ligands include quinolinol, benzoquinolinol, acridinol, phenanthridinol, hydroxyphenyloxazole, hydroxyphenylthiazole, hydroxydiaryloxadiazole, hydroxydiarylthiadiazole, hydroxyphenylpyridine, hydroxyphenylbenzimidazole, hydroxybenzotriazole, Hydroxyfulborane, bipyridyl, phenanthroline, phthalocyanine, porphyrin, cyclopentadiene, ⁇ -diketones, azomethines, and derivatives thereof are preferred, but not limited thereto.
- the addition form of the reducing dopant it is preferable to form a layered or island-like shape in the interface region.
- a forming method a method in which a reducing dopant is deposited in the organic material by simultaneously depositing a light emitting material forming an interface region or an organic material as an electron injection material while depositing the reducing dopant by a resistance heating vapor deposition method is preferable.
- the reducing dopant in a layered form, after forming the light emitting material or the electron injecting material, which is an organic layer at the interface, in a layered form, the reducing dopant is vapor-deposited by a resistance heating evaporation method. .1 nm to 15 nm.
- the reducing dopant is vapor-deposited by a resistance heating evaporation method. It is formed with a thickness of 0.05 nm to 1 nm.
- the electron injection layer or the electron transport layer is a layer that assists the injection of electrons into the light emitting layer, and has a high electron mobility.
- the electron injection layer is provided to adjust the energy level, for example, to alleviate a sudden change in the energy level.
- the organic EL device of the present invention preferably has an electron injection layer between the light emitting layer and the cathode, and the electron injection layer preferably contains a nitrogen-containing ring derivative as a main component.
- the electron injection layer may be a layer that functions as an electron transport layer. “As a main component” means that the electron injection layer contains 50% by mass or more of a nitrogen-containing ring derivative.
- an aromatic heterocyclic compound containing at least one hetero atom in the molecule is preferably used, and a nitrogen-containing ring derivative is particularly preferable.
- the nitrogen-containing ring derivative is preferably an aromatic ring having a nitrogen-containing 6-membered ring or 5-membered ring skeleton, or a condensed aromatic ring compound having a nitrogen-containing 6-membered ring or 5-membered ring skeleton.
- a nitrogen-containing ring metal chelate complex represented by the following formula (A) is preferable.
- R 2 to R 7 in the general formula (A) are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, an oxy group, an amino group, a hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, an alkoxy group, an aryloxy group, It is an alkoxycarbonyl group or an aromatic heterocyclic group, and these may be substituted.
- the halogen atom include fluorine, chlorine, bromine, iodine and the like.
- the optionally substituted amino group include an alkylamino group, an arylamino group, and an aralkylamino group.
- the alkoxycarbonyl group is represented as —COOY ′, and examples of Y ′ include the same as the alkyl group.
- the alkylamino group and the aralkylamino group are represented as —NQ 1 Q 2 . Specific examples of Q 1 and Q 2 are independently the same as those described for the alkyl group and the aralkyl group, and preferred examples are also the same.
- One of Q 1 and Q 2 may be a hydrogen atom or a deuterium atom.
- the arylamino group is represented as —NAr 1 Ar 2, and specific examples of Ar 1 and Ar 2 are the same as those described for the aryl group independently.
- One of Ar 1 and Ar 2 may be a hydrogen atom or a deuterium atom.
- M is aluminum (Al), gallium (Ga) or indium (In), and is preferably In.
- L in the above formula (A) is a group represented by the following formula (A ′) or (A ′′).
- R 8 to R 12 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom, or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, and groups adjacent to each other are cyclic A structure may be formed.
- R 13 to R 27 are each independently a hydrogen atom, a deuterium atom or a substituted or unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms, and groups adjacent to each other are An annular structure may be formed.
- Examples of the hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms represented by R 8 to R 12 and R 13 to R 27 in the formula (A ′) and the formula (A ′′) include R 2 to R 7 in the formula (A).
- the divalent group includes a tetramethylene group, a pentamethylene group, a hexamethylene group, diphenylmethane-2,2 Examples include a '-diyl group, a diphenylethane-3,3'-diyl group, and a diphenylpropane-4,4'-diyl group.
- 8-hydroxyquinoline or a metal complex of its derivative, an oxadiazole derivative, or a nitrogen-containing heterocyclic derivative is preferable.
- a metal chelate oxinoid compound containing a chelate of oxine (generally 8-quinolinol or 8-hydroxyquinoline), for example, tris (8-quinolinol) aluminum is used.
- 8-quinolinol or 8-hydroxyquinoline a metal chelate oxinoid compound containing a chelate of oxine
- tris (8-quinolinol) aluminum is used.
- an oxadiazole derivative the following can be mentioned.
- Ar 17, Ar 18, Ar 19, Ar 21, Ar 22 and Ar 25 represents an or without an aromatic hydrocarbon group or fused aromatic hydrocarbon group having a substituent
- Ar 17 Ar 18 , Ar 19 and Ar 21 , Ar 22 and Ar 25 may be the same as or different from each other.
- the aromatic hydrocarbon group or the condensed aromatic hydrocarbon group include a phenyl group, a naphthyl group, a biphenyl group, an anthranyl group, a perylenyl group, and a pyrenyl group.
- substituent for these include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and a cyano group.
- Ar 20 , Ar 23 and Ar 24 each represent a divalent aromatic hydrocarbon group or a condensed aromatic hydrocarbon group with or without a substituent, and Ar 23 and Ar 24 may be the same or different from each other. Also good.
- the divalent aromatic hydrocarbon group or condensed aromatic hydrocarbon group include a phenylene group, a naphthylene group, a biphenylene group, an anthranylene group, a peryleneylene group, and a pyrenylene group.
- substituent for these include an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, and a cyano group.
- electron transfer compounds those having good thin film forming properties are preferably used.
- Specific examples of these electron transfer compounds include the following.
- the nitrogen-containing heterocyclic derivative as the electron transfer compound is a nitrogen-containing heterocyclic derivative composed of an organic compound having the following general formula, and includes a nitrogen-containing compound that is not a metal complex. Examples thereof include a 5-membered ring or 6-membered ring containing a skeleton represented by the following formula (B) and a structure represented by the following formula (C).
- X represents a carbon atom or a nitrogen atom.
- Z 1 and Z 2 each independently represents an atomic group capable of forming a nitrogen-containing heterocycle.
- the nitrogen-containing heterocyclic derivative is more preferably an organic compound having a nitrogen-containing aromatic polycyclic group consisting of a 5-membered ring or a 6-membered ring. Further, in the case of such a nitrogen-containing aromatic polycyclic group having a plurality of nitrogen atoms, the nitrogen-containing compound having a skeleton in which the above formulas (B) and (C) or the above formula (B) and the following formula (D) are combined. Aromatic polycyclic organic compounds are preferred.
- the nitrogen-containing group of the nitrogen-containing aromatic polycyclic organic compound is selected from, for example, nitrogen-containing heterocyclic groups represented by the following general formula.
- R is an aromatic hydrocarbon group or condensed aromatic hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms, an aromatic heterocyclic group or condensed aromatic heterocyclic group having 3 to 40 carbon atoms, 1 to 20 is an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, n is an integer of 0 to 5, and when n is an integer of 2 or more, a plurality of R may be the same or different from each other.
- preferred specific compounds include nitrogen-containing heterocyclic derivatives represented by the following formula.
- HAr-L 1 -Ar 1 -Ar 2 In the above formula, HAr is an optionally substituted nitrogen-containing heterocyclic group having 3 to 40 carbon atoms, and L 1 is a single bond or optionally having 6 to 40 carbon atoms.
- HAr is selected from the following group, for example.
- L 1 is selected from the following group, for example.
- Ar 1 is selected from, for example, the following arylanthranyl groups.
- R 1 to R 14 each independently represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkyl group having 6 to 40 carbon atoms.
- Ar 3 is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 40 carbon atoms, a condensed aromatic hydrocarbon group, an aromatic heterocyclic group having 3 to 40 carbon atoms or a condensed aromatic group.
- R 1 to R 8 may be nitrogen-containing heterocyclic derivatives each of which is a hydrogen atom or a deuterium atom.
- Ar 2 is selected from the following group, for example.
- the following compounds are also preferably used as the nitrogen-containing aromatic polycyclic organic compound as the electron transporting compound.
- R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted aliphatic group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, or a substituted or unsubstituted carbocyclic group.
- An aromatic ring group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group is represented, and X 1 and X 2 each independently represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a dicyanomethylene group.
- the following compounds are also preferably used as the electron transfer compound.
- R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are the same or different groups, and are an aromatic hydrocarbon group or a condensed aromatic hydrocarbon group represented by the following formula.
- R 5 , R 6 , R 7 , R 8 and R 9 are the same or different from each other, and hydrogen atom, deuterium atom, or at least one of them is a saturated or unsaturated alkoxyl group, alkyl A group, an amino group, or an alkylamino group.
- the electron transfer compound may be a polymer compound containing the nitrogen-containing heterocyclic group or the nitrogen-containing heterocyclic derivative.
- the electron transport layer preferably contains at least one of nitrogen-containing heterocyclic derivatives represented by the following formulas (201) to (203).
- R represents a hydrogen atom, a deuterium atom, an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group, a substituted group.
- a pyridyl group which may have a group, a quinolyl group which may have a substituent, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent.
- R 1 has an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group, an optionally substituted pyridyl group, and a substituent.
- An optionally substituted quinolyl group, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 and R 3 each independently have a hydrogen atom, a deuterium atom, an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms, a condensed aromatic hydrocarbon group, or a substituent.
- Ar 1 has an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group, an optionally substituted pyridinylene group, or a substituent.
- Ar 2 is an optionally substituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group, or an optionally substituted pyridyl group.
- Ar 3 has an aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, a pyridyl group which may have a substituent, or a substituent.
- An optionally substituted quinolyl group, an optionally substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or —Ar 1 —Ar 2 Groups represented by Ar 1 and Ar 2 are the same as defined above.
- R represents a hydrogen atom, a deuterium atom, an aromatic hydrocarbon group having 6 to 60 carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group which may have a substituent.
- a pyridyl group which may have a substituent a quinolyl group which may have a substituent, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It may be an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms.
- the film thickness of the electron injection layer or the electron transport layer is not particularly limited, but is preferably 1 nm to 100 nm.
- an insulator or a semiconductor as an inorganic compound as a constituent of the electron injection layer. If the electron injection layer is made of an insulator or a semiconductor, current leakage can be effectively prevented and the electron injection property can be improved.
- an insulator it is preferable to use at least one metal compound selected from the group consisting of alkali metal chalcogenides, alkaline earth metal chalcogenides, alkali metal halides and alkaline earth metal halides. If the electron injection layer is composed of these alkali metal chalcogenides or the like, it is preferable in that the electron injection property can be further improved.
- preferable alkali metal chalcogenides include, for example, Li 2 O, K 2 O, Na 2 S, Na 2 Se, and Na 2 O
- preferable alkaline earth metal chalcogenides include, for example, CaO, BaO. , SrO, BeO, BaS and CaSe.
- preferable alkali metal halides include, for example, LiF, NaF, KF, LiCl, KCl, and NaCl.
- preferable alkaline earth metal halides include fluorides such as CaF 2 , BaF 2 , SrF 2 , MgF 2 and BeF 2 , and halides other than fluorides.
- the inorganic compound constituting the electron injection layer is preferably a microcrystalline or amorphous insulating thin film. If the electron injection layer is composed of these insulating thin films, a more uniform thin film is formed, and pixel defects such as dark spots can be reduced.
- examples of such inorganic compounds include alkali metal chalcogenides, alkaline earth metal chalcogenides, alkali metal halides, and alkaline earth metal halides.
- the preferred thickness of the layer is about 0.1 nm to 15 nm.
- the electron injection layer in this invention contains the above-mentioned reducing dopant, it is preferable.
- an aromatic amine compound for example, an aromatic amine derivative represented by the following general formula (I) is preferably used.
- Ar 1 to Ar 4 represent a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group having 6 to 50 ring carbon atoms or a condensed aromatic hydrocarbon group, a substituted or unsubstituted nuclear atom number of 5 to 50 aromatic heterocyclic groups or condensed aromatic heterocyclic groups, or a group in which these aromatic hydrocarbon groups or condensed aromatic hydrocarbon groups are combined with aromatic heterocyclic groups or condensed aromatic heterocyclic groups .
- aromatic amines of the following general formula (II) are also preferably used for forming the hole injection layer or the hole transport layer.
- the light emitting layer contains a charge injection auxiliary material.
- a light emitting layer is formed using a host material having a wide energy gap, the difference between the ionization potential (Ip) of the host material and Ip of the hole injection / transport layer, etc. increases, and holes are injected into the light emitting layer. This may make it difficult to increase the driving voltage for obtaining sufficient luminance.
- by adding a hole injection / transport charge injection auxiliary agent to the light emitting layer hole injection into the light emitting layer can be facilitated and the driving voltage can be lowered.
- a general hole injection / transport material or the like can be used as the charge injection auxiliary agent.
- Specific examples include triazole derivatives, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives and pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, Examples include hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, polysilanes, aniline copolymers, and conductive polymer oligomers (particularly thiophene oligomers).
- hole-injecting material examples include the above materials, but porphyrin compounds, aromatic tertiary amine compounds and styrylamine compounds, particularly aromatic tertiary amine compounds are preferred.
- NPD 4,4′-bis (N- (1-naphthyl) -N-phenylamino) biphenyl
- MTDATA triphenylamine 4,4 ′, 4 ′′ -tris (N- (3-methylphenyl) -N-phenylamino) triphenylamine
- a hexaazatriphenylene derivative or the like can also be suitably used as the hole injecting material.
- each layer of the organic EL element of the present invention is not particularly limited. Conventionally known methods such as vacuum deposition and spin coating can be used.
- the organic thin film layer containing the compound represented by the formula (1) used in the organic EL device of the present invention is formed by vacuum evaporation, molecular beam evaporation (MBE), a solution dipping method dissolved in a solvent, spin It can be formed by a known method such as a coating method, a casting method, a bar coating method, a roll coating method or the like.
- each organic layer of the organic EL device of the present invention is not particularly limited. Generally, if the film thickness is too thin, defects such as pinholes are likely to occur. Conversely, if it is too thick, a high applied voltage is required and the efficiency is deteriorated. Therefore, the range of several nm to 1 ⁇ m is usually preferable.
- a three-necked flask was charged with 15.0 g (81.4 mmol) of dibenzothiophene and 90 ml of chloroform, and the reactor was cooled to 0 ° C. under a nitrogen atmosphere.
- 20 ml of a dichloromethane solution containing 13.1 g of bromine was added dropwise over 15 minutes, followed by stirring at room temperature for 12 hours.
- the reactor was cooled to 0 ° C., 100 ml of water was added, and 30 ml of 20% NaHSO 4 aqueous solution was further added.
- the sample solution was transferred to a separatory funnel and extracted several times with dichloromethane.
- Synthesis Example 4 (Synthesis of Compound (37)) (1) Synthesis of compound (37-a) In a three-necked flask, 10-0.1 g (575 mmol) of 2-bromo-3-hydroxypyridine, 88.5 g (632.5 mmol) of 2-fluorophenylboronic acid, 88.5 g (2300 mmol) of potassium carbonate, 1150 ml of N, N-dimethylacetamide, Pd (PPh 3 ) 4 13.3 g (11.5 mmol) was added, and the mixture was heated and stirred at 90 ° C. for 12 hours under a nitrogen atmosphere, and then heated and stirred at 160 ° C. for 8 hours.
- a three-necked flask was charged with 168.1 g (1000 mmol) of dibenzofuran and 1600 ml of dichloromethane, and the reactor was cooled to 0 ° C. under a nitrogen atmosphere. 125 ml of a solution of 255.8 g of bromine in dichloromethane was added dropwise to the reactor over 40 minutes, followed by stirring at room temperature for 12 hours. After completion of the reaction, the reactor was cooled to 0 ° C., 500 ml of water was added, and 100 ml of 20% NaHSO 4 aqueous solution was further added. The sample solution was transferred to a separatory funnel and extracted several times with dichloromethane.
- Example 1 A 130 nm thick glass substrate with an ITO electrode line (manufactured by Geomatic) was ultrasonically cleaned in isopropyl alcohol for 5 minutes, and then UV ozone cleaning was performed for 30 minutes.
- the glass substrate with the ITO electrode line after the cleaning is mounted on the substrate holder of the vacuum deposition apparatus, and the compound (HI1) is first thickened so as to cover the ITO electrode line on the surface on which the ITO electrode line is formed.
- the compound (HT1) was deposited by resistance heating deposition at a thickness of 60 nm at a thickness of 20 nm, and thin films were sequentially formed. The film formation rate was 1 ⁇ / s. These thin films function as a hole injection layer and a hole transport layer, respectively.
- the compound (1) and the compound (BD1) were simultaneously heated by resistance heating to form a thin film having a thickness of 50 nm.
- the compound (BD1) was deposited so as to have a mass ratio of 20% with respect to the total mass of the compound (1) and the compound (BD1).
- the film formation rates were 1.2 ⁇ / s and 0.3 ⁇ / s, respectively.
- This thin film functions as a phosphorescent light emitting layer.
- a thin film having a thickness of 10 nm was formed on the phosphorescent light emitting layer by resistance heating vapor deposition of the compound (H1).
- the film formation rate was 1.2 liter / s. This thin film functions as a barrier layer.
- a thin film having a thickness of 10 nm was formed on the barrier layer by resistance heating vapor deposition of the compound (ET1).
- the film formation rate was 1 ⁇ / s.
- This film functions as an electron injection layer.
- LiF having a film thickness of 1.0 nm was deposited on the electron injection layer at a film formation rate of 0.1 ⁇ / s.
- metal aluminum was vapor-deposited on the LiF film at a film formation rate of 8.0 ⁇ / s to form a metal cathode with a film thickness of 80 nm to obtain an organic EL element.
- the organic EL device obtained as described above was evaluated by the following method.
- External quantum efficiency (%) The external quantum efficiency at a luminance of 1000 cd / m 2 under a dry nitrogen gas atmosphere at 23 ° C. was measured using a luminance meter (Spectral Luminance Radiometer CS-1000 manufactured by Minolta).
- Half life (hours) A continuous energization test (DC) was performed at an initial luminance of 1000 cd / m 2 , and the time until the initial luminance was halved was measured.
- DC continuous energization test
- Example 2 an organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the light emitting layer was formed using the compounds shown in Table 1 instead of using the compound (1).
- Example 1 instead of using the compound (1) as the phosphorescent light emitting layer, the compound (H1) was used, and instead of the compound (H1) as the hole blocking layer, the barrier layer was formed using the compounds described in Table 2.
- An organic EL element was produced in the same manner as in Example 1 except that it was formed.
- Table 3 shown below shows the triplet energy of the organic electroluminescent element material of the present invention.
- ⁇ edge means that when the phosphorescence spectrum is expressed by taking the phosphorescence intensity on the vertical axis and the wavelength on the horizontal axis, a tangent line is drawn with respect to the rising edge on the short wavelength side of the phosphorescence spectrum. It means the wavelength value (unit: nm) at the intersection.
- the phosphorescence spectrum was measured using a commercially available apparatus F-4500 (manufactured by Hitachi). The glass transition temperature is a sample of about 3 mg, and a DSC8500 manufactured by Perkin Elmer is used to perform the following two cycles of temperature raising and lowering processes. The rising temperature of the inflection point that changes in the shape is defined. A. Hold at 30 ° C. for 1 minute. I.
- the organic EL device using the compound of the present invention and the material for an organic electroluminescence device has a long life and is driven at a lower voltage than the compound of the comparative example.
- the compound and the organic EL device material of the present invention have a high glass transition point and excellent heat resistance, it can be seen that the organic EL device using the compound of the present invention and the organic EL device material has a long life. .
- the present invention can be used as an organic EL element having a long life, good luminous efficiency, and capable of being driven at a low voltage required for power saving, and an organic EL element material for realizing the organic EL element.
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Abstract
Description
しかしながら、これらの要求性能を十分に満足するホスト材料、正孔輸送材料、電子輸送材料等の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は未だ知られていない。
1.下記一般式(1-1)又は下記一般式(1-2)で表される化合物、
X1は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RA)-であり、
X2は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RB)-であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-、-Si(R1)(R2)-又は下記一般式(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)及び(6-1)のいずれかで表される連結基であり、
C1~C4及びC29~C33は、それぞれ独立して、=C(R)-を表し、
C5~C8、C13~C16、C21~C24及びC34~C37は、それぞれ独立して、=C(RB)-を表し、
C9~C12、C17~C20、C25~C28及びC38~C41は、それぞれ独立して、=C(RA)-を表す。
ただし、
m=n=1であって、X1及びX2が共に酸素原子であり、Lが一般式(2-1)で表される場合、
m=n=1であって、X1及びX2が共に硫黄原子であり、Lが一般式(2-1)で表される場合、及び
m=n=1又はm=n=2であって、X1及びX2が共に窒素原子である場合を除く。)
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のシリル基、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のアミノ基、カルボキシ基、又は-P(=O)R3R4であり、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基であり、
pは5~8の整数である。]
X1は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RA)-であり、
X2は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RB)-であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
A1~A16のうち少なくとも1つは=N-であり、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-、-Si(R1)(R2)-又は下記一般式(2-2)、(3-2)、(4-2)、(5-2)及び(6-2)のいずれかで表される連結基であり、
C1~C4及びC29~C33は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-を表し、
C5~C8、C13~C16、C21~C24及びC34~C37は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
C9~C12、C17~C20、C25~C28及びC38~C41は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表す。)
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のシリル基、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のアミノ基、カルボキシ基、又は-P(=O)R3R4であり、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基であり、
pは5~8の整数である。]
2.前記R、R1、R2、RA及びRBが、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1~5のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数5~18のヘテロアリール基、又は-P(=O)(R3)(R4)である上記1に記載の化合物、
3.前記m及びnのうち、少なくとも一方が2又は3である上記1又は2に記載の化合物、
4.下記一般式(7)で表される上記1~3のいずれかに記載の化合物、
5.下記一般式(8)で表される上記1~4のいずれかに記載の化合物、
6.下記一般式(9)で表される上記1~5のいずれかに記載の化合物、
7.下記一般式(10)で表される上記1~3のいずれかに記載の化合物、
8.分子量が1000以下である上記1~7のいずれかに記載の化合物、
9.三重項エネルギーが2.90eV以上である上記1~8のいずれかに記載の化合物、
10.上記1~9のいずれかに記載の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、
11.陰極と陽極との間に、発光層を含む一層以上の有機薄膜層を有し、前記有機薄膜層の少なくとも一層が、上記10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子、
12.前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層に含有する上記11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
13.前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層のホスト材料として含有する上記12に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
14.前記発光層と前記陰極との間に電子輸送層を有し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層と前記電子輸送層の間の正孔障壁層として含有する上記11~13のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
15.前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層を有し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層と前記正孔輸送層の間の電子障壁層として含有する上記11~14のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
16.前記発光層が、燐光発光性材料を含有する上記11~15のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
17.前記燐光発光性材料が、イリジウム(Ir),オスミウム(Os)および白金(Pt)から選ばれる金属を含有する化合物である上記16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
18.前記金属を含有する化合物が、オルトメタル化金属錯体である上記17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
19.前記陰極と前記有機薄膜層との界面領域に還元性ドーパントを有する上記11~18のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
20.前記発光層と前記陰極との間に電子注入層を有し、該電子注入層が含窒素環誘導体を含有する上記11~19のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
21.前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層を有し、該正孔輸送層が前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する上記11~20のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子、
を提供する。
本発明の化合物は、下記一般式(1-1)又は(1-2)で表される。また、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料(以下、有機EL素子用材料と略記することがある。)は、下記一般式(1-1)又は(1-2)で表される本発明の化合物を含む。
X1は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RA)-であり、
X2は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RB)-であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-、-Si(R1)(R2)-又は下記一般式(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)及び(6-1)のいずれかで表される連結基であり、
C1~C4及びC29~C33は、それぞれ独立して、=C(R)-を表し、
C5~C8、C13~C16、C21~C24及びC34~C37は、それぞれ独立して、=C(RB)-を表し、
C9~C12、C17~C20、C25~C28及びC38~C41は、それぞれ独立して、=C(RA)-を表す。
ただし、
m=n=1であって、X1及びX2が共に酸素原子であり、Lが一般式(2-1)で表される場合、
m=n=1であって、X1及びX2が共に硫黄原子であり、Lが一般式(2-1)で表される場合、及び
m=n=1又はm=n=2であって、X1及びX2が共に窒素原子である場合を除く。)
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のシリル基、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のアミノ基、カルボキシ基、又は-P(=O)R3R4であり、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基であり、
pは5~8の整数である。]
X1は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RA)-であり、
X2は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RB)-であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
A1~A16のうち少なくとも1つは=N-であり、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-、-Si(R1)(R2)-又は下記一般式(2-2)、(3-2)、(4-2)、(5-2)及び(6-2)のいずれかで表される連結基であり、
C1~C4及びC29~C33は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-を表し、
C5~C8、C13~C16、C21~C24及びC34~C37は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
C9~C12、C17~C20、C25~C28及びC38~C41は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表す。)
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のシリル基、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のアミノ基、カルボキシ基、又は-P(=O)R3R4であり、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基であり、
pは5~8の整数である。]
一般式(1-1)及び一般式(1-2)において、環Aの1つは、X1及びA1~A8のいずれかと結合しており、環Bの1つは、X2及びA9~A16のいずれかと結合している。
一般式(1-1)及び一般式(1-2)において、Rが複数存在する場合には、複数のRは互いに同一でも異なっていてもよく、
RAが複数存在する場合には、複数のRAは互いに同一でも異なっていてもよく、
RBが複数存在する場合には、複数のRBは互いに同一でも異なっていてもよく、
Rcが複数存在する場合には、複数のRcは互いに同一でも異なっていてもよく、
R3が複数存在する場合には、複数のR3は互いに同一でも異なっていてもよく、
R4が複数存在する場合には、複数のR4は互いに同一でも異なっていてもよい。
一般式(1-1)及び一般式(1-2)において、mが2又は3の場合、複数の環Aは同一でも異なっていてもよく、nが2又は3の場合、複数の環Bは同一でも異なっていてもよい。
X1及びX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子であることが好ましい。
また、R、R1、R2、RA、RB及びRCは、無置換のものが好ましい。
一般式(8)において、X1、X2、A1~A5、A7~A10、A12~A16、B1~B8、L、m及びnは、前記一般式(1-1)におけるX1、X2、A1~A5、A7~A10、A12~A16、B1~B8、L、m及びnと同義であるか、又は、前記一般式(1-2)におけるX1、X2、A1~A5、A7~A10、A12~A16、B1~B8、L、m及びnと同様である。
一般式(9)において、A1~A5、A7~A10、A12~A16、B1~B8、L、m及びnは、前記一般式(1-1)におけるA1~A5、A7~A10、A12~A16、B1~B8、L、m及びnと同義であるか、又は、前記一般式(1-2)におけるA1~A5、A7~A10、A12~A16、B1~B8、L、m及びnと同義である。
一般式(10)において、A1~A16、B1~B8、L、m及びnは、前記一般式(1-1)におけるA1~A16、B1~B8、L、m及びnと同義であるか、又は、前記一般式(1-2)におけるA1~A16、B1~B8、L、m及びnと同義である。
すなわち、上記化合物及び有機EL素子用材料は、環Aの1つが前記A5~A8のいずれかと結合し、環Bの1つが前記A9~A12のいずれかと結合していることが好ましい。
また、上記化合物及び有機EL素子用材料は、環Aの1つが前記A6と結合し、環Bの1つが前記A11と結合していることがより好ましい。
X1及びX2は、それぞれ独立して、酸素原子又は硫黄原子であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、一方が1~3の整数であり、他方が2又は3であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-又は下記一般式(2-3)、(3-3)、(4-3)、(5-3)及び(6-3)のいずれかで表される連結基であり、
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、置換もしくは無置換の炭素数1~5のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数5~18のヘテロアリール基を表し、
Rcが置換基を有する場合、RCを置換する置換基は、それぞれ独立に、炭素数1~4のアルキル基、環形成炭素数3~12のシクロアルキル基、炭素数1~4のアルコキシ基、環形成炭素数3~6のシクロアルコキシ基、環形成炭素数6~18のアリール基、環形成原子数5~18のヘテロアリール基、環形成炭素数6~18のアリールオキシ基、アミノ基、炭素数1~4のアルキルアミノ基、シリル基、炭素数1~6のアルキルシリル基、フルオロ基、又はシアノ基である。]
一般式(11)における、X1、X2、A1~A16、B1~B8、m及びnの詳細は、それぞれ上述の式(1-1)におけるX1、X2、A1~A16、B1~B8、m及びnと同様であるか、又は式(1-2)におけるX1、X2、A1~A16、B1~B8、m及びnと同様である。
一般式(11)において、環Aの1つは、X1及びA1~A8のいずれかと結合しており、環Bの1つは、X2及びA9~A16のいずれかと結合している。
また、前記アルコキシ基としては、上述のアルキル基を有するものが挙げられる。
前記炭素数1~30のアルキル基及び/又は環形成炭素数6~30のアリール基で置換されたアミノ基としては、上述のアルキル基及び/又は後述のアリール基として挙げた基を有するものが挙げられる。
前記炭素数1~30のアルキル基及び/又は環形成炭素数6~30のアリール基で置換されたシリル基としては、上述のアルキル基及び/又は後述のアリール基として挙げた基を有するものが挙げられる。
また、前記シクロアルコキシ基としては、上述のシクロアルキル基を有するものが挙げられる。
また、前記アリールオキシ基としては、上述のアリール基を有するものが挙げられる。
炭素数1~30のフルオロアルキル基としては、前記アルキル基で挙げた基における水素原子の1つまたは複数がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。
炭素数7~30のアラルキル基としては、上述のアルキル基に対して上述のアリール基が置換したものが挙げられ、具体的には、ベンジル基、1-フェニルエチル基、2-フェニルエチル基、1-フェニルイソプロピル基、2-フェニルイソプロピル基、フェニル-tert-ブチル基が挙げられる。
前記「置換若しくは無置換の」が示す置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、フルオロアルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基、アラルキル基、シリル基、アミノ基、フルオロ基、またはシアノ基が挙げられる。これらの具体例は、上述の各基の説明で挙げたものと同様である。
X1が-N(RA)-の場合のRAとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基またはアラルキル基が好ましい。
A1~A8が=C(RA)-の場合のRAとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、またはホスフィンオキシド基が好ましい。
C9~C12、C17~C20、C25~C28、C38~C41が=C(RA)-の場合のRAとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基またはホスフィンオキシド基が好ましい。
X2が-N(RB)-の場合のRBとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基またはアラルキル基が好ましい。
A9~A16が=C(RB)-の場合のRBとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基、またはホスフィンオキシド基が好ましい。
C5~C8、C13~C16、C21~C24、C34~C37が=C(RB)-の場合のRBとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基またはホスフィンオキシド基が好ましい。
B1~B8が=C(R)-の場合のRとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基またはホスフィンオキシド基が好ましい。
Lが、-N(R)-の場合のRとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アリールオキシ基またはアラルキル基が好ましい。
C1~C4、C29~C33が、=C(R)-の場合のRとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基またはホスフィンオキシド基が好ましい。
Rcとしては、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、フルオロアルキル基、シクロアルキル基、シリル基、シアノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、アミノ基またはホスフィンオキシド基が好ましい。
前記Lとしては、化合物の耐熱性の観点から、縮合環であることが好ましく、ジベンゾフランジイル基、ジベンゾチオフェンジイル基、キノキサリンジイル基またはカルバゾールジイル基であることがより好ましい。
また、本発明の化合物は、分子量が1000以下であることが好ましい。
本発明の化合物の製造方法は、特に限定されず、公知の合成方法を組み合わせることにより製造できる。例えば、以下に示すパラジウムを用いたクロスカップリング反応、ホウ素化反応を組み合わせることにより合成が可能である。なお、下記式中、Arは芳香族性を有するアリール基やヘテロアリール基などの芳香族基を表す。
(有機EL素子の構成)
まず、有機EL素子の素子構成について説明する。
有機EL素子の代表的な素子構成としては、
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔注入層/発光層/陰極
(3)陽極/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(5)陽極/有機半導体層/発光層/陰極
(6)陽極/有機半導体層/電子障壁層/発光層/陰極
(7)陽極/有機半導体層/発光層/付着改善層/陰極
(8)陽極/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
(9)陽極/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(10)陽極/無機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(11)陽極/有機半導体層/絶縁層/発光層/絶縁層/陰極
(12)陽極/絶縁層/正孔注入・輸送層/発光層/絶縁層/陰極
(13)陽極/絶縁層/正孔注入・輸送層/発光層/電子注入・輸送層/陰極
などの構造を挙げることができる。
上記の中で(8)の構成が好ましく用いられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。
有機EL素子1は、透明な基板2と、陽極3と、陰極4と、陽極3と陰極4との間に配置された有機薄膜層10と、を有する。
有機薄膜層10は、ホスト材料としての燐光ホスト及び燐光材料としての燐光ドーパントを含む燐光発光層5を有するが、燐光発光層5と陽極3との間に正孔注入・輸送層6等、燐光発光層5と陰極4との間に電子注入・輸送層7等を備えていてもよい。
また、燐光発光層5の陽極3側に電子障壁層を、燐光発光層5の陰極4側に正孔障壁層を、それぞれ設けてもよい。
これにより、電子や正孔を燐光発光層5に閉じ込めて、燐光発光層5における励起子の生成確率を高めることができる。
言い換えると、本明細書において、蛍光ホストとは、蛍光ドーパントを含有する蛍光発光層を構成する材料を意味し、蛍光発光材料のホストにしか利用できないものを意味しているわけではない。
同様に燐光ホストとは、燐光ドーパントを含有する燐光発光層を構成する材料を意味し、燐光材料のホストにしか利用できないものを意味しているわけではない。
本発明の化合物又は本発明の化合物を含む本発明の有機EL素子用材料は、上記有機EL素子における発光層、電子障壁層、正孔障壁層、電子注入・輸送層、正孔注入・輸送層のいずれかに用いることができ、発光層、電子障壁層、正孔障壁層のいずれかに用いることが好ましい。
本発明の化合物又は本発明の化合物を含む本発明の有機EL素子用材料を、発光層もしくは電子障壁層、正孔障壁層のいずれかで用いる場合、発光層中の燐光発光性ドーパントの三重項エネルギーをETd、発光層もしくは電子障壁層、正孔障壁層として用いる化合物の三重項エネルギーをEThとすると、ETd<EThのエネルギー大小関係であれば、エネルギー関係上、燐光発光性ドーパントの三重項励起子が閉じ込められ(他分子へ移動できなくなり)、該ドーパント上で発光する以外のエネルギー失活経路が断たれるので、高効率に発光することができると推測される。ただし、ETd<EThの関係が成り立つ場合であってもこのエネルギー差ΔET=ETh-ETdが小さい場合には、実際の素子駆動環境である室温程度の環境下では、周辺の熱エネルギーにより吸熱的にこのエネルギー差ΔETを乗り越えて三重項励起子が他分子へ移動することが可能であると考えられる。特に燐光発光の場合は蛍光発光に比べて励起子寿命が長いため、相対的に吸熱的励起子移動過程の影響が現れやすくなるため、本発明の化合物を用いることは燐光素子の高効率化のために効果的である。室温の熱エネルギーに対してこのエネルギー差ΔETは大きいことが好ましく、0.2eV以上であることが好ましい。ただし、本発明の化合物を発光層もしくは電子障壁層、正孔障壁層として用いる場合、隣接する層からの電荷注入を行う上で、ΔETが大きすぎると有機EL素子の駆動電圧の上昇に繋がる可能性があることから、ΔETは、1.0eV以下であることが好ましい。
本発明の化合物は、発光素子の高効率化のために発光材料の励起子をエネルギー的に閉じ込めるワイドギャップな三重項エネルギーを有することが好ましい。特に蛍光型と比較して三重項エネルギーの大きい燐光型の赤、緑、青各色発光材料を高効率に発光させる観点から、本発明の化合物の三重項エネルギーは2.9eV以上であることが好ましい。ただし、上記のとおり、隣接する層からの電荷注入を行う上で、三重項エネルギーが大きすぎると素子の駆動電圧の上昇に繋がる可能性があることから、三重項エネルギーは3.2eV以下であることが好ましい。
また、本発明の化合物は三重項エネルギーを大きくする観点から、上記一般式(1-1)、(1-2)、(7)において、環AがA1、A3、A6、A8のうちいずれか1つと結合し、さらに環BがA9、A11、A14、A16のうちいずれか1つと結合していることが好ましい。さらに三重項エネルギーをより大きくする観点から、環AがA3、A6のいずれかと結合し,さらに環BがA11、A14のいずれかと結合していることがより好ましい。
また本発明の化合物を正孔障壁層として用いる場合、上記一般式(1-1)、(1-2)、(7)、(8)、(9)、(10)、(11)においてA1~A16のうち少なくとも1つが、窒素原子であることが好ましい。
本発明の有機EL素子は、透光性の基板上に作製する。ここでいう透光性基板は有機EL素子を支持する基板であり、400nm~700nmの可視領域の光の透過率が50%以上で平滑な基板が好ましい。
具体的には、ガラス板、ポリマー板等が挙げられる。
ガラス板としては、特にソーダ石灰ガラス、バリウム・ストロンチウム含有ガラス、鉛ガラス、アルミノケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラス、石英等を原料として用いてなるものを挙げられる。
またポリマー板としては、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルファイド、ポリサルフォン等を原料として用いてなるものを挙げることができる。
有機EL素子の陽極は、正孔を正孔注入層、正孔輸送層又は発光層に注入する役割を担うものであり、4.5eV以上の仕事関数を有することが効果的である。
陽極材料の具体例としては、酸化インジウム錫合金(ITO)、酸化錫(NESA)、酸化インジウム亜鉛酸化物、金、銀、白金、銅等が挙げられる。
陽極はこれらの電極物質を蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。
本実施形態のように、発光層からの発光を陽極から取り出す場合、陽極の可視領域の光の透過率を10%より大きくすることが好ましい。また、陽極のシート抵抗は、数百Ω/□以下が好ましい。陽極の膜厚は、材料にもよるが、通常10nm~1μm、好ましくは10nm~200nmの範囲で選択される。
陰極材料は特に限定されないが、具体的にはインジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム-インジウム合金、マグネシウム-アルミニウム合金、アルミニウム-リチウム合金、アルミニウム-スカンジウム-リチウム合金、マグネシウム-銀合金等が使用できる。
陰極も、陽極と同様に、蒸着法やスパッタリング法等の方法で薄膜を形成させることにより作製することができる。また、陰極側から、発光を取り出す態様を採用することもできる。
有機EL素子の発光層は以下の機能を併せ持つものである。
すなわち、
(1)注入機能;電界印加時に陽極又は正孔注入層より正孔を注入することができ、陰極又は電子注入層より電子を注入することができる機能、
(2)輸送機能;注入した電荷(電子と正孔)を電界の力で移動させる機能、
(3)発光機能;電子と正孔の再結合の場を提供し、これを発光につなげる機能、
がある。
この発光層を形成する方法としては、例えば蒸着法、スピンコート法、LB法等の公知の方法を適用することができる。
ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物から沈着され形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態の材料化合物から固体化され形成された膜のことであり、通常この分子堆積膜は、LB法により形成された薄膜(分子累積膜)とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起因する機能的な相違により区分することができる。
また、樹脂等の結着剤と材料化合物とを溶剤に溶かして溶液とした後、これをスピンコート法等により薄膜化することによっても、発光層を形成することができる。
また、本発明の有機EL素子は、発光層の少なくとも1つが本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料と、燐光材料の少なくとも1種とを含むことが好ましい。これにより、低電圧下で良好な高率で素子駆動が可能であり、且つ耐熱性に優れ長寿命な有機EL素子となる。
本発明の有機EL素子は、燐光材料として有機金属錯体を含有し、この有機金属錯体は、Ir,Pt,Os,Au,Be,Cu,Re及びRuから選択される金属原子と、配位子と、を有することが好ましい。特に、前記配位子は、オルトメタル結合を有することが好ましい。
燐光量子収率が高く、発光素子の外部量子効率をより向上させることができるという点で、Ir,Os及びPtから選ばれる金属原子を含有する化合物であると好ましく、イリジウム錯体、オスミウム錯体、白金錯体等の金属錯体であるとさらに好ましく、中でもイリジウム錯体及び白金錯体がより好ましく、オルトメタル化イリジウム錯体が最も好ましい。
好ましい有機金属錯体の具体例を、以下に示す。
このような発光波長の燐光材料(燐光ドーパント)を、本発明で用いる特定のホスト材料にドープして発光層を構成することにより、低電圧下で高効率な駆動が可能であり、且つ長寿命な有機EL素子とできる。
本発明の有機EL素子は、陰極と有機薄膜層との界面領域に還元性ドーパントを有することも好ましい。
このような構成によれば、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が図られる。
還元性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ金属錯体、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属、アルカリ土類金属錯体、アルカリ土類金属化合物、希土類金属、希土類金属錯体、及び希土類金属化合物等から選ばれた少なくとも一種類が挙げられる。
アルカリ土類金属としては、Ca(仕事関数:2.9eV)、Sr(仕事関数:2.0eV~2.5eV)、Ba(仕事関数:2.52eV)等が挙げられ、仕事関数が2.9eV以下のものが特に好ましい。
希土類金属としては、Sc、Y、Ce、Tb、Yb等が挙げられ、仕事関数が2.9eV以下のものが特に好ましい。
以上の金属のうち好ましい金属は、特に還元能力が高く、電子注入域への比較的少量の添加により、有機EL素子における発光輝度の向上や長寿命化が可能である。
アルカリ土類金属化合物としては、BaO、SrO、CaO及びこれらを混合したBaxSr1-xO(0<x<1)、BaxCa1-xO(0<x<1)等が挙げられ、BaO、SrO、CaOが好ましい。
希土類金属化合物としては、YbF3、ScF3、ScO3、Y2O3、Ce2O3、GdF3、TbF3等が挙げられ、YbF3、ScF3、TbF3が好ましい。
還元性ドーパントを層状に形成する場合は、界面の有機層である発光材料や電子注入材料を層状に形成した後に、還元性ドーパントを単独で抵抗加熱蒸着法により蒸着し、好ましくは層の厚み0.1nm~15nmで形成する。
還元性ドーパントを島状に形成する場合は、界面の有機層である発光材料や電子注入材料を島状に形成した後に、還元性ドーパントを単独で抵抗加熱蒸着法により蒸着し、好ましくは島の厚み0.05nm~1nmで形成する。
また、本発明の有機EL素子における、主成分と還元性ドーパントの割合としては、モル比で主成分:還元性ドーパント=5:1~1:5であると好ましく、2:1~1:2であるとさらに好ましい。
電子注入層又は電子輸送層は、発光層への電子の注入を助ける層であって、電子移動度が大きい。電子注入層はエネルギーレベルの急な変化を緩和する等、エネルギーレベルを調整するために設ける。
本発明の有機EL素子は、発光層と陰極との間に電子注入層を有し、前記電子注入層は、含窒素環誘導体を主成分として含有することが好ましい。ここで、電子注入層は電子輸送層として機能する層であってもよい。
なお、「主成分として」とは、電子注入層が50質量%以上の含窒素環誘導体を含有していることを意味する。
この含窒素環誘導体としては、例えば、下記式(A)で表される含窒素環金属キレート錯体が好ましい。
ハロゲン原子としては、例えば、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられる。また、置換されていてもよいアミノ基の例としては、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アラルキルアミノ基が挙げられる。
アリールアミノ基は-NAr1Ar2と表され、Ar1及びAr2の具体例としては、それぞれ独立に前記アリール基で説明した基と同様である。Ar1及びAr2の一方は水素原子又は重水素原子であってもよい。
上記式(A)のLは、下記式(A’)又は(A”)で表される基である。
前記式(A’)及び式(A”)のR8~R12及びR13~R27が示す炭素数1~40の炭化水素基としては、前記式(A)中のR2~R7の具体例と同様のものが挙げられる。
また、R8~R12及びR13~R27の互いに隣接する基が環状構造を形成した場合の2価の基としては、テトラメチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ジフェニルメタン-2,2’-ジイル基、ジフェニルエタン-3,3’-ジイル基、ジフェニルプロパン-4,4’-ジイル基等が挙げられる。
Ar20、Ar23及びAr24は、それぞれ置換基を有するもしくは有さない2価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基を示し、Ar23とAr24は、互いに同一でも異なっていてもよい。
2価の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基としては、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニレン基、アントラニレン基、ペリレニレン基、ピレニレン基などが挙げられる。そして、これらへの置換基としては炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のアルコキシ基又はシアノ基等が挙げられる。
HAr-L1-Ar1-Ar2
前記式中、HArは、置換基を有していてもよい炭素数3~40の含窒素複素環基であり、L1は単結合、置換基を有していてもよい炭素数6~40の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3~40の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基であり、Ar1は置換基を有していてもよい炭素数6~40の2価の芳香族炭化水素基であり、Ar2は置換基を有していてもよい炭素数6~40の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数3~40の芳香族複素環基又は縮合芳香族複素環基である。
HArは、例えば、下記の群から選択される。
また、R1~R8は、いずれも水素原子又は重水素原子である含窒素複素環誘導体であってもよい。
nは0~4の整数であり、
R1は、置換基を有していてもよい炭素数6~60の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、または炭素数1~20のアルコキシ基であり、
R2及びR3は、それぞれ独立に、水素原子、重水素原子、置換基を有していてもよい炭素数6~60の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルコキシ基であり、
Lは、置換基を有していてもよい炭素数6~60の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいピリジニレン基、置換基を有していてもよいキノリニレン基、または置換基を有していてもよいフルオレニレン基であり、
Ar1は、置換基を有していてもよい炭素数6~60の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいピリジニレン基又は置換基を有していてもよいキノリニレン基であり、Ar2は、置換基を有していてもよい炭素数6~60の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルコキシ基である。
なお、前記式(201)~(203)において、Rは、水素原子、重水素原子、置換基を有していてもよい炭素数6~60の芳香族炭化水素基又は縮合芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいピリジル基、置換基を有していてもよいキノリル基、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、または置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルコキシ基である。
また、電子注入層の構成成分として、含窒素環誘導体の他に無機化合物として、絶縁体又は半導体を使用することが好ましい。電子注入層が絶縁体や半導体で構成されていれば、電流のリークを有効に防止して、電子注入性を向上させることができる。
このような絶縁体又は半導体を使用する場合、その層の好ましい厚みは、0.1nm~15nm程度である。また、本発明における電子注入層は、前述の還元性ドーパントを含有していても好ましい。
正孔注入層又は正孔輸送層(正孔注入輸送層も含む)には、芳香族アミン化合物、例えば、下記一般式(I)で表わされる芳香族アミン誘導体が好適に用いられる。
例えば次のような変更も本発明の好適な変形例である。
エネルギーギャップが広いホスト材料を用いて発光層を形成した場合、ホスト材料のイオン化ポテンシャル(Ip)と正孔注入・輸送層等のIpとの差が大きくなり、発光層への正孔の注入が困難となり、十分な輝度を得るための駆動電圧が上昇するおそれがある。
このような場合、発光層に、正孔注入・輸送性の電荷注入補助剤を含有させることで、発光層への正孔注入を容易にし、駆動電圧を低下させることができる。
具体例としては、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体及びピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、ポリシラン系、アニリン系共重合体、導電性高分子オリゴマー(特にチオフェンオリゴマー)等を挙げることができる。
また、ヘキサアザトリフェニレン誘導体等も正孔注入性の材料として好適に用いることができる。
本発明の有機EL素子の各層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法等による形成方法を用いることができる。本発明の有機EL素子に用いる、前記式(1)で表される化合物を含有する有機薄膜層は、真空蒸着法、分子線蒸着法(MBE法)あるいは溶媒に解かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法等の塗布法による公知の方法で形成することができる。
収量は136g、収率は55%であった。
収量は15.9g、収率は93%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=20:1)で精製し、無色の粘体を得た。
収量は13.2g、収率は56%であった。
収量は8.24g、収率は70%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン)で精製し、白色の固体を得た。
収量は11.2g、収率は60%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、再度、ヘキサン:酢酸エチル=1:1混合溶媒を加え、超音波洗浄30分間行い、白色の固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量638に対してm/e=638であった。収量は1.85g、収率は49%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=20:1)で精製し、無色の粘体を得た。
収量は4.20g、収率は30%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、ヘキサン:酢酸エチル=1:1混合溶液を加え分散洗浄を行い、白色固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量714に対してm/e=714であった。収量は2.52g、収率は43%であった。
収量は10.7g、収率は50%であった。
収量は5.76g、収率は95%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=20:1)で精製し、無色の粘体を得た。
収量は6.87g、収率は80%であった。
収量は5.43g、収率は88%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、再度、ヘキサン:酢酸エチル=1:1混合溶媒を加え、超音波洗浄30分間行い、白色の固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量670に対してm/e=670であった。収量は2.06g、収率は45%であった。
(1)化合物(37-a)の合成
反応終了後、室温まで冷却した後、試料溶液にトルエン1L、水1Lを加え、分液ロートに移して良く振り、トルエン相を回収し、水相からトルエンで数回抽出した。このトルエン溶液をさらに水で数回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで乾燥し、シリカゲルショートカラムを通し、濃縮した。得られた試料をヘキサン200mlから再結晶して薄く黄色を帯びた固体を得た。
同定は1H-NMRによって行った。収量は54.4g、収率は56%であった。
反応終了後、室温まで冷却した後、試料溶液を氷水浴で冷やしながらチオ硫酸ナトリウム水溶液を加えて残存臭素を失活し、さらに水酸化ナトリウム水溶液を加えて水相がpH10になるよう調整した。溶液を分液ロートに移し、トルエンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ジクロロメタン:酢酸エチル=8:2)にて精製し、得られた試料をヘキサンで分散洗浄、ろ取、真空乾燥(40℃、6時間)して薄く黄色を帯びた固体を得た。
同定は1H-NMRによって行った。収量は32.1g、収率は42%であった。
反応終了後、セライトろ過を行い、水 300mlを加え、試料溶液を分液ロートに移した。トルエンにて数回抽出した後、これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=1:5)を行った後、ヘキサンにて再結晶することで白色固体を得た。
収量は4.20g、収率は20%であった。
反応終了後、セライトろ過を行い、水 100mlを加え、試料溶液を分液ロートに移した。ジクロロメタンにて数回抽出した後、これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=20:1)を行った後、ヘキサンにて再結晶することで白色固体を得た。
収量は5.44g、収率は70%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをしてシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=20:1)で精製し、白色の固体を得た。
収量は4.90g、収率は79%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、酢酸エチルを加え分散洗浄を行い、得られた固体をトルエンにて再結晶を行い、白色固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量640に対してm/e=640であった。収量は2.46g、収率は69%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、ジクロロメタンにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=50:1)で精製し、白色の固体を得た。
収量は2.30g、収率は21%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、シリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=5:1)で精製し、白色の固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量728に対してm/e=728であった。収量は2.31g、収率は55%であった。
収量は212g、収率は65%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、酢酸エチルを加え分散洗浄を行い、白色固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量652に対してm/e=652であった。収量は5.75g、収率は58%であった。
反応終了後、試料溶液を分液ロートに移し、酢酸エチルにて数回抽出した。これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:ジクロロメタン=25:1~2:1)で精製し、白色の固体を得た。
収量は5.62g、収率は89%であった。
反応終了後、セライトろ過を行い、水 300mlを加え、試料溶液を分液ロートに移した。酢酸エチルにて数回抽出した後、これを無水硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮した。これをシリカゲルクロマトグラフィー(ヘキサン:酢酸エチル=20:1~5:1~2:1)を行った後、ヘキサンにて再結晶することで白色固体を得た。
収量は3.84g、収率は60%であった。
反応終了後、試料溶液にメタノール 100mlを加え、超音波洗浄を10分間行った後、析出試料をろ取し、メタノール、水、ヘキサンにて洗浄した。試料を乾燥させた後、酢酸エチルを加え分散洗浄を行い、得られた固体をトルエンにて再結晶を行い、白色固体を得た。同定はFD/MSによる分子量測定によって行い、分子量654に対してm/e=654であった。収量は1.50g、収率は54%であった。
膜厚130nmのITO電極ライン付きガラス基板(ジオマティック社製)を、イソプロピルアルコール中で5分間、超音波洗浄した後、UVオゾン洗浄を30分間行なった。
洗浄後のITO電極ライン付きガラス基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに装着し、まずITO電極ラインが形成されている側の面上に、ITO電極ラインを覆うようにして化合物(HI1)を厚さ20nmで、次いで化合物(HT1)を厚さ60nmで抵抗加熱蒸着し、順次薄膜を成膜した。成膜レートは1Å/sとした。これらの薄膜は、それぞれ正孔注入層及び正孔輸送層として機能する。
次に、正孔注入・輸送層上に、化合物(1)と化合物(BD1)を同時に抵抗加熱蒸着して膜厚50nmの薄膜を成膜した。このとき、化合物(BD1)を、化合物(1)と化合物(BD1)の総質量に対し質量比で20%になるように蒸着した。成膜レートはそれぞれ1.2Å/s、0.3Å/sとした。この薄膜は、燐光発光層として機能する。
次に、この燐光発光層上に、化合物(H1)を抵抗加熱蒸着して膜厚10nmの薄膜を成膜した。成膜レートは1.2Å/sとした。この薄膜は障壁層として機能する。
次に、この障壁層上に、化合物(ET1)を抵抗加熱蒸着して膜厚10nmの薄膜を成膜した。成膜レートは1Å/sとした。この膜は電子注入層として機能する。
次に、この電子注入層上に膜厚1.0nmのLiFを成膜レート0.1Å/sで蒸着した。
次に、このLiF膜上に金属アルミニウムを成膜レート8.0Å/sにて蒸着し、膜厚80nmの金属陰極を形成して有機EL素子を得た。
(1)外部量子効率(%)
23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で、輝度1000cd/m2時の外部量子効率を輝度計(ミノルタ社製分光輝度放射計CS-1000)を用いて測定した。
(2)半減寿命(時間)
初期輝度1000cd/m2で連続通電試験(直流)をおこない、初期輝度が半減するまでの時間を測定した。
(3)電圧(V)
23℃、乾燥窒素ガス雰囲気下で、KEITHLY 236 SOURCE MEASURE UNITを用いて、電気配線された素子に電圧を印加して発光させ、素子以外の配線抵抗にかかる電圧を差し引いて素子印加電圧を測定した。電圧の印加・測定と同時に輝度計(ミノルタ社製分光輝度放射計CS-1000)を用いて輝度測定も行い、これらの測定結果から素子輝度が100cd/m2時の電圧を読み取った。
実施例1において、化合物(1)を用いる代わりに表1に記載の化合物を用いて発光層を形成した以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
実施例1において、燐光発光層としての化合物(1)を用いる代わりに化合物(H1)を用い、正孔障壁層としての化合物(H1)の代わりに表2に記載の化合物を用いて障壁層を形成した以外は実施例1と同様にして有機EL素子を作製した。
ガラス転移温度とは、3mg程度の試料を用い、Perkin Elmer社製DSC8500を用い、以下のア~カまでの2サイクルの昇降温プロセスを行い、カの昇温時のDSC曲線のベースラインが段状に変化している変曲点の立ち上がり温度を定義とする。
ア.30℃で1分間保持する。
イ.30℃から試料の熱分解温度未満の一定温度まで昇温速度10℃/minで加熱する。
ウ.三分間該一定温度にて3分間保持する。
エ.該一定温度から0℃まで200℃/minで冷却する。
オ.0℃で10分間保持する。
カ.0℃から200℃まで昇温速度10℃/minで加熱する。
また、本発明の化合物及び有機EL素子用材料は、ガラス転移点が高く、耐熱性に優れるので、本発明の化合物及び有機EL素子用材料を用いた有機EL素子が長寿命化することがわかる。
2 基板
3 陽極
4 陰極
5 燐光発光層
6 正孔注入・輸送層
7 電子注入・輸送層
10 有機薄膜層
Claims (21)
- 下記一般式(1-1)又は下記一般式(1-2)で表される化合物。
[一般式(1-1)において、
X1は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RA)-であり、
X2は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RB)-であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-、-Si(R1)(R2)-又は下記一般式(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)及び(6-1)のいずれかで表される連結基であり、
(一般式(2-1)、(3-1)、(4-1)、(5-1)及び(6-1)において、
C1~C4及びC29~C33は、それぞれ独立して、=C(R)-を表し、
C5~C8、C13~C16、C21~C24及びC34~C37は、それぞれ独立して、=C(RB)-を表し、
C9~C12、C17~C20、C25~C28及びC38~C41は、それぞれ独立して、=C(RA)-を表す。
ただし、
m=n=1であって、X1及びX2が共に酸素原子であり、Lが一般式(2-1)で表される場合、
m=n=1であって、X1及びX2が共に硫黄原子であり、Lが一般式(2-1)で表される場合、及び
m=n=1又はm=n=2であって、X1及びX2が共に窒素原子である場合を除く。)
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のシリル基、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のアミノ基、カルボキシ基、又は-P(=O)R3R4であり、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基であり、
pは5~8の整数である。]
[一般式(1-2)において、
X1は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RA)-であり、
X2は、酸素原子、硫黄原子又は-N(RB)-であり、
A1~A8は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表し、
A9~A16は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
A1~A16のうち少なくとも1つは=N-であり、
B1~B8は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-であり、
m及びnは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
Lは、酸素原子、硫黄原子、-N(R)-、-Si(R1)(R2)-又は下記一般式(2-2)、(3-2)、(4-2)、(5-2)及び(6-2)のいずれかで表される連結基であり、
(一般式(2-2)、(3-2)、(4-2)、(5-2)及び(6-2)において、
C1~C4及びC29~C33は、それぞれ独立して、=C(R)-又は=N-を表し、
C5~C8、C13~C16、C21~C24及びC34~C37は、それぞれ独立して、=C(RB)-又は=N-を表し、
C9~C12、C17~C20、C25~C28及びC38~C41は、それぞれ独立して、=C(RA)-又は=N-を表す。)
Rは、水素原子、重水素原子又はRCを表し、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子又はRCを表すか、互いに結合して-(CR3R4)p-で表される二価基を表し、
RAは、水素原子、重水素原子、RC又は環Aに結合する単結合を表し、
RBは、水素原子、重水素原子、RC又は環Bに結合する単結合を表し、
RCは、それぞれ独立して、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基、置換若しくは無置換の環形成炭素数3~30のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のシリル基、シアノ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルコキシ基、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリールオキシ基、置換若しくは無置換の炭素数7~30のアラルキル基、ヒドロキシル基、ニトロ基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基及び/又は無置換の環形成炭素数6~30のアリール基で置換された若しくは無置換のアミノ基、カルボキシ基、又は-P(=O)R3R4であり、
R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、置換若しくは無置換の環形成炭素数6~30のアリール基、置換若しくは無置換の環形成原子数5~30のヘテロアリール基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のアルキル基、置換若しくは無置換の炭素数1~30のフルオロアルキル基であり、
pは5~8の整数である。] - 前記R、R1、R2、RA及びRBが、それぞれ独立して、水素原子、重水素原子、単結合、置換もしくは無置換の炭素数1~5のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6~18のアリール基、置換もしくは無置換の環形成炭素数5~18のヘテロアリール基、又は-P(=O)(R3)(R4)である請求項1に記載の化合物。
- 前記m及びnのうち、少なくとも一方が2又は3である請求項1又は2に記載の化合物。
- 分子量が1000以下である請求項1~7のいずれかに記載の化合物。
- 三重項エネルギーが2.90eV以上である請求項1~8のいずれかに記載の有化合物。
- 請求項1~9のいずれかに記載の化合物を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
- 陰極と陽極との間に、発光層を含む一層以上の有機薄膜層を有し、前記有機薄膜層の少なくとも一層が、請求項10に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層に含有する請求項11に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層のホスト材料として含有する請求項12に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層と前記陰極との間に電子輸送層を有し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層と前記電子輸送層の間の正孔障壁層として含有する請求項11~13のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層を有し、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を、発光層と前記正孔輸送層の間の電子障壁層として含有する請求項11~14のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層が、燐光発光性材料を含有する請求項11~15のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記燐光発光性材料が、イリジウム(Ir),オスミウム(Os)および白金(Pt)から選ばれる金属を含有する化合物である請求項16に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記金属を含有する化合物が、オルトメタル化金属錯体である請求項17に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記陰極と前記有機薄膜層との界面領域に還元性ドーパントを有する請求項11~18のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層と前記陰極との間に電子注入層を有し、該電子注入層が含窒素環誘導体を含有する請求項11~19のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
- 前記発光層と前記陽極との間に正孔輸送層を有し、該正孔輸送層が前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する請求項11~20のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。
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