JP5098177B2 - Organic compounds, charge transport materials, and organic electroluminescent devices - Google Patents
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Description
本発明は新規な有機化合物及び電荷輸送材料と、この有機化合物を用いた有機電界発光素子に関するものであり、詳しくは電気的な酸化や還元を繰返し受けても安定な有機化合物及び電荷輸送材料と、この有機化合物を用いた、高い発光効率と高い駆動安定性を有する有機電界発光素子に関するものである。 The present invention relates to a novel organic compound and charge transport material, and an organic electroluminescent device using the organic compound, and more specifically, an organic compound and charge transport material that are stable even after repeated electrical oxidation and reduction. The present invention relates to an organic electroluminescent device using this organic compound and having high luminous efficiency and high driving stability.
有機薄膜を用いた電界発光素子の開発が行われている。有機薄膜を用いた電界発光素子、即ち有機電界発光素子は、通常、基板上に、陽極、陰極、及びこれら両極間に設けられた少なくとも発光層を含む有機層を有する。有機層としては、発光層以外にも、正孔注入層(陽極バッファ層)、正孔輸送層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等が設けられる。通常、これらの層を陽極と陰極との間に積層することにより有機電界発光素子が構成されている。 An electroluminescent device using an organic thin film has been developed. An electroluminescent element using an organic thin film, that is, an organic electroluminescent element, usually has an organic layer including an anode, a cathode, and at least a light emitting layer provided between these electrodes on a substrate. In addition to the light emitting layer, a hole injection layer (anode buffer layer), a hole transport layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and the like are provided as the organic layer. Usually, an organic electroluminescent element is constituted by laminating these layers between an anode and a cathode.
従来、有機電界発光素子は、蛍光発光を利用してきたが、素子の発光効率を上げる試みで、蛍光ではなく燐光発光を用いることが検討されている。しかしながら、燐光発光を用いた場合でも、未だ十分な発光効率が得られていないのが現状である。 Conventionally, organic electroluminescent devices have used fluorescent light emission, but in an attempt to increase the light emission efficiency of the device, it has been studied to use phosphorescent light emission instead of fluorescent light. However, even if phosphorescence is used, the present situation is that sufficient luminous efficiency has not been obtained yet.
これまでに開発された燐光発光性分子を用いた有機電界発光素子の多くは、発光層の材料(ホスト材料)として、カルバゾリル基を含む材料を用いることを特徴としており、例えば、非特許文献1ではホスト材料として以下に示すビフェニル誘導体を用いている。
そこで、近年、再結合領域を発光層に集中させる目的で、正孔輸送性と電子輸送性を兼ね備えたホスト材料が提案され、特許文献1には、有機電界発光素子に、以下に示す化合物を用いることが記載されている。
また、特許文献2には、有機電界発光素子の材料として、以下に示す化合物などを用いることが提案されている。
また、特許文献2及び特許文献3には、有機電界発光素子の材料として、以下に示す化合物などを用いることが提案されている。
また、特許文献2及び特許文献4には、有機電界発光素子の材料として、以下に示す化合物などを用いることが提案されている。
本発明は、優れた正孔輸送性と電子輸送性を併せ持ち、優れた電気的酸化還元耐久性と高い三重項励起準位を有する有機化合物及び電荷輸送材料と、この有機化合物を用いた、高い発光効率と高い駆動安定性を有する有機電界発光素子を提供することを課題とする。 The present invention has an excellent hole transporting property and electron transporting property, and has an excellent electrical redox durability and a high triplet excited level, an organic compound and a charge transporting material, and a high It is an object of the present invention to provide an organic electroluminescence device having luminous efficiency and high driving stability.
本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構造を有する有機化合物が、優れた正孔輸送性と電子輸送性を併せ持ち、優れた電気的酸化還元耐久性と高い三重項励起準位を有するため、有機電界発光素子に用いると高い発光効率かつ高い駆動安定性を示すことを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies, the present inventors have found that an organic compound having the following structure has excellent hole transportability and electron transportability, and has excellent electrical redox durability and high triplet excitation level. The present inventors have found that when used in an organic electroluminescence device, they exhibit high luminous efficiency and high driving stability, and have reached the present invention.
即ち、本発明の要旨は、下記式(I)で表される有機化合物であって、下記式(I)の部分構造である下記式(I’)が、下記式(III−1)で表される有機化合物(請求項1)、に存する。
本発明の別の要旨は、この有機化合物を含有することを特徴とする電荷輸送材料(請求項6)、に存する。
本発明の更に別の要旨は、基板上に、陽極、陰極、及びこれら両極間に設けられた有機発光層を有する有機電界発光素子において、該陽極と陰極との間に、この有機化合物を含有してなる層を有することを特徴とする有機電界発光素子(請求項7)、に存する。
Q1及びQ2は、直接結合又は下記(1)から選ばれる連結基を表す。Q1及びQ2は同一であっても異なっていても良い。
Cz1、Cz2、Q1、Q2、環B1及び環B2は、それぞれ下記(2)から選ばれる置換基を有していても良い。)
(1) ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環の、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の2価の連結基、或いは、それらが複数個連結されて形成された2価の連結基
(2) アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基
Another subject matter of the present invention resides in a charge transporting material (claim 6 ) characterized by containing this organic compound.
Still another subject matter of the present invention is an organic electroluminescent device having an anode, a cathode, and an organic light emitting layer provided between both electrodes on a substrate, and the organic compound is contained between the anode and the cathode. The present invention resides in an organic electroluminescent element having a layer formed as described above (claim 7 ).
Q 1 and Q 2 represent a direct bond or a linking group selected from the following (1). Q 1 and Q 2 may be the same or different.
Cz 1 , Cz 2 , Q 1 , Q 2 , Ring B 1 and Ring B 2 may each have a substituent selected from the following (2). )
(1) Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, 6-membered monocyclic ring or 2-5 condensed ring Or a divalent linking group formed by linking a plurality of them (2) alkyl group, aromatic hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group Group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic heterocyclic group
本発明において、上記式(I)は、下記式(I−1)〜(I−3)の何れかであることが好ましい(請求項2〜4)。
環A1及び環A2は、それぞれ下記(2)から選ばれる置換基を有していても良いベンゼン環である。
Cz1、Cz2、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。)
Zは、Cz1及びCz2上の窒素原子同士を共役可能とする下記(1)から選ばれる連結基を表す。Zは下記(2)から選ばれる置換基を有していても良い。
Cz1、Cz2、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。)
(1) ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環の、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の2価の連結基、或いは、それらが複数個連結されて形成された2価の連結基
(2) アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基
Ring A 1 and ring A 2 are each a benzene ring which may have a substituent selected from the following (2) .
Cz 1 , Cz 2 , ring B 1 and ring B 2 are as defined in formula (I). )
Z represents a linking group selected from the following (1) capable of conjugating nitrogen atoms on Cz 1 and Cz 2 . Z may have a substituent selected from the following (2) .
Cz 1 , Cz 2 , ring B 1 and ring B 2 are as defined in formula (I). )
(1) Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, 6-membered monocyclic ring or 2-5 condensed ring Or a divalent linking group formed by linking a plurality of them.
(2) alkyl group, aromatic hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic Heterocyclic group
また、本発明の有機化合物の分子中に存在する全てのカルバゾリル基は下記式(II)で表されるN−カルバゾリル基であることが好ましい(請求項5)。
本発明の有機化合物は、高い三重項励起順位を有し、優れた電荷輸送性(正孔輸送性、電子輸送性)、電気的酸化還元耐久性を有する。このため、この有機化合物を用いた有機電界発光素子によれば、高輝度・高効率で発光させることが可能となり、かつ素子の安定性、特に駆動安定性が向上し、長寿命化する。 The organic compound of the present invention has a high triplet excitation order, excellent charge transportability (hole transportability, electron transportability), and electrical redox durability. For this reason, according to the organic electroluminescent element using this organic compound, it is possible to emit light with high luminance and high efficiency, and the stability of the element, particularly the driving stability, is improved and the life is extended.
本発明の有機化合物を用いた有機電界発光素子は、フラットパネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ用や壁掛けテレビ)、車載表示素子、携帯電話表示や面発光体としての特徴を生かした光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考えられ、その技術的価値は大きいものである。 The organic electroluminescent element using the organic compound of the present invention is a light source (for example, a copy) that takes advantage of the characteristics of a flat panel display (for example, for an OA computer or a wall-mounted television), an in-vehicle display element, a mobile phone display or a surface light emitter. It can be applied to machine light sources, back light sources for liquid crystal displays and instruments, display panels, and sign lamps, and its technical value is great.
なお、本発明の有機化合物は、本質的に優れた酸化還元安定性を有することから、有機電界発光素子に限らず、電子写真感光体に利用することも有用である。
また、本発明の有機化合物は、電荷輸送材料用としてだけでなく、各種発光材料用、太陽電池材料用、バッテリー材料(電解液、電極、分離膜、安定剤など)用、医療用、塗料材料用、コーティング材料用、有機半導体材料用、トイレタリー材料用、帯電防止材料用、熱電素子材料用などにおいても有用である。
In addition, since the organic compound of the present invention has essentially excellent redox stability, it is useful not only for organic electroluminescence devices but also for electrophotographic photoreceptors.
The organic compound of the present invention is not only used for charge transport materials, but also for various light emitting materials, for solar cell materials, for battery materials (electrolytes, electrodes, separation membranes, stabilizers, etc.), medical use, and paint materials. It is also useful for coating materials, coating materials, organic semiconductor materials, toiletry materials, antistatic materials, thermoelectric element materials, and the like.
また、本発明の電荷輸送材料は、優れた成膜性、電荷輸送性、発光特性、耐熱性から、素子の層構成に合わせて、正孔注入材料、正孔輸送材料、発光材料、ホスト材料、電子注入材料、電子輸送材料などとしても適用可能である。 In addition, the charge transport material of the present invention has a hole injection material, a hole transport material, a light emitting material, and a host material in accordance with the layer structure of the element because of excellent film forming properties, charge transport properties, light emitting characteristics, and heat resistance. It can also be applied as an electron injection material, an electron transport material, and the like.
以下に本発明の有機化合物、電荷輸送材料及び有機電界発光素子の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を超えない限り、これらの内容に特定されない。 Embodiments of an organic compound, a charge transport material, and an organic electroluminescent element of the present invention will be described in detail below, but the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention. The present invention is not limited to these contents unless it exceeds the gist.
〔有機化合物〕
本発明の有機化合物は、下記式(I)で表されるものである。
Q1及びQ2は、直接結合又は任意の連結基を表す。Q1及びQ2は同一であっても異なっていても良い。
Cz1、Cz2、Q1、Q2、環B1及び環B2は、それぞれ置換基を有していても良い。)
[Organic compounds]
The organic compound of the present invention is represented by the following formula (I).
Q 1 and Q 2 represent a direct bond or an arbitrary linking group. Q 1 and Q 2 may be the same or different.
Cz 1 , Cz 2 , Q 1 , Q 2 , ring B 1 and ring B 2 may each have a substituent. )
[1]構造上の特徴
上記式(I)で表される本発明の有機化合物は、優れた酸化還元耐久性を有し、電子輸送を主として担う部分と、正孔輸送を主として担う部分とがバランス良く存在することを特徴とする。
[1] Structural features The organic compound of the present invention represented by the above formula (I) has excellent oxidation-reduction durability, and a part mainly responsible for electron transport and a part mainly responsible for hole transport. It is characterized by being well-balanced.
本発明の有機化合物中の電子輸送を主として担う部分である環B1−環B2は、環B2のN原子に水素原子又は置換基が結合しておらず、環B1、環B2の間での立体障害が小さいため、平面性の高いビピリジル骨格を形成する。このため、環B1−環B2上に十分にLUMOが非局在化するため、優れた電子輸送能を有し、更に、基底状態と一電子還元された状態との間の構造変化が小さいため、一電子還元されたときの耐久性に優れる。 Ring B 1 is mainly responsible moiety an electron-transporting organic compound in the present invention - Ring B 2 is a hydrogen atom or a substituent group at the N-atom of the ring B 2 is not attached, the ring B 1, ring B 2 Since the steric hindrance between them is small, a bipyridyl skeleton with high planarity is formed. For this reason, since LUMO is sufficiently delocalized on ring B 1 -ring B 2, it has excellent electron transport ability, and furthermore, there is a structural change between the ground state and the one-electron reduced state. Since it is small, it has excellent durability when it is reduced by one electron.
本発明の有機化合物はこのような特性を有するため、有機電界発光素子としたときの素子駆動電圧が低減され、更に素子駆動安定性が向上する。 Since the organic compound of the present invention has such characteristics, the element driving voltage when an organic electroluminescent element is formed is reduced, and the element driving stability is further improved.
また、本発明の有機化合物は、正孔輸送を主として担う部分として、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−のように、カルバゾリル基が2以上存在するため、優れた正孔輸送能を有することから、有機電界発光素子としたときの素子駆動電圧が低減され、正孔と電子が発光層中で再結合を起こすために必要な正負電荷の供給バランスを取ることが容易になる。 Moreover, since the organic compound of the present invention has two or more carbazolyl groups such as Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2- as a part mainly responsible for hole transport, it has excellent hole transport ability. Therefore, the device driving voltage when an organic electroluminescent device is formed is reduced, and it becomes easy to balance supply of positive and negative charges necessary for causing recombination of holes and electrons in the light emitting layer.
[2]式(I)中の構成要素
〈環B1及び環B2〉
環B1及び環B2はピリジン環であり、互いに独立にCz1−Q1−或いはCz2−Q2−以外にも任意の置換基を有していても良い(なお、環B2は必ずしもCz2−Q2−が置換しているものではない)。
[2] The components in the formula (I) <rings B 1 and ring B 2>
Ring B 1 and Ring B 2 are pyridine rings, and may have any substituent other than Cz 1 -Q 1 -or Cz 2 -Q 2- independently of each other (note that ring B 2 is necessarily Cz 2 -Q 2 - are not intended to be substituted).
式(I)の部分構造である、下記式(I’)としては、下記式(III−1)、(III−2)、又は(III−3)があるが、これらのうち、LUMOが非局在化している点から、式(III−1)及び式(III−2)が好ましく、平面性が高く、電子輸送能及び還元耐久性に優れることから、式(III−1)がより好ましい。
環B1及び/又は環B2が有しても良い置換基としては、例えば、アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基等が挙げられ、好ましくはアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基、より好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環、カルバゾール環などの、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の1価の基、或いは、それらが複数個連結されて形成された1価の基(例えば、ビフェニル基、ターフェニル基など)であり、更に好ましくは、フェニル基、4−ビフェニル基、3−カルバゾリルフェニル基、4−カルバゾリルフェニル基、N−カルバゾリル基である。 Examples of the substituent that the ring B 1 and / or the ring B 2 may have include, for example, an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, an acyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, and an alkoxycarbonyl group. , Aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic heterocyclic group and the like, preferably alkyl group, aromatic hydrocarbon group, aromatic heterocyclic group, more preferably benzene ring , Naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, carbazole ring, etc. A monovalent group or a monovalent group formed by linking a plurality of them (for example, a biphenyl group) A terphenyl, phenyl group), more preferably a phenyl group, a 4-biphenyl group, 3-carbazolylphenyl group, 4-carbazolylphenyl group, an N- carbazolyl group.
環B1及び/又は環B2が置換基を有する場合、もう一方のピリジン環と直接結合している炭素原子のメタ位又はパラ位に置換基を有することが好ましい。例えば、環B2が置換基を有する場合には、4位、5位、6位の何れかに置換基を有することが好ましい。 When ring B 1 and / or ring B 2 has a substituent, it is preferable to have a substituent at the meta or para position of the carbon atom directly bonded to the other pyridine ring. For example, when ring B 2 has a substituent, the ring B 2 preferably has a substituent at any of the 4-position, 5-position, and 6-position.
即ち、環B1及び環B2には、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−も含め、それぞれ最大で合計5つの置換基が置換可能であるが、もう一方のピリジン環と直接結合している炭素原子のオルト位に置換基を有する場合、置換基を有さない(水素原子を有する)場合に比べ、立体障害が大きく、電子輸送能及び還元耐久性が低下するため、環B1及び環B2に、もう一方のピリジン環と直接結合している炭素原子のオルト位に置換基を有さないことが好ましい。 That is, ring B 1 and ring B 2 can be substituted with a maximum of 5 substituents including Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2- , respectively, but directly with the other pyridine ring. When there is a substituent at the ortho position of the bonded carbon atom, the steric hindrance is larger and the electron transporting ability and reduction durability are lower than when there is no substituent (having a hydrogen atom). It is preferable that B 1 and ring B 2 have no substituent at the ortho position of the carbon atom directly bonded to the other pyridine ring.
ただし、環B1及び環B2は、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−以外に置換基を有さないこと、或いは、環B1及び/又は環B2がフェニル基、3−カルバゾリルフェニル基を置換基として有することが好ましく、最も好ましくは、環B1及び環B2がCz1−Q1−及びCz2−Q2−以外に置換基を有さないことである。 However, ring B 1 and ring B 2 have no substituent other than Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2- , or ring B 1 and / or ring B 2 are phenyl groups, 3 -It preferably has a carbazolylphenyl group as a substituent, and most preferably, ring B 1 and ring B 2 have no substituent other than Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2-. is there.
即ち、環B1及び/又は環B2に、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−以外の置換基を有する場合、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−のみしか置換基を有さない場合に比べ、一電子還元された際に、負電荷が遮蔽されて電子輸送能が低下するため、環B1及び/又は環B2に、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−以外に置換基を有さないこと、特に、環B1及び環B2がCz1−Q1−及びCz2−Q2−以外に置換基を有さないことが好ましい。 That is, in the ring B 1 and / or ring B 2, Cz 1 -Q 1 - case of having a substituent other than, Cz 1 -Q 1 - - and Cz 2 -Q 2 and Cz 2 -Q 2 - only only substituted Compared to the case without a group, when one electron is reduced, the negative charge is shielded and the electron transport ability is lowered, so that Cz 1 -Q 1 -and Cz are added to ring B 1 and / or ring B 2. 2 -Q 2 - that no substituent in addition to, in particular, rings B 1 and ring B 2 is Cz 1 -Q 1 - preferably has no substituent other than - and Cz 2 -Q 2.
〈Cz1及びCz2〉
Cz1及びCz2は、それぞれカルバゾリル基を表す。
Cz1及びCz2は、同一であっても異なっていても良い。
Cz1及びCz2としては、N−カルバゾリル基、1−カルバゾリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基が挙げられる。高い三重項励起準位、優れた電気化学的安定性の観点から、N−カルバゾリル基又は2−カルバゾリル基が好ましく、N−カルバゾリル基が最も好ましい。
<Cz 1 and Cz 2 >
Cz 1 and Cz 2 each represent a carbazolyl group.
Cz 1 and Cz 2 may be the same or different.
Examples of Cz 1 and Cz 2 include an N-carbazolyl group, 1-carbazolyl group, 2-carbazolyl group, 3-carbazolyl group, and 4-carbazolyl group. From the viewpoint of a high triplet excited level and excellent electrochemical stability, an N-carbazolyl group or 2-carbazolyl group is preferable, and an N-carbazolyl group is most preferable.
式(I)におけるCz1及びCz2がN−カルバゾリル基である場合の式(I)を、下記式(I−4)に示す。
Cz1及びCz2は、各々独立に、任意の置換基を有していても良い。
該置換基として好ましくは、アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基であり、より好ましくはアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基である。
Cz 1 and Cz 2 may each independently have an arbitrary substituent.
The substituent is preferably an alkyl group, aromatic hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino. Group, an aromatic heterocyclic group, more preferably an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or an aromatic heterocyclic group.
高い三重項励起準位の観点、電荷分布の偏りに伴う電気的耐性の低下を避ける観点から、この置換基は、好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環などの、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の1価の基、或いは、それらが複数個連結されて形成された1価の基(例えば、ビフェニレニル基、ターフェニレニル基など)である。 From the viewpoint of a high triplet excited level and a viewpoint of avoiding a decrease in electrical resistance due to a bias in charge distribution, this substituent is preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring. , A pyrene ring, a benzpyrene ring, a chrysene ring, a triphenylene ring, a fluoranthene ring or the like, a monovalent group derived from a 6-membered monocyclic ring or a 2-5 condensed ring, or a plurality of these 1 linked groups A valent group (for example, biphenylenyl group, terphenylenyl group, etc.).
Cz1及びCz2それぞれの置換基は、合計で分子量500以下が好ましく、250以下が更に好ましい。最も好ましくはCz1及びCz2は無置換であることである。 Each of the substituents of Cz 1 and Cz 2 has a total molecular weight of preferably 500 or less, and more preferably 250 or less. Most preferably Cz 1 and Cz 2 are unsubstituted.
尚、本発明の有機化合物は、分子中に存在する全てのカルバゾリル基が下記式(II)で表されるN−カルバゾリル基であることが好ましい。
〈Q1及びQ2〉
Q1及びQ2は、直接結合或いは任意の連結基を表す。
Q1及びQ2は同一であっても異なっていても良い。
<Q 1 and Q 2>
Q 1 and Q 2 represent a direct bond or an arbitrary linking group.
Q 1 and Q 2 may be the same or different.
任意の連結基としては、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環などの、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の2価の連結基、或いは、それらが複数個連結されて形成された2価の連結基(例えば、ビフェニレン基、ターフェニレン基など)が好ましく挙げられる。Q1及びQ2として、好ましくは、直接結合又は、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基などのベンゼン環を1〜8個連結してなる2価の連結基である。 As an arbitrary linking group, a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, etc. Preferred are divalent linking groups derived from ˜5 condensed rings, or divalent linking groups formed by linking a plurality of them (for example, biphenylene group, terphenylene group, etc.). Q 1 and Q 2 are preferably a direct bond or a divalent linking group formed by linking 1 to 8 benzene rings such as a phenylene group, a biphenylene group, or a terphenylene group.
Q1及びQ2が任意の連結基である場合、Q1及びQ2は、各々独立に、任意の置換基を有していても良く、該置換基としては好ましくは、アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基であり、より好ましくはアルキル基、芳香族炭化水素基、芳香族複素環基であり、特に好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環などの、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の1価の基、或いは、それらが複数個連結されて形成された1価の基(例えば、ビフェニレニル基、ターフェニレニル基など)である。 When Q 1 and Q 2 are arbitrary linking groups, Q 1 and Q 2 may each independently have an arbitrary substituent, and the substituent is preferably an alkyl group, aromatic Hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic heterocyclic group, more preferably Is an alkyl group, an aromatic hydrocarbon group, or an aromatic heterocyclic group, and particularly preferably a benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene A monovalent group derived from a 6-membered monocyclic ring or a 2-5 condensed ring, such as a ring or a fluoranthene ring, or a combination thereof. It is a monovalent group (for example, biphenylenyl group, terphenylenyl group, etc.) formed by connecting several.
Q1及びQ2は、それぞれ、分子量が1000以下であることが好ましく、500以下であることが更に好ましい。 Q 1 and Q 2 each preferably have a molecular weight of 1000 or less, and more preferably 500 or less.
Q1及びQ2は、特に、それぞれ、直接結合又は−(Ph)p−であることが好ましい。ここで、Phは置換基を有していても良いフェニレン基を表す。また、pは1〜8の整数を表し、好ましくは1〜3の整数である。フェニレン基の置換基としては、上記Q1及びQ2の置換基として例示したものと同様である。
尚、式(I)において、Q2は、環B1、環B2、Q1及びCz1のいずれに連結しても良いことを示す。
Q 1 and Q 2 are particularly preferably each a direct bond or — (Ph) p —. Here, Ph represents a phenylene group which may have a substituent. Moreover, p represents the integer of 1-8, Preferably it is an integer of 1-3. Examples of the substituent for the phenylene group are the same as those exemplified as the substituent for Q 1 and Q 2 above.
In the formula (I), Q 2 may be connected to any of ring B 1 , ring B 2 , Q 1 and Cz 1 .
〈Cz1−Q1−及びCz2−Q2−〉
Cz1、Cz2、Q1及びQ2については前述したが、Cz1とQ1及びCz2とQ2の好ましい組み合わせについて以下に説明する。
Cz1−Q1−及びCz2−Q2−の好ましい態様としては、次の[1]〜[3]が挙げられる。
<Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2- >
Although Cz 1 , Cz 2 , Q 1 and Q 2 have been described above, preferred combinations of Cz 1 and Q 1 and Cz 2 and Q 2 will be described below.
Preferable embodiments of Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2- include the following [1] to [3].
[1] Cz1−Q1−及びCz2−Q2−は、それぞれ下記式(IV−1)で表されることが好ましい。以下、Cz1−Q1−及びCz2−Q2−を総称して、Cz−Q−という。
環Aは、ベンゼン環を表す。環Aは置換基を有していても良い。
G及びG’は、それぞれ直接結合或いは任意の連結基を表す。G及びG’は同一であっても異なっていても良い。G及びG’は置換基を有していても良い。
[1] It is preferable that Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2 -are each represented by the following formula (IV-1). Hereinafter, Cz 1 -Q 1 - and Cz 2 -Q 2 - are collectively, Cz-Q-called.
Ring A represents a benzene ring. Ring A may have a substituent.
G and G ′ each represent a direct bond or an arbitrary linking group. G and G ′ may be the same or different. G and G ′ may have a substituent.
Cz−Q−が式(IV−1)で表されること、即ち、正孔輸送を主として担う部分(カルバゾリル基)と電子輸送を主として担う部分(ビピリジル骨格)がベンゼン環を介してメタ位で結合することにより、ベンゼン環の有する優れた耐熱性、優れた電気化学的安定性、高い三重項励起準位によって、本発明の有機化合物の特長である優れた電気化学的安定性、優れた耐熱性、高い三重項励起準位が損なわれないこと、また、m−連結型のベンゼン環は、電子受容性と電子供与性の両方を併せ持つため、カルバゾリル基が酸化された場合には、必要に応じて正電荷の一部を受容し、環B1,B2が還元された場合には、必要に応じて負電荷の一部を受容することができるという作用機構で、本発明の有機化合物の酸化還元耐久性を更に向上させるという効果が奏される。 That Cz-Q- is represented by the formula (IV-1), that is, a part mainly responsible for hole transport (carbazolyl group) and a part mainly responsible for electron transport (bipyridyl skeleton) are in a meta position via a benzene ring. By combining, the excellent heat resistance of the benzene ring, excellent electrochemical stability, high triplet excitation level, excellent electrochemical stability, excellent heat resistance, which are the characteristics of the organic compound of the present invention The high triplet excited level is not impaired, and the m-linked benzene ring has both electron accepting properties and electron donating properties. Therefore, it is necessary when the carbazolyl group is oxidized. Accordingly, the organic compound of the present invention has a mechanism of accepting a part of the positive charge and accepting a part of the negative charge as necessary when the rings B 1 and B 2 are reduced. Further improved redox durability The effect is achieved that that.
式(IV−1)におけるG及びG’は、式(I)におけるQの一部分であり、好ましい例及び有しても良い置換基の例は、式(I)におけるQ1,Q2について前述したものと同様である。 G and G ′ in the formula (IV-1) are a part of Q in the formula (I). Preferred examples and examples of the substituents that may be included are the same as those described above for Q 1 and Q 2 in the formula (I). It is the same as what I did.
式(IV−1)における環Aは、式(I)におけるQ1,Q2の一部分であり、有しても良い置換基の例は、式(I)におけるQ1,Q2について前述したものと同様である。 Ring A in formula (IV-1) is a part of Q 1 and Q 2 in formula (I), and examples of substituents that may be included are those described above for Q 1 and Q 2 in formula (I). It is the same as that.
式(IV−1)で表される部分構造の分子量としては、好ましくは2000以下、更に好ましくは1000以下である。 The molecular weight of the partial structure represented by the formula (IV-1) is preferably 2000 or less, more preferably 1000 or less.
Cz1−Q1−及びCz2−Q2−が上記式(IV−1)で表される場合、本発明の有機化合物は、下記式(I−1)であることが好ましい。
環A1及び環A2は、式(IV−1)の環Aと同義であり、ベンゼン環を表す。環A1及び環A2は、それぞれ置換基を有していても良い。
Cz1、Cz2、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。)
Cz 1 -Q 1 - and Cz 2 -Q 2 - If is represented by the formula (IV-1), an organic compound of the present invention is preferably the following formula (I-1).
Ring A 1 and ring A 2 have the same meaning as ring A in formula (IV-1) and represent a benzene ring. Ring A 1 and ring A 2 may each have a substituent.
Cz 1 , Cz 2 , ring B 1 and ring B 2 are as defined in formula (I). )
[2] Cz1−Q1−及びCz2−Q2−は、結合して、下記式(IV−2)で表される部分構造となることが好ましい。
G5は、直接結合又は任意の連結基を表す。
Zは、Cz1及びCz2上の窒素原子同士を共役可能とする任意の連結基を表す。
G5及びZは、それぞれ置換基を有していても良い。)
[2] It is preferable that Cz 1 -Q 1 -and Cz 2 -Q 2 -are bonded to form a partial structure represented by the following formula (IV-2).
G 5 represents a direct bond or an arbitrary linking group.
Z represents an optional linking group that allows conjugation of nitrogen atoms to each other on Cz 1 and Cz 2.
G 5 and Z may each have a substituent. )
Cz1及びCz2は上記式(IV−2)で表される、即ち、連結基Zを介して二つのカルバゾリル基上の窒素原子同士が共役可能であることが重要である。 Cz 1 and Cz 2 are represented by the above formula (IV-2), that is, it is important that nitrogen atoms on two carbazolyl groups can be conjugated via a linking group Z.
即ち、同一の芳香族炭化水素基(この芳香族炭化水素基には、複数の環が連結されたもの(例えば、ビフェニル基)を含む)上に複数のカルバゾリル基が連結されている場合、互いの窒素原子同士が非共役であると、電気的酸化を受けたとき、該芳香族炭化水素基上に過剰の正電荷が集中し、或いは、カルバゾリル基のN,1,3,6,8−位の少なくとも一カ所への正電荷の局在化が強まり、該電気的酸化に対する耐久性が著しく低下してしまうため、好ましくない。 That is, when a plurality of carbazolyl groups are connected to the same aromatic hydrocarbon group (including those having a plurality of rings connected to this aromatic hydrocarbon group (for example, a biphenyl group)), If the nitrogen atoms of the N atom are non-conjugated, excessive positive charges are concentrated on the aromatic hydrocarbon group when subjected to electrical oxidation, or the N, 1,3,6,8- of the carbazolyl group This is not preferable because the localization of the positive charge at at least one of the positions increases and the durability against the electric oxidation is remarkably lowered.
他方、同一の芳香族炭化水素基(この芳香族炭化水素基には、複数の環が連結されたもの(例えば、ビフェニル基)を含む)上に2つのカルバゾリル基が連結されている場合、互いの窒素原子同士が共役可能であると、該芳香族炭化水素基及び2つのカルバゾリル基上に正電荷が比較的均等に分布し、一電子酸化されたときの耐久性に優れるため、好ましい。 On the other hand, when two carbazolyl groups are connected on the same aromatic hydrocarbon group (this aromatic hydrocarbon group includes a group in which a plurality of rings are connected (for example, a biphenyl group)), It is preferable that the nitrogen atoms can be conjugated with each other because positive charges are relatively evenly distributed on the aromatic hydrocarbon group and the two carbazolyl groups and are excellent in durability when subjected to one-electron oxidation.
ここで、窒素原子同士が共役可能であるとは、窒素原子同士が、
連結基Z上には、Cz1及びCz2を含めて、好ましくは、合計で2〜5つ、より好ましくは2又は4つ、最も好ましくは2つである。 On the linking group Z, including Cz 1 and Cz 2 , the total number is preferably 2 to 5, more preferably 2 or 4, and most preferably 2.
式(IV−1)におけるZは、式(I)におけるQ1,Q2の一部分であるので、具体例及び有しても良い置換基の例は、式(I)におけるQ1,Q2について前述したものと同様である。但し、ZはCz1及びCz2上の窒素原子同士を共役可能とする任意の連結基である。 Since Z in formula (IV-1) is a part of Q 1 and Q 2 in formula (I), specific examples and examples of substituents that may be included are Q 1 and Q 2 in formula (I). Is the same as described above. However, Z is any linking group that allows conjugation of nitrogen atoms to each other on Cz 1 and Cz 2.
Zを含めた部分構造式(IV−2)としては以下のものが挙げられる。 Examples of the partial structural formula (IV-2) including Z include the following.
上記例示のうち、中でも、V−1,2,4〜15,17〜21,27,28がより好ましく、V−1,6〜9,11〜15が更に好ましく、V−1が最も好ましい。 Among the above examples, V-1, 2, 4-15, 17-21, 27, 28 are more preferable, V-1, 6-9, 11-15 are more preferable, and V-1 is most preferable.
式(IV−2)におけるG5は、式(I)におけるQ1,Q2の一部分であり、好ましい例及び有しても良い置換基の例は、式(I)におけるQ1,Q2について前述したものと同様である。 G 5 in formula (IV-2) is a part of Q 1 and Q 2 in formula (I). Preferred examples and examples of substituents that may be included are Q 1 and Q 2 in formula (I). Is the same as described above.
なお、式(IV−2)で表される部分構造の分子量としては、好ましくは3000以下、更に好ましくは1500以下である。 The molecular weight of the partial structure represented by the formula (IV-2) is preferably 3000 or less, and more preferably 1500 or less.
Cz1−Q1−及びCz2−Q2−が上記(IV−2)で表される場合、本発明の有機化合物は下記式(I−2)で表されることが好ましい。
Zは、上記式(IV−2)のZと同義であり、Cz1及びCz2上の窒素原子同士を共役可能とする任意の連結基を表す。Zは置換基を有していても良い。
Cz1、Cz2、Q1、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。)
Cz 1 -Q 1 - and Cz 2 -Q 2 - If is represented by (IV-2), organic compounds of the present invention is preferably represented by the following formula (I-2).
Z is synonymous with Z in the above formula (IV-2), and represents an arbitrary linking group that enables conjugation of nitrogen atoms on Cz 1 and Cz 2 to each other. Z may have a substituent.
Cz 1 , Cz 2 , Q 1 , ring B 1 and ring B 2 are as defined in formula (I). )
[3] Cz1−Q1−及びCz2−Q2−は、それぞれ環B1及びB2に直接結合することが好ましい。
この場合、本発明の有機化合物は、下記式(I−3)で表されることが、一電子酸化されたとき、正電荷がより広く分布するため、より優れた正孔輸送能を有し、ビピリジル骨格の優れた電子輸送能とのバランスを取ることが容易になる点で好ましい。
In this case, since the organic compound of the present invention is represented by the following formula (I-3), when one-electron oxidation is performed, the positive charge is more widely distributed, and thus has an excellent hole transport ability. The bipyridyl skeleton is preferable because it is easy to balance the excellent electron transport ability.
(式中、Cz1、Cz2、Q1、Q2、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。) (In the formula, Cz 1 , Cz 2 , Q 1 , Q 2 , ring B 1 and ring B 2 have the same meanings as in formula (I).)
[3]分子量
本発明の有機化合物の分子量は、通常4000以下、好ましくは3000以下、より好ましくは2000以下であり、また通常200以上、好ましくは300以上、より好ましくは400以上である。
本発明の有機化合物の分子量がこの上限値を超えると、昇華性が著しく低下して電界発光素子を制作する際に蒸着法を用いる場合において支障を来したり、不純物の高分子量化によって精製が困難となる場合があり、またこの下限値を下回ると、ガラス転移温度及び、融点、気化温度などが低下するため、耐熱性が著しく損なわれるおそれがある。
[3] Molecular Weight The molecular weight of the organic compound of the present invention is usually 4000 or less, preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and usually 200 or more, preferably 300 or more, more preferably 400 or more.
When the molecular weight of the organic compound of the present invention exceeds this upper limit, the sublimation property is remarkably lowered, which may cause trouble in the case of using an evaporation method when producing an electroluminescent device, or purification by increasing the molecular weight of impurities. If the lower limit is not reached, the glass transition temperature, the melting point, the vaporization temperature, and the like are lowered, and the heat resistance may be significantly impaired.
[4]物性
本発明の有機化合物は、通常50℃以上のガラス転移温度を有するが、有機電界発光素子に使用する際には、その耐熱性の観点から、ガラス転移温度は90℃以上であることが好ましく、110℃以上であることが更に好ましい。ガラス転移温度の上限は通常400℃程度である。
本発明の有機化合物は、常圧下で通常800℃以下の気化温度を有するが、有機電界発光素子に使用する際には、その蒸着製膜工程の安定性の観点から、気化温度は700℃以下であることが好ましく、600℃以下であることが更に好ましい。気化温度の下限は通常300℃程度である。
本発明の有機化合物は、通常100℃以上の融点を有するが、有機電界発光素子に使用する際には、その耐熱性の観点から、融点は150℃以上であることが好ましく、200℃以上であることが更に好ましい。融点の上限は通常500℃程度である。
[4] Physical Properties The organic compound of the present invention usually has a glass transition temperature of 50 ° C. or higher, but when used in an organic electroluminescent device, the glass transition temperature is 90 ° C. or higher from the viewpoint of heat resistance. The temperature is preferably 110 ° C. or higher. The upper limit of the glass transition temperature is usually about 400 ° C.
The organic compound of the present invention usually has a vaporization temperature of 800 ° C. or lower under normal pressure. However, when used in an organic electroluminescent device, the vaporization temperature is 700 ° C. or lower from the viewpoint of the stability of the vapor deposition process. It is preferable that it is 600 degreeC or less. The lower limit of the vaporization temperature is usually about 300 ° C.
The organic compound of the present invention usually has a melting point of 100 ° C. or higher, but when used in an organic electroluminescent device, the melting point is preferably 150 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or higher, from the viewpoint of heat resistance. More preferably it is. The upper limit of the melting point is usually about 500 ° C.
[5]具体例
以下に、本発明の有機化合物として好ましい具体的な例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の例示構造式中、−N−Czは、N−カルバゾリル基を示す。
[5] Specific Examples Specific examples preferable as the organic compound of the present invention are shown below, but the present invention is not limited thereto. In the following exemplary structural formulas, —N—Cz represents an N-carbazolyl group.
[6]合成法
本発明の有機化合物は、目的とする化合物の構造に応じて原料を選択し、公知の手法を用いて合成することができる。
[6] Synthesis Method The organic compound of the present invention can be synthesized using a known method by selecting raw materials according to the structure of the target compound.
(1) まず、直接結合された2つのピリジン環(ビピリジル骨格)の導入方法としては、次のA)ないしE)に記載の方法を採用することができる。 (1) First, as a method for introducing two directly bonded pyridine rings (bipyridyl skeleton), the following methods A) to E) can be employed.
A)Synthesis,1-24;1976やその引用文献などで開示されている、アルデヒドとピリジルアセチリドとを、硫酸などの強酸存在下で酢酸、アルコール、ニトロベンゼンなどの芳香族溶媒などの単独又は混合溶媒中で反応させて、或いは水酸化ナトリウムなどの強塩基存在下でアルコール及び/又は水溶媒中で加熱条件下反応させて、中間体(−CH=CR−CO−)を得、これを酢酸、メタノールなどの溶媒中、加熱条件下、酸素存在下、アシルピリジニウム塩と酢酸アンモニウムを作用させて合成する方法。
B)Synthesis,1-24;1976やその引用文献、Journal of the American Chemical Society,126,4958-4971;2004、Inorganic Chemistry,42,2908-2918;2003、European Journal of Inorganic Chemistry,1019-1029;2001などで開示されている、アルデヒドとアセチリドとを、硫酸などの強酸存在下で酢酸、アルコール、ニトロベンゼンなどの芳香族溶媒などの単独又は混合溶媒中で反応させて、或いは水酸化ナトリウムなどの強塩基存在下でアルコール及び/又は水溶媒中で加熱条件下反応させて、中間体(−CH=CR−CO−)を得、これを酢酸、メタノールなどの溶媒中、加熱条件下、酸素存在下、ピリダシルピリジニウム塩と酢酸アンモニウムを作用させて合成する方法。
C)Synthesis,1-24;1976やその引用文献、Inorganic Chemistry,42,367-378;2002、Polyhedron,22,93-108;2003などで開示されている、アルデヒドと1,2−ジケトンとを、硫酸などの強酸存在下で酢酸、アルコール、ニトロベンゼンなどの芳香族溶媒などの単独又は混合溶媒中で反応させて、或いは水酸化ナトリウムなどの強塩基存在下でアルコール及び/又は水溶媒中で加熱条件下反応させて、中間体(−CH=CR−CO−)2を得、これを酢酸、メタノールなどの溶媒中、加熱条件下、酸素存在下、アシルピリジニウム塩と酢酸アンモニウムを作用させて合成する方法。
D)Journal of Organic Chemistry,67,443-449;2002、Inorganic Chemistry,42,367-378;2002などに開示されている、ハロゲン化ピリジンをパラジウム、ニッケルなどの遷移金属触媒下でジスタナン、ジボランなどと反応させて、或いはハロゲン化ピリジンをブチルリチウムなどの有機リチウム試薬と反応させた後、クロロスタナン、トリアルコキシボランなどと反応させて、有機スズ試薬、有機ホウ素試薬、有機亜鉛試薬などの有機金属試薬を得、これをパラジウム、ニッケルなどの遷移金属触媒下でハロゲン化ピリジンと反応させて合成する方法。
E)Tetrahedron,43,895-904;1987、Synthesis,321-324;1998、Organic Letters,2,803-805;2000、Journal of Organic Chemistry,67,443-449;2002などに開示されているラネーニッケル、パラジウムカーボン、ブチルリチウム、三フッ化ボロンエーテル錯体などを用いて、ピリジンを二量化する方法。 E) Tetrahedron, 43,895-904; 1987, Synthesis, 321-324; 1998, Organic Letters, 2,803-805; 2000, Journal of Organic Chemistry, 67, 443-449; 2002, etc. Raney nickel, palladium carbon, butyl lithium A method of dimerizing pyridine using a boron trifluoride ether complex or the like.
(2) 次に、カルバゾリル基の導入方法としては、その結合位置により次のような方法を採用することができる。 (2) Next, as a method for introducing a carbazolyl group, the following method can be employed depending on the bonding position.
(2−1) N−カルバゾリル基の導入方法としては、次のa)〜c)に記載の方法を採用することができる。
a)ビピリジル骨格を有する芳香族2又は2以上置換フッ化物(F−Ar−F)と、置換又は無置換のカルバゾールと水素化ナトリウム、tert−ブトキシカリウム、n−ブチルリチウムなどの強塩基とを反応させたもの(フッ素原子に対して1.1〜10当量程度)とを、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エーテル、N,N−ジメチルホルムアミドなどの溶液中で加熱還流下、1〜60時間撹拌する方法。
a) Aromatic 2 or more substituted fluoride (F-Ar-F) having a bipyridyl skeleton, a substituted or unsubstituted carbazole and a strong base such as sodium hydride, tert-butoxypotassium, n-butyllithium, etc. A method in which a reaction product (about 1.1 to 10 equivalents with respect to fluorine atoms) is stirred in a solution of tetrahydrofuran, dioxane, ether, N, N-dimethylformamide and the like for 1 to 60 hours with heating under reflux.
b)ビピリジル骨格を有する芳香族2又は2以上置換ハロゲン化物(X−Ar−X、好ましくはX=Br,I)と、置換又は無置換のカルバゾールとを、銅粉末、銅線、ハロゲン化銅(CuX(X=Cl、Br、I))、酸化銅(CuO)などの銅触媒(ハロゲン原子に対して0.1〜5当量程度)及び、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、リン酸カリウム、炭酸セシウム、tert−ブトキシナトリウムなど塩基性物質(ハロゲン原子に対して1〜10当量程度)の存在下、不活性ガス気流下、無溶媒又は、ニトロベンゼンなどの芳香族溶媒、テトラグライム、ポリエチレングリコールなどの溶媒中、20〜300℃の温度範囲で、1〜60時間撹拌混合する方法。
c)ビピリジル骨格を有する芳香族2又は3置換ハロゲン化物(X−Ar−X、好ましくはX=Cl,Br,I)と、置換又は無置換のカルバゾールとを、Pd2(dba)3(Pd=パラジウム、dba=ジベンジリデンアセトン)、Pd(dba)2、酢酸パラジウムなどの2価のパラジウム触媒と、BINAP(=2,2’-ビス(ジフェニルフォスフィノ-1,1’-ビナフチル)、トリ(tert−ブチル)フォスフィン、トリフェニルフォスフィン、1,2−ビス(ジフェニルフォスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルフォスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジフェニルフォスフィノ)ブタン、dppf(=1,1’-ビス(ジフェニルフォスフィノ)フェロセン)などのリガンド類の組合せ、或いはPd(PPh3)4(PPh3=トリフェニルフォスフィン)などの0価のパラジウム錯体、或いはPdCl2(dppf)2などのパラジウム塩化物錯体などの触媒(ハロゲン原子に対して0.001〜1当量程度)と、tert-ブトキシカリウム、tert-ブトキシナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、トリエチルアミンなどの塩基性物質(通常、ハロゲン原子に対して、1.1〜10当量)存在下、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメトキシエタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、キシレン、トルエン、トリエチルアミンなどの溶媒中、30〜200℃で1〜60時間かけて撹拌する方法。
(2−2) 2〜8−カルバゾリル基の導入方法としては、連結基Qが連結される位置に、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン原子を有するカルバゾールとアリールボレートとのカップリング反応、若しくは、ハロゲン化アリールとカルバゾリルボレートとのカップリング反応を利用可能であり、具体的には、公知のカップリング手法(「Palladium in Heterocyclic Chemistry:A guide for the Synthetic Chemist」(第二版、2002、Jie Jack Li and Gordon W.Gribble、Pergamon社)、「遷移金属が拓く有機合成 その多彩な反応形式と最新の成果」(1997年、辻二郎、化学同仁社)、「ボルハルト・ショアー現代有機化学 下」(2004年、K.P.C.Vollhardt、化学同人社))などに記載又は引用されている環同士の結合(カップリング)反応)を用いることができる。 (2-2) As a method for introducing a 2-8-carbazolyl group, a coupling reaction between a carbazole having a halogen atom such as chlorine, bromine and iodine at a position to which the linking group Q is linked, and an aryl borate, or A coupling reaction between an aryl halide and a carbazolyl borate can be used. Specifically, a known coupling method (“Palladium in Heterocyclic Chemistry: A guide for the Synthetic Chemist” (second edition, 2002, Jie Jack Li and Gordon W. Gribble, Pergamon), “Organic synthesis pioneered by transition metals, its various reaction forms and latest results” (1997, Junjiro, Kagaku Dojinsha), “Bolhardt Shore Modern Organic Chemistry (2004, KPCVollhardt, Kagaku Dojinsha)) and the like can be used.
(3) また、上述した合成手法例に限らず、本発明におけるカルバゾリル基と、ビピリジル骨格とを繋ぐ連結基(即ち、Q1,Q2)の形成には、必要に応じて、公知のカップリング手法(「Palladium in Heterocyclic Chemistry:A guide for the Synthetic Chemist」(第二版、2002、Jie Jack Li and Gordon W.Gribble、Pergamon社)、「遷移金属が拓く有機合成 その多彩な反応形式と最新の成果」(1997年、辻二郎、化学同仁社)、「ボルハルト・ショアー現代有機化学 下」(2004年、K.P.C.Vollhardt、化学同人社))などに記載又は引用されている環同士の結合(カップリング)反応)を用いることができる。 (3) In addition to the above-described synthesis method examples, the formation of a linking group (that is, Q 1 , Q 2 ) that connects the carbazolyl group and the bipyridyl skeleton in the present invention is not limited to a known cup. Ring method (“Palladium in Heterocyclic Chemistry: A guide for the Synthetic Chemist” (2nd edition, 2002, Jie Jack Li and Gordon W. Gribble, Pergamon), “Organic synthesis pioneered by transition metals. Of the rings described in or cited in "The Achievements of" (1997, Kenjiro, Kagaku Dojinsha), "Bolhard Shore Modern Organic Chemistry" (2004, KPCVollhardt, Kagaku Dojinsha)) ) Reaction) can be used.
(4) 化合物の精製方法としては、「分離精製技術ハンドブック」(1993年、(財)日本化学会編)、「化学変換法による微量成分及び難精製物質の高度分離」(1988年、(株)アイ ピー シー発行)、或いは「実験化学講座(第4版)1」(1990年、(財)日本化学会編)の「分離と精製」の項に記載の方法をはじめとし、公知の技術を利用可能である。具体的には、抽出(懸濁洗浄、煮沸洗浄、超音波洗浄、酸塩基洗浄を含む)、吸着、吸蔵、融解、晶析(溶媒からの再結晶、再沈殿を含む)、蒸留(常圧蒸留、減圧蒸留)、蒸発、昇華(常圧昇華、減圧昇華)、イオン交換、透析、濾過、限外濾過、逆浸透、圧浸透、帯域溶解、電気泳動、遠心分離、浮上分離、沈降分離、磁気分離、各種クロマトグラフィー(形状分類:カラム、ペーパー、薄層、キャピラリー。移動相分類:ガス、液体、ミセル、超臨界流体。分離機構:吸着、分配、イオン交換、分子ふるい、キレート、ゲル濾過、排除、アフィニティー。)などが挙げられる。 (4) Compound purification methods include “Separation and Purification Technology Handbook” (1993, edited by The Chemical Society of Japan), “Advanced Separation of Trace Components and Difficulty Substances by Chemical Conversion Methods” (1988, ) Issued by IPC), or the methods described in the section “Separation and purification” in “Experimental Chemistry Course (4th edition) 1” (1990, edited by The Chemical Society of Japan) Is available. Specifically, extraction (including suspension washing, boiling washing, ultrasonic washing, acid-base washing), adsorption, occlusion, melting, crystallization (including recrystallization from solvent, reprecipitation), distillation (atmospheric pressure) Distillation, vacuum distillation), evaporation, sublimation (atmospheric pressure sublimation, vacuum sublimation), ion exchange, dialysis, filtration, ultrafiltration, reverse osmosis, pressure osmosis, zone lysis, electrophoresis, centrifugation, flotation separation, sedimentation separation, Magnetic separation, various chromatography (shape classification: column, paper, thin layer, capillary. Mobile phase classification: gas, liquid, micelle, supercritical fluid. Separation mechanism: adsorption, distribution, ion exchange, molecular sieve, chelate, gel filtration , Exclusion, affinity.).
(5) 生成物の確認や純度の分析方法としては、ガスクロマトグラフ(GC)、高速液体クロマトグラフ(HPLC)、高速アミノ酸分析計(AAA)、キャピラリー電気泳動測定(CE)、サイズ排除クロマトグラフ(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)、交差分別クロマトグラフ(CFC)質量分析(MS、LC/MS,GC/MS,MS/MS)、核磁気共鳴装置(NMR(1HNMR,13CNMR))、フーリエ変換赤外分光高度計(FT−IR)、紫外可視近赤外分光高度計(UV.VIS,NIR)、電子スピン共鳴装置(ESR)、透過型電子顕微鏡(TEM−EDX)電子線マイクロアナライザー(EPMA)、金属元素分析(イオンクロマトグラフ、誘導結合プラズマ−発光分光(ICP−AES)原子吸光分析(AAS)蛍光X線分析装置(XRF))、非金属元素分析、微量成分分析(ICP−MS,GF−AAS,GD−MS)等を必要に応じ、適用可能である。 (5) Gas chromatograph (GC), high performance liquid chromatograph (HPLC), high performance amino acid analyzer (AAA), capillary electrophoresis measurement (CE), size exclusion chromatograph ( SEC), gel permeation chromatograph (GPC), cross-fractionation chromatograph (CFC) mass spectrometry (MS, LC / MS, GC / MS, MS / MS), nuclear magnetic resonance apparatus (NMR ( 1 HNMR, 13 CNMR)) , Fourier transform infrared spectrophotometer (FT-IR), ultraviolet visible near infrared spectrophotometer (UV.VIS, NIR), electron spin resonance apparatus (ESR), transmission electron microscope (TEM-EDX), electron beam microanalyzer ( EPMA), metal element analysis (ion chromatography, inductively coupled plasma-emission spectroscopy (ICP-AES) atomic absorption) Analysis (AAS) X-ray fluorescence analyzer (XRF)), non-metallic element analysis, trace component analysis (ICP-MS, GF-AAS, GD-MS) and the like can be applied as necessary.
〔電荷輸送材料〕
本発明の有機化合物は、優れた電荷輸送性を有するため、電荷輸送材料として有用である。本発明の有機化合物を含有する電荷輸送材料は、優れた成膜性、電荷輸送性、発光特性及び耐熱性を有する。
(Charge transport material)
Since the organic compound of the present invention has excellent charge transportability, it is useful as a charge transport material. The charge transport material containing the organic compound of the present invention has excellent film forming properties, charge transport properties, light emitting characteristics, and heat resistance.
〔有機電界発光素子〕
次に、上述のような本発明の有機化合物を用いる本発明の有機電界発光素子について説明する。
[Organic electroluminescence device]
Next, the organic electroluminescent element of the present invention using the organic compound of the present invention as described above will be described.
本発明の有機電界発光素子は、基板上に、陽極、陰極、及びこれら両極間に設けられた有機発光層を有する有機電界発光素子において、該陽極と陰極との間に、この有機化合物を含有してなる層を有するものであって、好ましくは本発明の有機化合物を有機発光層に含有し、特に好ましくは有機発光層において、本発明の有機化合物をホスト材料とし、このホスト材料に対して、有機金属錯体がドープされてなるものである。 The organic electroluminescent device of the present invention comprises an organic electroluminescent device having an anode, a cathode, and an organic light emitting layer provided between both electrodes on a substrate, and the organic compound is contained between the anode and the cathode. The organic compound of the present invention is preferably contained in the organic light emitting layer, and particularly preferably in the organic light emitting layer, the organic compound of the present invention is used as a host material, and the host material is The organic metal complex is doped.
本発明の有機化合物を、このように有機電界発光素子の有機発光層のホスト材料として用いる場合、1種を単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。 When using the organic compound of this invention as a host material of the organic light emitting layer of an organic electroluminescent element in this way, 1 type may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
以下に、本発明の有機電界発光素子の構造の一例について、図面を参照しながら説明するが、本発明の有機電界発光素子の構造は以下の図示のものに限定されるものではない。
図1〜3は本発明の有機電界発光素子の構造例を模式的に示す断面図であり、1は基板、2は陽極、3は正孔注入層(陽極バッファ層)、4は正孔輸送層、5は発光層、6は正孔阻止層、7は電子輸送層、8は陰極を各々表す。
Hereinafter, an example of the structure of the organic electroluminescent element of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the structure of the organic electroluminescent element of the present invention is not limited to the one shown in the drawings.
1 to 3 are cross-sectional views schematically showing an example of the structure of the organic electroluminescent device of the present invention, wherein 1 is a substrate, 2 is an anode, 3 is a hole injection layer (anode buffer layer), and 4 is a hole transport. Layers 5, 5 are light-emitting layers, 6 is a hole blocking layer, 7 is an electron transport layer, and 8 is a cathode.
(基板)
基板1は有機電界発光素子の支持体となるものであり、石英やガラスの板、金属板や金属箔、プラスチックフィルムやシートなどが用いられる。特にガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンなどの透明な合成樹脂の板又はフィルムが好ましい。合成樹脂基板を使用する場合にはガスバリア性に留意する必要がある。基板のガスバリア性が小さすぎると、基板を通過した外気により有機電界発光素子が劣化することがあるので好ましくない。このため、合成樹脂基板の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を確保する方法も好ましい方法の一つである。
(substrate)
The substrate 1 serves as a support for the organic electroluminescent element, and a quartz or glass plate, a metal plate or a metal foil, a plastic film, a sheet, or the like is used. In particular, a glass plate or a transparent synthetic resin plate or film such as polyester, polymethacrylate, polycarbonate, polysulfone or the like is preferable. When using a synthetic resin substrate, it is necessary to pay attention to gas barrier properties. If the gas barrier property of the substrate is too small, the organic electroluminescent element may be deteriorated by the outside air that has passed through the substrate, which is not preferable. For this reason, a method of providing a gas barrier property by providing a dense silicon oxide film or the like on at least one surface of the synthetic resin substrate is also a preferable method.
(陽極)
基板1上には陽極2が設けられる。陽極2は正孔輸送層4への正孔注入の役割を果たすものである。陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、インジウム−スズ複合酸化物、インジウム−亜鉛複合酸化物などの金属酸化物、ヨウ化銅などのハロゲン化金属、カーボンブラック、或いは、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子などにより構成される。陽極2は通常、スパッタリング法、真空蒸着法などにより形成されることが多い。また、銀などの金属微粒子、ヨウ化銅などの微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末などで陽極2を形成する場合には、適当なバインダー樹脂溶液中に分散させて、基板1上に塗布することにより形成することもできる。更に、導電性高分子で陽極2を形成する場合には、電解重合により基板1上に直接重合薄膜を形成したり、基板1上に導電性高分子を塗布して形成することもできる(Appl.Phys.Lett.,60巻,2711頁,1992年)。
(anode)
An anode 2 is provided on the substrate 1. The anode 2 plays a role of hole injection into the hole transport layer 4. The anode 2 is usually a metal such as aluminum, gold, silver, nickel, palladium, or platinum, a metal oxide such as indium oxide, tin oxide, zinc oxide, indium-tin composite oxide, indium-zinc composite oxide, or iodine. It is composed of a metal halide such as copper halide, carbon black, or a conductive polymer such as poly (3-methylthiophene), polypyrrole, or polyaniline. In general, the anode 2 is often formed by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. Further, when the anode 2 is formed of metal fine particles such as silver, fine particles such as copper iodide, carbon black, conductive metal oxide fine particles, and conductive polymer fine powder, It can also be formed by dispersing and coating on the substrate 1. Further, when the anode 2 is formed with a conductive polymer, a polymerized thin film can be formed directly on the substrate 1 by electrolytic polymerization, or a conductive polymer can be applied on the substrate 1 (Appl). Phys. Lett., 60, 2711, 1992).
陽極2は通常は単層構造であるが、所望により複数の材料からなる積層構造とすること
も可能である。
The anode 2 usually has a single-layer structure, but it can also have a laminated structure made of a plurality of materials if desired.
陽極2の厚みは、必要とする透明性により異なる。透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率を、通常60%以上、好ましくは80%以上とすることが望ましい。この場合、陽極の厚みは通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常1000nm以下、好ましくは500nm以下程度である。不透明でよい場合は陽極2の厚みは任意であり、所望により金属で形成して基板1を兼ねても良い。 The thickness of the anode 2 varies depending on the required transparency. When transparency is required, the visible light transmittance is usually 60% or more, preferably 80% or more. In this case, the thickness of the anode is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and usually 1000 nm or less, preferably about 500 nm or less. When opaqueness is acceptable, the thickness of the anode 2 is arbitrary, and if desired, it may be formed of metal and serve as the substrate 1.
(正孔輸送層)
図1に示す構成の素子において、陽極2の上には正孔輸送層4が設けられる。正孔輸送層の材料に要求される条件としては、陽極2からの正孔注入効率が高く、かつ、注入された正孔を効率よく輸送することができる材料であることが必要である。そのためには、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光の光に対して透明性が高く、しかも正孔移動度が大きく、更に安定性に優れ、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくいことが要求される。また、発光層5に接するために発光層5からの発光を消光したり、発光層5との間でエキサイプレックスを形成して効率を低下させないことが求められる。上記の一般的要求以外に、車載表示用の応用を考えた場合、素子には更に耐熱性が要求される。従って、ガラス転移温度として85℃以上の値を有する材料が望ましい。
(Hole transport layer)
In the element having the configuration shown in FIG. 1, a hole transport layer 4 is provided on the anode 2. As conditions required for the material of the hole transport layer, it is necessary that the material has a high hole injection efficiency from the anode 2 and can efficiently transport the injected holes. For this purpose, the ionization potential is low, the transparency to visible light is high, the hole mobility is high, the stability is high, and impurities that become traps are unlikely to be generated during manufacturing or use. Required. Further, in order to contact the light emitting layer 5, it is required not to quench the light emitted from the light emitting layer 5 or to form an exciplex with the light emitting layer 5 to reduce the efficiency. In addition to the above general requirements, when the application for in-vehicle display is considered, the element is further required to have heat resistance. Therefore, a material having a glass transition temperature of 85 ° C. or higher is desirable.
このような正孔輸送材料としては、発光層5のホスト材料に用いられる正孔輸送性材料と同様に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4’,4''−トリス(1−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(J. Lumin., 72−74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物(Chem. Commun.,2175頁、1996年)、2,2’,7,7’−テトラキス−(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synth. Metals, 91巻、209頁、1997年)、4,4'−N,N'−ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール誘導体等が挙げられる。これらの化合物は、1種を単独で用いても良いし、必要に応じて複数種混合して用いても良い。 As such a hole transporting material, 4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl is used similarly to the hole transporting material used for the host material of the light emitting layer 5. Aromatic diamines containing two or more representative tertiary amines and having two or more condensed aromatic rings substituted with nitrogen atoms (Japanese Patent Laid-Open No. 5-234681), 4,4 ′, 4 ″ -tris ( Aromatic amine compounds having a starburst structure such as 1-naphthylphenylamino) triphenylamine (J. Lumin., 72-74, 985, 1997), a triphenylamine tetramer Spiro compounds such as compounds (Chem. Commun., 2175, 1996), 2,2 ′, 7,7′-tetrakis- (diphenylamino) -9,9′-spirobifluorene (Synth. Metals, 91, pp. 209 pp., 1997), 4,4'-N, such as a carbazole derivative such as N'- dicarbazole biphenyl. These compounds may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of multiple types as needed.
上記の化合物以外に、正孔輸送層4の材料として、ポリビニルカルバゾール、ポリビニルトリフェニルアミン(特開平7−53953号公報)、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン(Polym. Adv. Tech., 7巻、33頁、1996年)等の高分子材料が挙げられる。 In addition to the above compounds, polyarylene ether sulfone (Polym. Adv. Tech.) Containing polyvinyl carbazole, polyvinyl triphenylamine (Japanese Patent Laid-Open No. 7-53953), and tetraphenylbenzidine as the material of the hole transport layer 4 is used. , 7, p. 33, 1996).
正孔輸送層4は、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常の塗布法や、インクジェット法、スクリーン印刷法など各種印刷法等の湿式成膜法や、真空蒸着法などの乾式成膜法で形成することができる。 The hole transport layer 4 may be formed by a normal coating method such as a spray method, a printing method, a spin coating method, a dip coating method, or a die coating method, a wet film forming method such as various printing methods such as an ink jet method or a screen printing method, or a vacuum. It can be formed by a dry film formation method such as a vapor deposition method.
塗布法の場合は、正孔輸送材料の1種又は2種以上に、必要により正孔のトラップにならないバインダー樹脂や塗布性改良剤などの添加剤を添加し、適当な溶剤に溶解して塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により陽極2上に塗布し、乾燥して正孔輸送層4を形成する。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、通常、正孔輸送層中の含有量で50重量%以下が好ましい。 In the case of the coating method, an additive such as a binder resin or a coating property improving agent that does not trap holes is added to one or more of the hole transport materials, if necessary, and dissolved in a suitable solvent. A solution is prepared, applied onto the anode 2 by a method such as spin coating, and dried to form the hole transport layer 4. Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. When the amount of the binder resin added is large, the hole mobility is lowered. Therefore, the smaller amount is desirable, and the content in the hole transport layer is usually preferably 50% by weight or less.
真空蒸着法の場合には、正孔輸送材料を真空容器内に設置されたルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10-4Pa程度にまで排気した後、ルツボを加熱して、正孔輸送材料を蒸発させ、ルツボと向かい合って置かれた、陽極2が形成された基板1上に正孔輸送層4を形成させる。 In the case of the vacuum evaporation method, the hole transport material is put in a crucible installed in a vacuum vessel, the inside of the vacuum vessel is evacuated to about 10 −4 Pa with a suitable vacuum pump, and then the crucible is heated, The hole transport material is evaporated and a hole transport layer 4 is formed on the substrate 1 on which the anode 2 is formed, which is placed facing the crucible.
正孔輸送層4の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。この様に薄い膜を一様に形成するためには、一般に真空蒸着法がよく用いられる。 The thickness of the hole transport layer 4 is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and is usually 300 nm or less, preferably 100 nm or less. In order to uniformly form such a thin film, a vacuum deposition method is generally used.
(発光層)
図1に示す素子において、正孔輸送層4の上には発光層5が設けられる。発光層5は、電界を与えられた電極間において、陽極2から注入されて正孔輸送層4を移動する正孔と、陰極から注入されて正孔阻止層6を移動する電子との再結合により励起されて強い発光を示す発光物質により形成される。通常、発光層5には、発光物質であるドーパント材料とホスト材料が含まれる。なお、本明細書では、ドーパント材料やホスト材料等、発光層に含まれる材料を発光層材料という。
(Light emitting layer)
In the element shown in FIG. 1, a light emitting layer 5 is provided on the hole transport layer 4. The light emitting layer 5 is a recombination of holes injected from the anode 2 and moving through the hole transport layer 4 and electrons injected from the cathode and moved through the hole blocking layer 6 between the electrodes to which an electric field is applied. It is formed of a luminescent material that emits strong light when excited by. Usually, the light emitting layer 5 includes a dopant material and a host material which are light emitting substances. Note that in this specification, a material included in the light-emitting layer, such as a dopant material or a host material, is referred to as a light-emitting layer material.
発光層5に用いられる発光層材料としては、安定な薄膜形状を有し、固体状態で高い発光(蛍光又は燐光)量子収率を示し、正孔及び/又は電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。更に電気化学的かつ化学的に安定であり、トラップとなる不純物が製造時や使用時に発生しにくい化合物であることが要求される。 The light emitting layer material used for the light emitting layer 5 has a stable thin film shape, exhibits a high emission (fluorescence or phosphorescence) quantum yield in the solid state, and can efficiently transport holes and / or electrons. It must be a compound. Further, it is required to be a compound that is electrochemically and chemically stable and does not easily generate impurities as traps during production or use.
更に、本発明においては、後述の正孔阻止層の説明の項にも記載するように、正孔阻止材料の、サイクリックボルタンメトリー測定において得られる第一酸化電位よりも第一酸化電位が小さい発光物質、とりわけ
(正孔阻止材料の酸化電位)−(発光層材料の酸化電位)≧0.1V
(正孔阻止材料の還元電位)≧(発光物質の還元電位)
を満たす発光層材料を用いることが好ましい。ただし、上記式では、発光層5がホスト材料とドーパント材料を含んでいる場合には、発光層材料の酸化或いは還元電位は、ホスト材料の酸化或いは還元電位である。
Further, in the present invention, as described in the description of the hole blocking layer described later, light emission having a first oxidation potential smaller than the first oxidation potential obtained in cyclic voltammetry measurement of the hole blocking material. Substance, especially (oxidation potential of hole blocking material) − (oxidation potential of light emitting layer material) ≧ 0.1V
(Reduction potential of hole blocking material) ≧ (Reduction potential of luminescent substance)
It is preferable to use a light emitting layer material that satisfies the above. However, in the above formula, when the light emitting layer 5 includes a host material and a dopant material, the oxidation or reduction potential of the light emitting layer material is the oxidation or reduction potential of the host material.
このような条件を満たし、蛍光を発する発光層を形成する材料としては、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体(特開平6−322362号公報)、ビススチリルベンゼン誘導体(特開平1−245087号公報、同2−222484号公報)、ビススチリルアリーレン誘導体(特開平2−247278号公報)、(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾールの金属錯体(特開平8−315983号公報)、シロール誘導体、等が挙げられる。これらの発光層材料は、通常は真空蒸着法により正孔輸送層上に積層される。また、前述の正孔輸送層材料のうち、発光性を有する芳香族アミン系化合物も発光層材料として用いることができる。 As a material that satisfies such conditions and forms a light emitting layer that emits fluorescence, a metal complex such as an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline (Japanese Patent Laid-Open No. 59-194393), 10-hydroxybenzo [h] quinoline Metal complexes (JP-A-6-322362), bisstyrylbenzene derivatives (JP-A-1-245087, JP-A-2-222484), bisstyrylarylene derivatives (JP-A-2-247278), (2- Hydroxyphenyl) benzothiazole metal complexes (Japanese Patent Laid-Open No. 8-315983), silole derivatives, and the like. These light emitting layer materials are usually laminated on the hole transport layer by a vacuum deposition method. Of the hole transport layer materials described above, an aromatic amine compound having a light-emitting property can also be used as the light-emitting layer material.
素子の発光効率を向上させるとともに発光色を変える目的で、例えば、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体をホスト材料として、クマリン等のレーザー用蛍光色素をドープすること(J.Appl.Phys.,65巻,3610頁,1989年)等が行われている。このドーピング手法は、発光層5にも適用でき、ドープ用材料としては、クマリン以外にも各種の蛍光色素が使用できる。青色発光を与える蛍光色素としては、ペリレン、ピレン、アントラセン、クマリン及びそれらの誘導体等が挙げられる。緑色蛍光色素としては、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体等が挙げられる。黄色蛍光色素としては、ルブレン、ペリミドン誘導体等が挙げられる。赤色蛍光色素としては、DCM系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン等が挙げられる。 For the purpose of improving the luminous efficiency of the device and changing the emission color, for example, doping a fluorescent dye for lasers such as coumarin with an aluminum complex of 8-hydroxyquinoline as a host material (J. Appl. Phys., Volume 65). 3610 (1989)). This doping technique can also be applied to the light emitting layer 5, and various fluorescent dyes can be used as a doping material in addition to coumarin. Examples of fluorescent dyes that emit blue light include perylene, pyrene, anthracene, coumarin, and derivatives thereof. Examples of the green fluorescent dye include quinacridone derivatives and coumarin derivatives. Examples of yellow fluorescent dyes include rubrene and perimidone derivatives. Examples of red fluorescent dyes include DCM compounds, benzopyran derivatives, rhodamine derivatives, benzothioxanthene derivatives, azabenzothioxanthene and the like.
上記のドープ用蛍光色素以外にも、ホスト材料に応じて、レーザー研究,8巻,694頁,803頁,958頁(1980年);同9巻,85頁(1981年)、に列挙されている蛍光色素などが発光層用のドープ材料として使用することができる。 Other than the above-mentioned fluorescent dyes for doping, depending on the host material, listed in Laser Research, 8, 694, 803, 958 (1980); 9, 9, 85 (1981). Fluorescent dyes and the like that can be used as a doping material for the light emitting layer.
ホスト材料に対して上記蛍光色素がドープされる量は、10-3重量%以上が好ましく、0.1重量%以上がより好ましい。また10重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましい。この下限値を下回ると素子の発光効率向上に寄与できない場合があり、上限値を越えると濃度消光が起き、発光効率の低下に至る可能性がある。 The amount by which the fluorescent dye is doped with respect to the host material is preferably 10 −3 wt% or more, more preferably 0.1 wt% or more. Moreover, 10 weight% or less is preferable and 3 weight% or less is more preferable. If the lower limit is not reached, it may not be possible to contribute to improving the luminous efficiency of the device. If the upper limit is exceeded, concentration quenching may occur, leading to a reduction in luminous efficiency.
ただし、本発明の有機化合物は、前述の如く、正孔輸送を主として担う部分と電子輸送を主として担う部分の両方を有し、このため、優れた正孔輸送性と電子輸送性を併せ持ち、また、優れた電気的酸化還元耐久性と高い三重項励起準位を有するものであることから、この有機化合物は、有機電界発光素子の有機発光層のホスト材料として好適であり、従って、本発明の有機電界発光素子の有機発光層は、本発明の有機化合物をホスト材料とし、このホスト材料に後述の理由から発光物質として好適な有機金属錯体がドープされていることが好ましい。 However, as described above, the organic compound of the present invention has both a portion mainly responsible for hole transport and a portion mainly responsible for electron transport, and therefore has both excellent hole transportability and electron transportability. The organic compound is suitable as a host material for the organic light emitting layer of the organic electroluminescence device because it has excellent electrical redox durability and a high triplet excitation level. The organic light emitting layer of the organic electroluminescent element preferably contains the organic compound of the present invention as a host material, and the host material is doped with an organometallic complex suitable as a light emitting substance for the reasons described later.
本発明において、発光層に使用されるドーパント材料として、好ましくは、周期表7ないし11族から選ばれる金属を含む有機金属錯体が挙げられる。該金属錯体のT1(励起三重項準位)はホスト材料として使用する本発明の有機化合物のT1より低いことが発光効率の観点から好ましい。更にドーパント材料において発光が起こることから、酸化還元などの化学的安定成も要求される。 In the present invention, the dopant material used for the light emitting layer is preferably an organometallic complex containing a metal selected from Groups 7 to 11 of the periodic table. The T1 (excited triplet level) of the metal complex is preferably lower than the T1 of the organic compound of the present invention used as the host material from the viewpoint of luminous efficiency. Furthermore, since light emission occurs in the dopant material, chemical stabilization such as redox is also required.
周期表7ないし11族から選ばれる金属を含む燐光性有機金属錯体における、該金属として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、及び金が挙げられる。これらの有機金属錯体として、好ましくは下記一般式(V)又は一般式(VI)で表される化合物が挙げられる。
MLk-jL’j (V)
(式中、Mは金属、kは該金属の価数を表す。L及びL’は二座配位子を表す。jは0又は1又は2を表す。)
Preferred examples of the metal in the phosphorescent organometallic complex containing a metal selected from Groups 7 to 11 of the periodic table include ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum, and gold. Preferred examples of these organometallic complexes include compounds represented by the following general formula (V) or general formula (VI).
MLk-jL'j (V)
(In the formula, M represents a metal, k represents a valence of the metal, L and L ′ represent a bidentate ligand, and j represents 0, 1 or 2.)
R12、R13は水素原子、ハロゲン原子、アルキル基、アラルキル基、アルケニル基、シアノ基、アミノ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アラルキルアミノ基、ハロアルキル基、水酸基、アリールオキシ基、置換基を有していても良い芳香族炭化水素基又は芳香族複素環基を表し、互いに連結して環を形成しても良い。)
R 12 and R 13 are hydrogen atom, halogen atom, alkyl group, aralkyl group, alkenyl group, cyano group, amino group, acyl group, alkoxycarbonyl group, carboxyl group, alkoxy group, alkylamino group, aralkylamino group, haloalkyl group Represents an aromatic hydrocarbon group or an aromatic heterocyclic group which may have a hydroxyl group, an aryloxy group or a substituent, and may be linked to each other to form a ring. )
一般式(V)中の二座配位子L及びL’はそれぞれ以下の部分構造を有する配位子を示す。
一般式(V)で表される化合物として、更に好ましくは下記一般式(Va)、(Vb)(Vc)で表される化合物が挙げられる。 More preferable examples of the compound represented by the general formula (V) include compounds represented by the following general formulas (Va), (Vb) and (Vc).
一般式(Va)、(Vb)、(Vc)で表される化合物の環E1及び環E1’として、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントリル基、チエニル基、フリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフリル基、ピリジル基、キノリル基、イソキノリル基、又はカルバゾリル基が挙げられる。 The ring E1 and ring E1 ′ of the compounds represented by the general formulas (Va), (Vb), (Vc) are preferably phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, anthryl group, thienyl group, furyl group, benzothienyl. Group, benzofuryl group, pyridyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, or carbazolyl group.
環E2及び環E2’として、好ましくは、ピリジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、ベンゾチアゾール基、ベンゾオキサゾール基、ベンゾイミダゾール基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、又はフェナントリジル基が挙げられる。 Ring E2 and ring E2 ′ are preferably a pyridyl group, pyrimidyl group, pyrazyl group, triazyl group, benzothiazole group, benzoxazole group, benzimidazole group, quinolyl group, isoquinolyl group, quinoxalyl group, or phenanthridyl group. Can be mentioned.
一般式(Va)、(Vb)及び(Vc)で表される化合物が有していても良い置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジフェニルアミノ基等のジアリールアミノ基;カルバゾリル基;アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基等が挙げられ、これらは互いに連結して環を形成しても良い。 Examples of the substituent that the compounds represented by the general formulas (Va), (Vb), and (Vc) may have include a halogen atom such as a fluorine atom; a C 1-6 carbon atom such as a methyl group and an ethyl group An alkyl group; an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms such as a vinyl group; an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms such as a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group; an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group and an ethoxy group; An aryloxy group such as a phenoxy group and a benzyloxy group; a dialkylamino group such as a dimethylamino group and a diethylamino group; a diarylamino group such as a diphenylamino group; a carbazolyl group; an acyl group such as an acetyl group; A haloalkyl group; a cyano group, and the like, which may be linked to each other to form a ring.
なお、環E1が有する置換基と環E2が有する置換基が結合、又は環E1’が有する置換基と環E2’が有する置換基が結合して、一つの縮合環を形成しても良く、このような縮合環としては7,8−ベンゾキノリン基等が挙げられる。 In addition, the substituent which ring E1 and the substituent which ring E2 has couple | bonds, or the substituent which ring E1 'and the substituent which ring E2' have couple | bond together may form one condensed ring, Examples of such a condensed ring include a 7,8-benzoquinoline group.
環E1、環E1’、環E2及び環E2’の置換基として、より好ましくはアルキル基、アルコキシ基、芳香族炭化水素基、シアノ基、ハロゲン原子、ハロアルキル基、ジアリールアミノ基、又はカルバゾリル基が挙げられる。 As the substituent for ring E1, ring E1 ′, ring E2 and ring E2 ′, an alkyl group, an alkoxy group, an aromatic hydrocarbon group, a cyano group, a halogen atom, a haloalkyl group, a diarylamino group, or a carbazolyl group is more preferable. Can be mentioned.
式(Va)、(Vb)におけるM4ないしM5として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金又は金が挙げられる。式(VI)におけるM7として好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金又は金が挙げられ、特に好ましくは、白金、パラジウム等の2価の金属が挙げられる。 M 4 to M 5 in the formulas (Va) and (Vb) are preferably ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum or gold. M 7 in the formula (VI) is preferably ruthenium, rhodium, palladium, silver, rhenium, osmium, iridium, platinum or gold, and particularly preferably a divalent metal such as platinum or palladium.
前記一般式(V)、(Va)、(Vb)及び(Vc)で示される有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるわけではない。 Specific examples of the organometallic complexes represented by the general formulas (V), (Va), (Vb) and (Vc) are shown below, but are not limited to the following compounds.
前記一般式(V)、(Va)、(Vb)及び(Vc)で表される有機金属錯体の中でも、特に配位子L及び/又はL’として2−アリールピリジン系配位子(2−アリールピリジン、これに任意の置換基が結合したもの、又はこれに任意の気が縮合してなるもの)を有する化合物が好ましい。 Among the organometallic complexes represented by the general formulas (V), (Va), (Vb), and (Vc), a 2-arylpyridine-based ligand (2- A compound having an arylpyridine, a compound in which an arbitrary substituent is bonded to the arylpyridine, or a compound in which an arbitrary gas is condensed thereto is preferable.
前記一般式(VI)で表わされる有機金属錯体の具体例を以下に示すが、下記の化合物に限定されるわけではない(以下において、Meはメチル基、Etはエチル基を示す。)。 Specific examples of the organometallic complex represented by the general formula (VI) are shown below, but are not limited to the following compounds (in the following, Me represents a methyl group and Et represents an ethyl group).
このような燐光性ドーパント材料の分子量は、通常4000以下、好ましくは3000以下、より好ましくは2000以下であり、また通常200以上、好ましくは300以上、より好ましくは400以上である。分子量がこの上限値を超えると、昇華性が著しく低下して電界発光素子を制作する際に蒸着法を用いる場合において支障を来したり、或いは有機溶媒などへの溶解性の低下や、合成工程で生じる不純物成分の増加に伴って、材料の高純度化(即ち劣化原因物質の除去)が困難になる場合があり、また分子量が上記下限値を下回ると、ガラス転移温度及び、融点、気化温度などが低下するため、耐熱性が著しく損なわれるおそれがある。 The molecular weight of such a phosphorescent dopant material is usually 4000 or less, preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and usually 200 or more, preferably 300 or more, more preferably 400 or more. If the molecular weight exceeds this upper limit, the sublimation property is significantly reduced, which may cause problems when using an evaporation method when producing an electroluminescent device, or decrease in solubility in an organic solvent, or a synthesis process. With the increase in the impurity components generated in the process, it may be difficult to improve the purity of the material (that is, to remove the deterioration-causing substance), and when the molecular weight is below the lower limit, the glass transition temperature, the melting point, and the vaporization temperature. Etc., the heat resistance may be significantly impaired.
これらのドーパント材料を2種類以上使用する場合は、正孔阻止層中の正孔阻止材料の酸化電位が、複数種のドーパント材料の中で一番大きな酸化電位を有するものよりも大きいことが好ましい。 When two or more of these dopant materials are used, it is preferable that the oxidation potential of the hole blocking material in the hole blocking layer is larger than that having the highest oxidation potential among the plurality of types of dopant materials. .
このような有機金属錯体をドーパント材料として用いた、燐光発光を示す発光層に使用されるホスト材料としては、本発明の有機化合物の1種を単独で用いても良く、2種以上を混合して用いても良い。また、本発明の有機化合物と共に、蛍光発光を示す発光層に使用されるホスト材料として前述した材料や、4,4´−N,N´−ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール誘導体(WO 00/70655号公報)、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(USP 6,303,238号公報)、2,2´,2´´−(1,3,5−ベンゼントリル)トリス[1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール](Appl.Phys.Lett.,78巻,1622頁,2001年)、ポリビニルカルバゾール(特開2001−257076号公報)等の1種又は2種以上を併用しても良い。発光層中に、本発明の有機化合物以外のホスト材料を含む場合、その含有量は、本発明の有機化合物に対して50重量%以下であることが好ましい。 As a host material used for a light emitting layer that exhibits phosphorescence using such an organometallic complex as a dopant material, one type of the organic compound of the present invention may be used alone, or two or more types may be mixed. May be used. Further, together with the organic compound of the present invention, the above-mentioned materials as host materials used for a light emitting layer exhibiting fluorescence emission, and carbazole derivatives such as 4,4′-N, N′-dicarbazole biphenyl (WO 00/70655) Gazette), tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (USP 6,303,238 gazette), 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-benzenetolyl) tris [1-phenyl-1H-benz Imidazole] (Appl. Phys. Lett., 78, 1622, 2001), polyvinylcarbazole (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-257076), or a combination of two or more thereof may be used. When the light emitting layer contains a host material other than the organic compound of the present invention, the content thereof is preferably 50% by weight or less based on the organic compound of the present invention.
発光層中にドーパント材料として含有される有機金属錯体の量は、0.1重量%以上が好ましく、また30重量%以下が好ましい。この下限値を下回ると素子の発光効率向上に寄与できない場合があり、上限値を上回ると有機金属錯体同士が2量体を形成する等の理由で濃度消光が起き、発光効率の低下に至る可能性がある。 The amount of the organometallic complex contained as a dopant material in the light emitting layer is preferably 0.1% by weight or more, and more preferably 30% by weight or less. If the lower limit is not reached, it may not be possible to contribute to improving the luminous efficiency of the device. If the upper limit is exceeded, concentration quenching may occur due to the formation of dimers between organometallic complexes, etc., leading to a decrease in luminous efficiency. There is sex.
燐光発光を示す発光層におけるドーパント材料の量は、従来の蛍光(1重項)を用いた素子において、発光層に含有される蛍光性色素の量より、若干多い方が好ましい傾向がある。また、燐光性ドーパント材料と共に蛍光色素が発光層中に含有される場合、該蛍光色素の量は、0.05重量%以上が好ましく、0.1重量%以上がより好ましい。また10重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましい。 The amount of the dopant material in the light emitting layer exhibiting phosphorescence tends to be preferably slightly larger than the amount of the fluorescent dye contained in the light emitting layer in a conventional device using fluorescence (singlet). Moreover, when a fluorescent pigment | dye is contained in a light emitting layer with a phosphorescent dopant material, 0.05 weight% or more is preferable and 0.1 weight% or more is more preferable. Moreover, 10 weight% or less is preferable and 3 weight% or less is more preferable.
発光層5の膜厚は、通常3nm以上、好ましくは5nm以上であり、また通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。 The thickness of the light emitting layer 5 is usually 3 nm or more, preferably 5 nm or more, and is usually 200 nm or less, preferably 100 nm or less.
発光層5も正孔輸送層4と同様の方法で形成することができる。 The light emitting layer 5 can also be formed by the same method as the hole transport layer 4.
ドーパント材料としての上述の蛍光色素及び/又は燐光色素(燐光性ドーパント材料)を発光層のホスト材料としての本発明の有機化合物にドープする方法を以下に説明する。 A method of doping the above-described fluorescent dye and / or phosphorescent dye (phosphorescent dopant material) as the dopant material into the organic compound of the present invention as the host material of the light emitting layer will be described below.
塗布の場合は、本発明の有機化合物と、ドーパント材料、更に必要により、電子のトラップや発光の消光剤とならないバインダー樹脂や、レベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調製し、スピンコート法などの方法により正孔輸送層4上に塗布し、乾燥して発光層5を形成する。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は添加量が多いと正孔/電子移動度を低下させるので、少ない方が望ましく、発光層中の含有量で50重量%以下が好ましい。 In the case of coating, the organic compound of the present invention, a dopant material, and, if necessary, an additive such as a binder resin that does not become an electron trap or light emission quencher, and a coating property improving agent such as a leveling agent were added and dissolved. A coating solution is prepared, applied onto the hole transport layer 4 by a method such as spin coating, and dried to form the light emitting layer 5. Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. When the amount of the binder resin added is large, the hole / electron mobility is lowered. Therefore, it is desirable that the amount is small, and the content in the light emitting layer is preferably 50 wt% or less.
真空蒸着法の場合には、本発明の有機化合物を真空容器内に設置されたルツボに入れ、ドーパント材料を別のルツボに入れ、真空容器内を適当な真空ポンプで10-4Pa程度にまで排気した後、各々のルツボを同時に加熱して蒸発させ、ルツボと向かい合って置かれた基板上に層を形成する。また、他の方法として、上記の材料を予め所定比で混合したものを同一のルツボを用いて蒸発させても良い。 In the case of the vacuum deposition method, the organic compound of the present invention is put in a crucible installed in a vacuum vessel, the dopant material is put in another crucible, and the inside of the vacuum vessel is made up to about 10 −4 Pa with a suitable vacuum pump. After evacuation, each crucible is heated and evaporated simultaneously to form a layer on the substrate placed opposite the crucible. As another method, a mixture of the above materials in a predetermined ratio may be evaporated using the same crucible.
上記各ドーパント材料が発光層5中にドープされる場合、発光層の膜厚方向において均一にドープされるが、膜厚方向において濃度分布があっても構わない。例えば、正孔輸送層4との界面近傍にのみドープしたり、逆に、正孔阻止層6界面近傍にドープしても良い。 When each of the above dopant materials is doped into the light emitting layer 5, it is uniformly doped in the film thickness direction of the light emitting layer, but there may be a concentration distribution in the film thickness direction. For example, it may be doped only in the vicinity of the interface with the hole transport layer 4, or conversely, it may be doped in the vicinity of the interface of the hole blocking layer 6.
発光層5も正孔輸送層4と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。
なお発光層5は、本発明の性能を損なわない範囲で上記以外の成分を含んでいても良い。
The light emitting layer 5 can also be formed by the same method as the hole transport layer 4, but usually a vacuum deposition method is used.
In addition, the light emitting layer 5 may contain components other than the above in the range which does not impair the performance of this invention.
(正孔阻止層)
図1に示す素子において、正孔阻止層6は発光層5の上に、発光層5の陰極側の界面に接するように積層される。
(Hole blocking layer)
In the element shown in FIG. 1, the hole blocking layer 6 is laminated on the light emitting layer 5 so as to be in contact with the cathode side interface of the light emitting layer 5.
正孔阻止層6は、正孔輸送層4から移動してくる正孔が陰極8に到達するのを阻止することができ、かつ、陰極8から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成されることが好ましい。従って、正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いことが必要とされる。正孔阻止層6は正孔と電子を発光層5内に閉じこめて、発光効率を向上させる機能を有する。 The hole blocking layer 6 can block the holes moving from the hole transport layer 4 from reaching the cathode 8, and efficiently inject the electrons injected from the cathode 8 toward the light emitting layer 5. It is preferably formed from a compound that can be transported to the surface. Therefore, the physical properties required for the material constituting the hole blocking layer 6 are required to have high electron mobility and low hole mobility. The hole blocking layer 6 has a function of confining holes and electrons in the light emitting layer 5 and improving luminous efficiency.
本発明の有機電界発光素子に設けられる正孔阻止層6のイオン化ポテンシャルは、発光層5のイオン化ポテンシャル(発光層5がホスト材料とドーパント材料を含んでいる場合にはホスト材料のイオン化ポテンシャル)より0.1eV以上大きいことが好ましい。イオン化ポテンシャルは物質のHOMO(最高被占分子軌道)レベルにある電子を真空準位に放出するのに必要なエネルギーで定義される。イオン化ポテンシャルは光電子分光法で直接定義されるか、電気化学的に測定した酸化電位を基準電極に対して補正しても求められる。後者の方法の場合、例えば飽和甘コウ電極(SCE)を基準電極として用いたとき、下記式で定義される(“Molecular Semiconductors”,Springer−Verlag,1985年、98頁)。
イオン化ポテンシャル=酸化電位(vs.SCE)+4.3eV
The ionization potential of the hole blocking layer 6 provided in the organic electroluminescence device of the present invention is based on the ionization potential of the light emitting layer 5 (the ionization potential of the host material when the light emitting layer 5 includes a host material and a dopant material). It is preferably greater than 0.1 eV. The ionization potential is defined by the energy required to emit electrons at the HOMO (highest occupied molecular orbital) level of the material to the vacuum level. The ionization potential can be defined directly by photoelectron spectroscopy or can be determined by correcting the electrochemically measured oxidation potential relative to the reference electrode. In the case of the latter method, for example, when a saturated sweet potato electrode (SCE) is used as a reference electrode, it is defined by the following formula (“Molecular Semiconductors”, Springer-Verlag, 1985, page 98).
Ionization potential = oxidation potential (vs. SCE) + 4.3 eV
更に、本発明の有機電界発光素子に設けられる正孔阻止層6の電子親和力(EA)は、発光層5の電子親和力(発光層5がホスト材料とドーパント材料を含んでいる場合にはホスト材料の電子親和力)と比較して同等以上であることが好ましい。電子親和力もイオン化ポテンシャルと同様に真空準位を基準として、真空準位にある電子が物質のLUMO(最低空分子軌道)レベルに落ちて安定化するエネルギーで定義される。電子親和力は、上述のイオン化ポテンシャルから光学的バンドギャップを差し引いて求められるか、電気化学的な還元電位から下記の式で同様に求められる。
電子親和力=還元電位(vs.SCE)+4.3eV
従って、本発明の有機電界発光素子に設けられる正孔阻止層6は、酸化電位と還元電位を用いて、
(正孔阻止材料の酸化電位)−(発光層材料の酸化電位)≧0.1V
(正孔阻止材料の還元電位)≧(発光層材料の還元電位)
と表現することもできる。
Furthermore, the electron affinity (EA) of the hole blocking layer 6 provided in the organic electroluminescence device of the present invention is equal to the electron affinity of the light emitting layer 5 (when the light emitting layer 5 contains a host material and a dopant material, the host material). It is preferable that it is equal to or higher than the electron affinity. Similar to the ionization potential, the electron affinity is also defined by the energy at which the electrons in the vacuum level fall to the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) level of the material and stabilize, with the vacuum level as a reference. The electron affinity can be obtained by subtracting the optical band gap from the above-mentioned ionization potential, or similarly obtained from the electrochemical reduction potential by the following formula.
Electron affinity = reduction potential (vs. SCE) +4.3 eV
Therefore, the hole blocking layer 6 provided in the organic electroluminescent element of the present invention uses an oxidation potential and a reduction potential,
(Oxidation potential of hole blocking material) − (oxidation potential of light emitting layer material) ≧ 0.1V
(Reduction potential of hole blocking material) ≧ (Reduction potential of light emitting layer material)
It can also be expressed as
更に後述の電子輸送層7を有する素子の場合には、正孔阻止層6の電子親和力は電子輸送層7の電子親和力と比較して同等以下であることが好ましい。従って、
(電子輸送材料の還元電位)≧(正孔阻止材料の還元電位)≧(発光層材料の還元電位)
であることが好ましい(ここで、電子輸送材料、正孔阻止材料或いは発光層材料が、それぞれ複数用いられている場合には、最も小さい還元電位のものを比較に使用する。また、発光層5がホスト材料とドーパント材料を含んでいる場合には、ホスト材料のうち、最も小さい還元電位のものを比較に使用する。)。
Furthermore, in the case of an element having an electron transport layer 7 described later, the electron affinity of the hole blocking layer 6 is preferably equal to or less than that of the electron transport layer 7. Therefore,
(Reduction potential of electron transport material) ≧ (Reduction potential of hole blocking material) ≧ (Reduction potential of light emitting layer material)
(Here, when a plurality of electron transport materials, hole blocking materials, or light emitting layer materials are used, one having the lowest reduction potential is used for comparison. Also, the light emitting layer 5 is used.) In the case where includes a host material and a dopant material, the host material having the lowest reduction potential is used for comparison.)
このような条件を満たす正孔阻止材料として、好ましくは、下記一般式(VII)で表される混合配位子錯体が挙げられる。 As a hole blocking material satisfying such conditions, a mixed ligand complex represented by the following general formula (VII) is preferably used.
前記一般式(VII)において、R101〜R106は各々独立に水素原子又は任意の置換基を表すが、好ましくは水素原子;塩素、臭素等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ベンジル基等のアラルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;シアノ基;アミノ基;アシル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;カルボキシル基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジエチルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基等のジアルキルアミノ基;ジベンジルアミノ基、ジフェネチルアミノ基などのジアラルキルアミノ基;トリフルオロメチル基等のα−ハロアルキル基;水酸基;置換基を有していても良いフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基;置換基を有していても良いチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基を表す。 In the general formula (VII), R 101 to R 106 each independently represents a hydrogen atom or an arbitrary substituent, preferably a hydrogen atom; a halogen atom such as chlorine or bromine; a carbon number such as a methyl group or an ethyl group. 1-6 alkyl groups; aralkyl groups such as benzyl groups; alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms such as vinyl groups; cyano groups; amino groups; acyl groups; alkoxy having 1 to 6 carbon atoms such as methoxy groups and ethoxy groups Group: alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms such as methoxycarbonyl group and ethoxycarbonyl group; carboxyl group; aryloxy group such as phenoxy group and benzyloxy group; dialkylamino group such as diethylamino group and diisopropylamino group; Diaralkylamino groups such as amino groups and diphenethylamino groups; α-haloalkyl groups such as trifluoromethyl groups; ; Which may have a substituent phenyl group, an aromatic hydrocarbon group such as a naphthyl group; which may have a substituent group thienyl group, an aromatic heterocyclic group such as pyridyl group.
前記芳香族炭化水素基及び芳香族複素環基が有しうる置換基としては、フッ素原子等のハロゲン原子;メチル基、エチル基等の炭素数1〜6のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜6のアルケニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数2〜6のアルコキシカルボニル基;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1〜6のアルコキシ基;フェノキシ基、ベンジルオキシ基などのアリールオキシ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;アセチル基等のアシル基;トリフルオロメチル基等のハロアルキル基;シアノ基等が挙げられる。 Examples of the substituent that the aromatic hydrocarbon group and the aromatic heterocyclic group may have include a halogen atom such as a fluorine atom; an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group and an ethyl group; and a carbon number such as a vinyl group. An alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms; an alkoxycarbonyl group having 2 to 6 carbon atoms such as a methoxycarbonyl group and an ethoxycarbonyl group; an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms such as a methoxy group and an ethoxy group; a phenoxy group and a benzyloxy group Aryloxy groups; dialkylamino groups such as dimethylamino groups and diethylamino groups; acyl groups such as acetyl groups; haloalkyl groups such as trifluoromethyl groups; cyano groups and the like.
R101〜R106としてより好ましくは各々独立に水素原子、アルキル基、ハロゲン原子又はシアノ基が挙げられる。またR104としては、シアノ基が特に好ましい。 R 101 to R 106 are more preferably each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a halogen atom or a cyano group. R 104 is particularly preferably a cyano group.
前記一般式(VIIa)、(VIIb)、(VIIc)中、Ar51〜Ar55として、具体的には、各々独立に、置換基を有していても良いフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基等の芳香族炭化水素基又はチエニル基、ピリジル基等の芳香族複素環基が挙げられる。 In the general formulas (VIIa), (VIIb), and (VIIc), Ar 51 to Ar 55 are specifically, independently of each other, optionally substituted phenyl group, biphenyl group, naphthyl group, etc. And aromatic heterocyclic groups such as thienyl group and pyridyl group.
前記一般式(VII)で表される化合物の好ましい具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。 Although the preferable specific example of a compound represented by the said general formula (VII) is shown below, it is not limited to these.
なお、これらの化合物は正孔阻止層6中に、1種を単独で用いても良いし、必要に応じて2種以上を混合して用いても良い。 In addition, these compounds may be used individually by 1 type in the hole-blocking layer 6, and may mix and use 2 or more types as needed.
正孔阻止材料としては、前記一般式(VII)で表される混合配位子錯体の他に、以下の構造式で示される1,2,4−トリアゾール環残基を少なくとも1個有する化合物を用いることもできる。 As the hole blocking material, in addition to the mixed ligand complex represented by the general formula (VII), a compound having at least one 1,2,4-triazole ring residue represented by the following structural formula: It can also be used.
上記構造式で表される1,2,4−トリアゾール環残基を少なくとも1個有する化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。 Specific examples of the compound having at least one 1,2,4-triazole ring residue represented by the above structural formula are shown below, but are not limited thereto.
正孔阻止材料として、更に、以下の構造式で示されるフェナントロリン環を少なくとも1個有する化合物が挙げられる。 Examples of the hole blocking material further include compounds having at least one phenanthroline ring represented by the following structural formula.
上記構造式で表されるフェナントロリン環を少なくとも1個有する化合物の具体例を以下に示すが、これらに限定するものではない。 Specific examples of the compound having at least one phenanthroline ring represented by the above structural formula are shown below, but are not limited thereto.
正孔阻止材料としてはまた、一分子内に、2,4,6−位に置換基を有するピリジン環を有する化合物を使用することが好ましい。具体例としては以下のものが挙げられる。 As the hole blocking material, it is preferable to use a compound having a pyridine ring having a substituent at the 2,4,6-position in one molecule. Specific examples include the following.
正孔阻止層6の膜厚は、通常0.3nm以上、好ましくは0.5nm以上であり、また通常100nm以下、好ましくは50nm以下である。 The thickness of the hole blocking layer 6 is usually 0.3 nm or more, preferably 0.5 nm or more, and is usually 100 nm or less, preferably 50 nm or less.
正孔阻止層も6正孔輸送層4と同様の方法で形成することができるが、通常は真空蒸着法が用いられる。 The hole blocking layer can also be formed by the same method as that for the 6-hole transport layer 4, but a vacuum deposition method is usually used.
ただし、本発明において用いる有機化合物は、有機電界発光素子の発光層のホスト材料として優れたものであり、後述の実施例に示すように、本発明においては、正孔阻止層を設けなくても十分に良好な特性を得ることができる。 However, the organic compound used in the present invention is excellent as a host material for the light emitting layer of the organic electroluminescent device, and as shown in the examples described later, in the present invention, it is not necessary to provide a hole blocking layer. Sufficiently good characteristics can be obtained.
(陰極)
陰極8は、正孔阻止層6を介して発光層5に電子を注入する役割を果たす。陰極8として用いられる材料は、前記陽極2に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行なうには、仕事関数の低い金属が好ましく、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、セシウム、アルミニウム、銀等の適当な金属又はそれらの合金が用いられる。具体例としては、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数合金電極が挙げられる。
(cathode)
The cathode 8 serves to inject electrons into the light emitting layer 5 through the hole blocking layer 6. The material used for the cathode 8 can be the material used for the anode 2, but a metal having a low work function is preferable for efficient electron injection, such as tin, magnesium, indium, calcium, A suitable metal such as cesium, aluminum, silver, or an alloy thereof is used. Specific examples include low work function alloy electrodes such as magnesium-silver alloy, magnesium-indium alloy, and aluminum-lithium alloy.
陰極8の膜厚は通常、陽極2と同様である。
低仕事関数金属から成る陰極8を保護する目的で、この上に更に、仕事関数が高く大気に対して安定な金属層を積層することは素子の安定性を増す。この目的のために、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が使われる。
The film thickness of the cathode 8 is usually the same as that of the anode 2.
For the purpose of protecting the cathode 8 made of a low work function metal, further laminating a metal layer having a high work function and stable to the atmosphere increases the stability of the device. For this purpose, metals such as aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold, platinum are used.
更に、陰極8と発光層5又は後述の電子輸送層7との界面にLiF、MgF2、Li2O等の極薄絶縁膜(0.1〜5nm)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl. Phys. Lett.,70巻,152頁,1997年;特開平10−74586号公報;IEEE Trans. Electron. Devices,44巻,1245頁,1997年)。 Furthermore, it is also possible to insert a very thin insulating film (0.1 to 5 nm) such as LiF, MgF 2 , Li 2 O at the interface between the cathode 8 and the light emitting layer 5 or the electron transport layer 7 to be described later. It is an effective method to improve (Appl. Phys. Lett., 70, 152, 1997; JP-A-10-74586; IEEE Trans. Electron. Devices, 44, 1245, 1997).
(電子輸送層)
素子の発光効率を更に向上させることを目的として、図2及び図3に示すように、正孔阻止層6と陰極8の間に電子輸送層7が設けられることが好ましい。電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極8から注入された電子を効率よく正孔阻止層6の方向に輸送することができる化合物より形成される。
(Electron transport layer)
For the purpose of further improving the luminous efficiency of the device, it is preferable to provide an electron transport layer 7 between the hole blocking layer 6 and the cathode 8 as shown in FIGS. The electron transport layer 7 is formed of a compound that can efficiently transport electrons injected from the cathode 8 between electrodes to which an electric field is applied in the direction of the hole blocking layer 6.
このような条件を満たす材料としては、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体な
どの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3−又は5−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第 5,645,948号)、キノキサリン化合物(特開平6−207169号公報)、フェナントロリン誘導体(特開平5−331459号公報)、2−t−ブチル−9,10−N,N’−ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
Materials satisfying such conditions include metal complexes such as aluminum complexes of 8-hydroxyquinoline (Japanese Patent Laid-Open No. 59-194393), metal complexes of 10-hydroxybenzo [h] quinoline, oxadiazole derivatives, Styryl biphenyl derivative, silole derivative, 3- or 5-hydroxyflavone metal complex, benzoxazole metal complex, benzothiazole metal complex, trisbenzimidazolylbenzene (US Pat. No. 5,645,948), quinoxaline compound No. 207169), phenanthroline derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 5-331459), 2-t-butyl-9,10-N, N′-dicyanoanthraquinonediimine, n-type hydrogenated amorphous silicon carbide, n-type sulfide Examples include zinc and n-type zinc selenide.
また、上述のような電子輸送材料に、アルカリ金属をドープする(特開平10−270171号公報、特開2002−100482号公報、特開2002−100478号公報などに記載)ことにより、電子輸送性が向上するため好ましい。 In addition, by doping an alkali metal into the electron transport material as described above (described in JP-A-10-270171, JP-A 2002-1000048, JP-A 2002-1000047, etc.) Is preferable.
このような電子輸送層7を形成する場合、正孔阻止層6の電子親和力は電子輸送層7の電子親和力と比較して同等以下であることが好ましい。 When such an electron transport layer 7 is formed, the electron affinity of the hole blocking layer 6 is preferably equal to or less than the electron affinity of the electron transport layer 7.
また、発光層5中の発光層材料、正孔阻止層6の正孔阻止材料及び電子輸送層に用いられる電子輸送材料の還元電位は、下記関係を満たすことが、発光領域を調整し、駆動電圧を下げるという観点から好ましい。
(電子輸送材料の還元電位)≧(正孔阻止材料の還元電位)≧(発光層材料の還元電位)
ここで、電子輸送材料、正孔阻止材料或いは発光層材料が、それぞれ複数用いられている場合には、最も小さい還元電位のものを比較に使用する。ただし、発光層5がホスト材料とドーパント材料を含んでいる場合には、ホスト材料のうち最も還元電位の小さいものを比較に使用する。
In addition, the reduction potential of the light emitting layer material in the light emitting layer 5, the hole blocking material of the hole blocking layer 6 and the electron transport material used for the electron transport layer satisfies the following relationship to adjust the light emitting region and drive This is preferable from the viewpoint of lowering the voltage.
(Reduction potential of electron transport material) ≧ (Reduction potential of hole blocking material) ≧ (Reduction potential of light emitting layer material)
Here, when a plurality of electron transport materials, hole blocking materials, or light emitting layer materials are used, the one having the lowest reduction potential is used for comparison. However, when the light emitting layer 5 contains a host material and a dopant material, the host material having the lowest reduction potential is used for comparison.
なお、前述の正孔阻止材料はこの電子輸送層7に使用しても良い。その場合、前述の正孔阻止材料を単独で使用して電子輸送層7を形成しても良いし、複数併用しても良い。 The hole blocking material described above may be used for the electron transport layer 7. In that case, the electron transport layer 7 may be formed by using the aforementioned hole blocking material alone, or a plurality of them may be used in combination.
電子輸送層6の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、また通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。 The thickness of the electron transport layer 6 is usually 5 nm or more, preferably 10 nm or more, and is usually 200 nm or less, preferably 100 nm or less.
電子輸送層7は、正孔輸送層4と同様にして塗布法或いは真空蒸着法により正孔阻止層6上に積層することにより形成されるが、通常は、真空蒸着法が用いられる。 The electron transport layer 7 is formed by laminating on the hole blocking layer 6 by a coating method or a vacuum vapor deposition method in the same manner as the hole transport layer 4, but a vacuum vapor deposition method is usually used.
(正孔注入層)
正孔注入の効率を更に向上させ、かつ、有機層全体の陽極2への付着力を改善させる目的で、図3に示すように、正孔輸送層4と陽極2との間に正孔注入層3を挿入することも行われている。正孔注入層3を挿入することで、初期の素子の駆動電圧が下がると同時に、素子を定電流で連続駆動した時の電圧上昇も抑制される効果がある。
(Hole injection layer)
For the purpose of further improving the efficiency of hole injection and improving the adhesion of the whole organic layer to the anode 2, as shown in FIG. 3, hole injection is performed between the hole transport layer 4 and the anode 2. Inserting layer 3 has also been done. By inserting the hole injection layer 3, the driving voltage of the initial element is lowered, and at the same time, an increase in voltage when the element is continuously driven with a constant current is suppressed.
正孔注入層3に用いられる材料に要求される条件としては、陽極2とのコンタクトがよく均一な薄膜が形成でき、熱的に安定であることが挙げられ、融点及びガラス転移温度が高く、融点としては300℃以上、ガラス転移温度としては100℃以上であることが好ましい。更に、イオン化ポテンシャルが低く陽極2からの正孔注入が容易なこと、正孔移動度が大きいことが挙げられる。 Conditions required for the material used for the hole injection layer 3 include that the contact with the anode 2 is good and a uniform thin film can be formed, and that the material is thermally stable, the melting point and the glass transition temperature are high, The melting point is preferably 300 ° C. or higher, and the glass transition temperature is preferably 100 ° C. or higher. Furthermore, the ionization potential is low, hole injection from the anode 2 is easy, and the hole mobility is high.
この目的のために、正孔注入層3の材料として、これまでにポルフィリン誘導体やフタロシアニン化合物(特開昭63-295695号公報)、ヒドラゾン化合物、アルコキシ置換の芳香族ジアミン誘導体、p-(9-アントリル)-N,N'-ジ-p-トリルアニリン、ポリチエニレンビニレンやポリ-p-フェニレンビニレン、ポリアニリン(Appl.Phys.Lett.,64巻、1245頁,1994年)、ポリチオフェン(OpticalMaterials,9巻、125頁、1998年)、スターバスト型芳香族トリアミン(特開平4-308688号公報)等の有機化合物や、スパッタ・カーボン膜(Synth.Met.,91巻、73頁、1997年)や、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、モリブデン酸化物等の金属酸化物(J.Phys.D,29巻、2750頁、1996年)が報告されている。 For this purpose, as the material for the hole injection layer 3, porphyrin derivatives, phthalocyanine compounds (Japanese Patent Laid-Open No. 63-295695), hydrazone compounds, alkoxy-substituted aromatic diamine derivatives, p- (9- Anthryl) -N, N'-di-p-tolylaniline, polythienylene vinylene, poly-p-phenylene vinylene, polyaniline (Appl. Phys. Lett., 64, 1245, 1994), polythiophene (OpticalMaterials, 9, 125, 1998), organic compounds such as starbust aromatic triamine (Japanese Patent Laid-Open No. 4-308688), sputtered carbon film (Synth. Met., 91, 73, 1997) In addition, metal oxides such as vanadium oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide (J. Phys. D, 29, 2750, 1996) have been reported.
また、正孔注入・輸送性の低分子有機化合物と電子受容性化合物を含有する層(特開平11−251067号公報、特開2000−159221号公報等に記載)や、芳香族アミノ基等を含有する非共役系高分子化合物に、必要に応じて電子受容性化合物をドープしてなる層(特開平11−135262号公報、特開平11−283750号公報、特開2
000−36390号公報、特開2000−150168号公報、特開平2001−223084号公報、及びWO97/33193号公報など)、又はポリチオフェン等の導電性ポリマーを含む層(特開平10−92584号公報)なども挙げられるが、これらに限定されるものではない。
In addition, a layer containing a hole injection / transporting low molecular organic compound and an electron accepting compound (described in JP-A-11-251067, JP-A-2000-159221, etc.), an aromatic amino group, etc. A layer obtained by doping the contained non-conjugated polymer compound with an electron-accepting compound as necessary (JP-A-11-135262, JP-A-11-283750, JP-A-2)
No. 000-36390, JP-A 2000-150168, JP-A 2001-223084, and WO 97/33193), or a layer containing a conductive polymer such as polythiophene (JP-A 10-92584) However, it is not limited to these.
上記正孔注入層3の材料としては、低分子・高分子いずれの化合物を用いることも可能である。 As the material of the hole injection layer 3, it is possible to use either low molecular or high molecular compounds.
低分子化合物のうち、よく使用されるものとしては、ポルフィン化合物又はフタロシアニン化合物が挙げられる。これらの化合物は中心金属を有していても良いし、無金属のものでも良い。これらの化合物の好ましい例としては、以下の化合物が挙げられる。
ポルフィン、
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン、
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィンコバルト(II)、
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン銅(II)、
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィン亜鉛(II)、
5,10,15,20-テトラフェニル-21H,23H-ポルフィンバナジウム(IV)オキシド、
5,10,15,20-テトラ(4-ピリジル)-21H,23H-ポルフィン、
29H,31H-フタロシアニン、
銅(II)フタロシアニン、
亜鉛(II)フタロシアニン、
チタンフタロシアニンオキシド、
マグネシウムフタロシアニン、
鉛フタロシアニン、
銅(II)4,4'4'',4'''-テトラアザ-29H,31H-フタロシアニン
Of the low molecular weight compounds, those often used include porphine compounds and phthalocyanine compounds. These compounds may have a central metal or may be metal-free. Preferable examples of these compounds include the following compounds.
Porphin,
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine,
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine cobalt (II),
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine copper (II),
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine zinc (II),
5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-porphine vanadium (IV) oxide,
5,10,15,20-tetra (4-pyridyl) -21H, 23H-porphine,
29H, 31H-phthalocyanine,
Copper (II) phthalocyanine,
Zinc (II) phthalocyanine,
Titanium phthalocyanine oxide,
Magnesium phthalocyanine,
Lead phthalocyanine,
Copper (II) 4,4'4 '', 4 '''-tetraaza-29H, 31H-phthalocyanine
正孔注入層3も、正孔輸送層4と同様にして薄膜形成可能であるが、無機物の場合には、更に、スパッタ法や電子ビーム蒸着法、プラズマCVD法が用いられる。 The hole injection layer 3 can also be formed into a thin film in the same manner as the hole transport layer 4, but in the case of an inorganic material, a sputtering method, an electron beam evaporation method, or a plasma CVD method is further used.
以上の様にして形成される正孔注入層3の膜厚は、低分子化合物を用いて形成される場合、下限は通常3nm、好ましくは10nm程度であり、上限は通常100nm、好ましくは50nm程度である。 When the hole injection layer 3 formed as described above is formed using a low molecular weight compound, the lower limit is usually 3 nm, preferably about 10 nm, and the upper limit is usually about 100 nm, preferably about 50 nm. It is.
正孔注入層3の材料として、高分子化合物を用いる場合は、例えば、前記高分子化合物や電子受容性化合物、更に必要により正孔のトラップとならない、バインダー樹脂やレベリング剤等の塗布性改良剤などの添加剤を添加し溶解した塗布溶液を調製し、スプレー法、印刷法、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法などの通常のコーティング法や、インクジェット法等により陽極2上に塗布し、乾燥することにより正孔注入層3を薄膜形成することができる。バインダー樹脂としては、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエステル等が挙げられる。バインダー樹脂は該層中の含有量が多いと正孔移動度を低下させる虞があるので、少ない方が望ましく、正孔注入層3中の含有量で50重量%以下が好ましい。 When a polymer compound is used as the material for the hole injection layer 3, for example, the polymer compound or the electron-accepting compound, and if necessary, a coating resin such as a binder resin or a leveling agent that does not trap holes if necessary. A coating solution in which an additive such as the above is added and dissolved is applied to the anode 2 by a normal coating method such as a spray method, a printing method, a spin coating method, a dip coating method, a die coating method, or an inkjet method. The hole injection layer 3 can be formed into a thin film by drying. Examples of the binder resin include polycarbonate, polyarylate, and polyester. Since there is a possibility that the hole mobility may be lowered when the content of the binder resin in the layer is large, it is desirable that the content is in the hole injection layer 3 to be 50% by weight or less.
また、フィルム、支持基板、ロール等の媒体に、前述の薄膜形成方法によって予め薄膜を形成しておき、媒体上の薄膜を、陽極2上に熱転写又は圧力転写することにより、薄膜形成することもできる。 Alternatively, a thin film may be formed in advance on a medium such as a film, a support substrate, or a roll by the above-described thin film forming method, and the thin film on the medium is thermally or pressure transferred onto the anode 2. it can.
以上のようにして、高分子化合物を用いて形成される正孔注入層3の膜厚の下限は通常5nm、好ましくは10nm程度であり、上限は通常1000nm、好ましくは500nm程度である。 As described above, the lower limit of the thickness of the hole injection layer 3 formed using the polymer compound is usually 5 nm, preferably about 10 nm, and the upper limit is usually about 1000 nm, preferably about 500 nm.
(層構成)
本発明の有機電界発光素子は、図1とは逆の構造、即ち、基板1上に陰極8、正孔阻止層6、発光層5、正孔輸送層4、陽極2の順に積層することも可能であり、既述したように少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。同様に、図2又は図3に示した前記各層構成とは逆の順に積層することも可能である。また、図1〜3のいずれの層構成においても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述以外の任意の層を有していても良く、また上記複数の層の機能を併有する層を設けることにより、層構成を簡略化する等、適宜変形を加えることが可能である。
(Layer structure)
The organic electroluminescent device of the present invention has a structure opposite to that shown in FIG. 1, that is, a cathode 8, a hole blocking layer 6, a light emitting layer 5, a hole transport layer 4, and an anode 2 are laminated on the substrate 1 in this order. As described above, the organic electroluminescent element of the present invention can be provided between two substrates, at least one of which is highly transparent. Similarly, the layers can be stacked in the reverse order to the above-described layer configuration shown in FIG. Moreover, in any layer structure of FIGS. 1-3, you may have arbitrary layers other than the above in the range which does not deviate from the meaning of this invention, and also has the layer which has the function of said several layer together. By providing, it is possible to appropriately modify the layer structure, for example.
或いはまた、トップエミッション構造や陰極・陽極共に透明電極を用いて透過型とすること、更には、図1に示す層構成を複数段重ねた構造(発光ユニットを複数積層させた構造)とすることも可能である。その際には段間(発光ユニット間)の界面層(陽極がITO、陰極がAlの場合はその2層)の代わりに、例えばV2O5等を電荷発生層(CGL)として用いると段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。 Alternatively, a top emission structure or a transmission type using a transparent electrode for both the cathode and anode, and a structure in which the layer configuration shown in FIG. 1 is stacked in multiple layers (a structure in which a plurality of light emitting units are stacked) is used. Is also possible. In that case, instead of the interfacial layer (between the light emitting units) (when the anode is ITO and the cathode is Al, the two layers), for example, V 2 O 5 is used as the charge generation layer (CGL). This is more preferable from the viewpoint of luminous efficiency and driving voltage.
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。 The present invention can be applied to any of an organic electroluminescent element having a single element, an element having a structure arranged in an array, and a structure having an anode and a cathode arranged in an XY matrix.
次に、本発明を実施例によって更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例の記載に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to description of a following example, unless the summary is exceeded.
[有機化合物の合成例]
本発明の有機化合物及び本発明の電荷輸送材料として使用可能な有機化合物の合成例を、以下の合成例に示す。なお、以下において、ガラス転移温度(Tg)はDSC測定、気化温度はTG−DTA測定、融点はTG−DTA測定によりそれぞれ求めた。
[Synthesis example of organic compounds]
Synthesis examples of the organic compound of the present invention and organic compounds that can be used as the charge transport material of the present invention are shown in the following synthesis examples. In the following, the glass transition temperature (Tg) was determined by DSC measurement, the vaporization temperature was determined by TG-DTA measurement, and the melting point was determined by TG-DTA measurement.
(合成例1)
(i) 目的物1の合成
(i) Synthesis of target 1
(ii) 目的物2の合成
(iii) 目的物3の合成
DEI−MS(m/z=638(M+))より、目的物3であることを確認した。
このもののガラス転移温度は115℃、融点は252℃、気化温度は508℃であった。
(iii) Synthesis of target 3
From DEI-MS (m / z = 638 (M + )), it was confirmed to be the intended product 3.
This had a glass transition temperature of 115 ° C., a melting point of 252 ° C., and a vaporization temperature of 508 ° C.
(合成例2)
(i) 目的物4の合成
(i) Synthesis of target 4
(ii) 目的物5の合成
DEI−MS(m/z=968(M+))より、目的物5であることを確認した。
このもののガラス転移温度は180℃、結晶化温度は288℃、融点は364℃、気化温度は553℃であった。
(ii) Synthesis of target 5
From DEI-MS (m / z = 968 (M + )), it was confirmed to be the target product 5.
This had a glass transition temperature of 180 ° C., a crystallization temperature of 288 ° C., a melting point of 364 ° C., and a vaporization temperature of 553 ° C.
(合成例3)
(i) 目的物6の合成
(i) Synthesis of target 6
(ii) 目的物7の合成
DEI−MS(m/z=486(M+))より、目的物7であることを確認した。
このものの融点は323℃、気化温度は443℃であった。
(ii) Synthesis of target 7
From DEI-MS (m / z = 486 (M + )), it was confirmed to be the target product 7.
This had a melting point of 323 ° C. and a vaporization temperature of 443 ° C.
(合成例4)
(i) 目的物8の合成
(i) Synthesis of target 8
(ii) 目的物9の合成
(iii) 目的物10の合成
DEI−MS(m/z=562(M+))より、目的物10であることを確認した。
(iii) Synthesis of target product 10
From DEI-MS (m / z = 562 (M + )), it was confirmed to be the target product 10.
(合成例5)
(i) 目的物11の合成
(i) Synthesis of target 11
(ii) 目的物12の合成
(iii) 目的物13の合成
DEI−MS(m/z=791(M+))から目的物13であることを確認した。
このものの融点は395℃、気化温度は555℃、ガラス転移温度は161℃であった。
(iii) Synthesis of target 13
From DEI-MS (m / z = 791 (M + )), it was confirmed to be the target product 13.
This had a melting point of 395 ° C., a vaporization temperature of 555 ° C., and a glass transition temperature of 161 ° C.
(合成例6)
(i) 目的物14の合成
(i) Synthesis of target 14
(ii) 目的物15の合成
(iii) 目的物16の合成
DEI−MS(m/z=791(M+))から目的物16であることを確認した。
このものの融点は316℃、気化温度は346℃、ガラス転移温度は140℃であった。
(iii) Synthesis of target 16
From DEI-MS (m / z = 791 (M + )), it was confirmed to be the target product 16.
This had a melting point of 316 ° C., a vaporization temperature of 346 ° C., and a glass transition temperature of 140 ° C.
(合成例7)
(i) 目的物17の合成
(i) Synthesis of target 17
(ii) 目的物18の合成
DEI−MS(m/z=791(M+))から目的物18であることを確認した。
このものの融点は317℃、気化温度は540℃、ガラス転移温度は139℃であった。
(ii) Synthesis of target 18
From DEI-MS (m / z = 791 (M + )), it was confirmed to be the target compound 18.
This had a melting point of 317 ° C., a vaporization temperature of 540 ° C., and a glass transition temperature of 139 ° C.
(合成例8)
(i) 目的物19の合成
(i) Synthesis of target 19
(ii) 目的物20の合成
(iii) 目的物21の合成
DEI−MS(m/z=942(M+))から目的物21であることを確認した。
このものの融点は369℃、気化温度は574℃、ガラス転移温度は155℃であった。
(iii) Synthesis of target product 21
From DEI-MS (m / z = 942 (M + )), it was confirmed to be the target product 21.
This had a melting point of 369 ° C., a vaporization temperature of 574 ° C., and a glass transition temperature of 155 ° C.
(合成例9)
(i) 目的物22の合成
(i) Synthesis of target 22
(ii) 目的物23の合成
(iii) 目的物24の合成
(iv) 目的物25の合成
DEI−MS(m/z=714(M+))から目的物25であることを確認した。
このものの融点は282℃、気化温度は508℃、ガラス転移温度は152℃であった。
(iv) Synthesis of object 25
From DEI-MS (m / z = 714 (M + )), it was confirmed to be the intended product 25.
This had a melting point of 282 ° C., a vaporization temperature of 508 ° C., and a glass transition temperature of 152 ° C.
[有機電界発光素子の作製例]
以下に、本発明の有機電界発光素子の作製例を示す。
なお、以下において、作製した有機電界発光素子の一部については、下記の駆動寿命試験を行った。
[Example of Organic Electroluminescent Device Production]
Below, the example of preparation of the organic electroluminescent element of this invention is shown.
In the following, a part of the produced organic electroluminescent device was subjected to the following driving life test.
〈駆動寿命試験〉
温度:室温
駆動方式:直流駆動(DC駆動)
初期輝度:2,500cd/m2
定電流で連続発光させ、駆動開始から1,000時間後の輝度及び電圧上昇を比較した。それぞれ、初期輝度(L0)に対する1,000時間後の輝度(L1,000)の割合(L1,000/L0)、及び、初期電圧(V0)から1,000時間後の電圧(V1,000)の上昇値(ΔV=V1,000−V0)を求めた。
<Driving life test>
Temperature: Room temperature Drive system: DC drive (DC drive)
Initial luminance: 2,500 cd / m 2
Luminance and voltage increase after 1,000 hours from the start of driving were compared. The ratio (L 1,000 / L 0 ) of the luminance (L 1,000 ) after 1,000 hours to the initial luminance (L 0 ) and the increase value of the voltage (V 1,000 ) after 1,000 hours from the initial voltage (V 0 ) ( ΔV = V 1,000 −V 0 ) was obtained.
(実施例1)
図3に示す構造を有する有機電界発光素子を以下の方法で作製した。
ガラス基板1の上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を150nm堆積したもの(スパッター成膜品;シート抵抗15Ω)を通常のフォトリソグラフィ技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして陽極2を形成した。パターン形成したITO基板を、アセトンによる超音波洗浄、純水による水洗、イソプロピルアルコールによる超音波洗浄の順で洗浄後、窒素ブローで乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
Example 1
An organic electroluminescent element having the structure shown in FIG. 3 was produced by the following method.
An indium tin oxide (ITO) transparent conductive film deposited to a thickness of 150 nm on a glass substrate 1 (sputtered film product; sheet resistance 15Ω) is patterned into a 2 mm wide stripe using normal photolithography and hydrochloric acid etching Thus, an anode 2 was formed. The patterned ITO substrate was cleaned in the order of ultrasonic cleaning with acetone, water with pure water, and ultrasonic cleaning with isopropyl alcohol, then dried with nitrogen blow, and finally subjected to ultraviolet ozone cleaning.
正孔注入層3の材料として、下記に示す構造式の芳香族アミノ基を有する非共役系高分子化合物(PB−1(重量平均分子量:29400,数平均分子量:12600))を下記に示す構造式の電子受容性化合物(A−2)と共に以下の条件でスピンコートした。 As a material for the hole injection layer 3, a structure shown below is a non-conjugated polymer compound (PB-1 (weight average molecular weight: 29400, number average molecular weight: 12600)) having an aromatic amino group of the structural formula shown below. It spin-coated on the following conditions with the electron-accepting compound (A-2) of a formula.
スピンコート条件
溶媒 安息香酸エチル
塗布液濃度 2[wt%]
PB−1:A−2 10:2(重量比)
スピナ回転数 1500[rpm]
スピナ回転時間 30[秒]
乾燥条件 230[℃]×15[分]
Spin coating conditions Solvent Ethyl benzoate Coating concentration 2 [wt%]
PB-1: A-2 10: 2 (weight ratio)
Spinner speed 1500 [rpm]
Spinner rotation time 30 [seconds]
Drying conditions 230 [℃] × 15 [min]
上記のスピンコートにより膜厚30nmの均一な薄膜が形成された。 A uniform thin film having a thickness of 30 nm was formed by the above spin coating.
次に、正孔注入層3を成膜した基板を真空蒸着装置内に設置した。上記装置の粗排気を油回転ポンプにより行った後、装置内の真空度が5.2×10-5Pa(約3.9×10-7Torr)以下になるまでクライオポンプを用いて排気した。上記装置内に配置されたセラミックるつぼに入れた、下記に示すアリールアミン化合物(H−1)をるつぼの周囲のタンタル線ヒーターで加熱して蒸着を行った。この時のるつぼの温度は、258〜271℃の範囲で制御した。蒸着時の真空度5.8×10-5Pa(約4.4×10-7Torr)、蒸着速度は0.18nm/秒で膜厚40nmの正孔輸送層4を得た。
引続き、発光層5の主成分(ホスト材料)として合成例1で合成された目的物3(以下のEM−1)を、副成分(ドーパント)として有機イリジウム錯体(D−1)を別々のセラミックるつぼに設置し、2元同時蒸着法により成膜を行った。
目的物3(EM−1)のるつぼ温度は307〜309℃、蒸着速度は0.10nm/秒に、化合物(D−1)のるつぼ温度は244〜245℃にそれぞれ制御し、膜厚30nmで化合物(D−1)が約6重量%含有された発光層5を正孔輸送層4の上に積層した。蒸着時の真空度は5.5×10-5Pa(約4.1×10-7Torr)であった。 The crucible temperature of the target product 3 (EM-1) is 307 to 309 ° C., the deposition rate is controlled to 0.10 nm / second, and the crucible temperature of the compound (D-1) is controlled to 244 to 245 ° C. The light emitting layer 5 containing about 6% by weight of (D-1) was laminated on the hole transport layer 4. The degree of vacuum during the deposition was 5.5 × 10 −5 Pa (about 4.1 × 10 −7 Torr).
更に、正孔阻止層6として下記に示すピリジン誘導体(HB−1)をるつぼ温度を213〜216℃として、蒸着速度0.08nm/秒で5nmの膜厚で積層した。蒸着時の真空度は4.9×10-5Pa(約3.7×10-7Torr)であった。 Further, a pyridine derivative (HB-1) shown below was laminated as a hole blocking layer 6 at a crucible temperature of 213 to 216 ° C. with a deposition rate of 0.08 nm / second and a film thickness of 5 nm. The degree of vacuum during the deposition was 4.9 × 10 −5 Pa (about 3.7 × 10 −7 Torr).
次に、正孔阻止層6の上に、電子輸送層7として下記に示すアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体(ET−1)を同様にして蒸着した。この時のアルミニウムの8−ヒドロキシキノリン錯体のるつぼ温度は250〜260℃の範囲で制御し、蒸着時の真空度は5.0×10-5Pa(約3.8×10-7Torr)、蒸着速度は0.21nm/秒で膜厚は30nmとした。 Next, an aluminum 8-hydroxyquinoline complex (ET-1) shown below was deposited as an electron transport layer 7 on the hole blocking layer 6 in the same manner. At this time, the crucible temperature of the aluminum 8-hydroxyquinoline complex is controlled in the range of 250 to 260 ° C., the degree of vacuum during deposition is 5.0 × 10 −5 Pa (about 3.8 × 10 −7 Torr), and the deposition rate is 0.21. The film thickness was 30 nm at nm / second.
上記の正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、正孔阻止層6及び電子輸送層7を真空蒸着する時の基板温度は室温に保持した。 The substrate temperature at the time of vacuum deposition of the hole injection layer 3, the hole transport layer 4, the light emitting layer 5, the hole blocking layer 6 and the electron transport layer 7 was kept at room temperature.
ここで、電子輸送層6までの蒸着を行った素子を一度前記真空蒸着装置内より大気中に取り出して、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極2のITOストライプとは直交するように素子に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置して有機層と同様にして装置内の真空度が2.0×10-6Torr(約2.7×10-4Pa)以下になるまで排気した。陰極8として、先ず、フッ化リチウム(LiF)をモリブデンボートを用いて、蒸着速度0.03nm/秒、真空度2.8×10-6Torr(約3.7×10-4Pa)で、0.5nmの膜厚で電子輸送層7の上に成膜した。次に、アルミニウムを同様にモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度0.46nm/秒、真空度9.6×10-6Torr(約1.3×10-3Pa)で膜厚80nmのアルミニウム層を形成して陰極8を完成させた。以上の2層型陰極8の蒸着時の基板温度は室温に保持した。 Here, the element on which the electron transport layer 6 has been deposited is once taken out from the vacuum deposition apparatus into the atmosphere, and a 2 mm wide stripe shadow mask is used as a cathode deposition mask. Installed in a separate vacuum deposition device in close contact with the element at right angles, and the degree of vacuum in the device is 2.0 × 10 −6 Torr (about 2.7 × 10 −4 Pa) or less in the same manner as the organic layer Was exhausted. As the cathode 8, first, lithium fluoride (LiF) is deposited on a molybdenum boat at a deposition rate of 0.03 nm / second, a vacuum degree of 2.8 × 10 −6 Torr (about 3.7 × 10 −4 Pa), and a film thickness of 0.5 nm. Then, a film was formed on the electron transport layer 7. Next, aluminum was similarly heated by a molybdenum boat to form an aluminum layer with a thickness of 80 nm at a deposition rate of 0.46 nm / second and a degree of vacuum of 9.6 × 10 −6 Torr (about 1.3 × 10 −3 Pa) to form a cathode. 8 was completed. The substrate temperature at the time of vapor deposition of the above two-layer cathode 8 was kept at room temperature.
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。
この素子の発光特性及び寿命特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は512nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.60)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子は、後述の比較例の素子と比較して発光効率が高く、長寿命であった。
As described above, an organic electroluminescent element having a light emitting area portion having a size of 2 mm × 2 mm was obtained.
The light emission characteristics and lifetime characteristics of this element are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 512 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.60), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
This device had higher luminous efficiency and a longer life compared to the device of Comparative Example described later.
(実施例2)
正孔阻止層のピリジン誘導体(HB−1)を積層しなかった他は実施例1と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性及び寿命特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は512nm、色度はCIE(x,y)=(0.29,0.60)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしでも有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られた。
(Example 2)
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the pyridine derivative (HB-1) of the hole blocking layer was not laminated.
The light emission characteristics and lifetime characteristics of this element are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 512 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.29, 0.60), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency even without the hole blocking layer.
(実施例3)
発光層5の主成分(ホスト材料)として目的物3(EM−1)の代わりに下記に示す目的物5(以下のEM−2)を用いた他は実施例1と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は514nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、駆動電圧も低かった。
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the target product 5 (hereinafter referred to as EM-2) shown below was used instead of the target product 3 (EM-1) as the main component (host material) of the light emitting layer 5. did.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 514 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this element, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency, and the driving voltage was low.
(実施例4)
正孔阻止層のピリジン誘導体(HB−1)を積層しなかった他は実施例3と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は514nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしでも有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、駆動電圧も低かった。
Example 4
A device was produced in the same manner as in Example 3 except that the pyridine derivative (HB-1) of the hole blocking layer was not laminated.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 514 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency even without the hole blocking layer, and the driving voltage was low.
(実施例5)
発光層5の主成分(ホスト材料)として目的物3(EM−1)の代わりに下記に示す目的物7(以下のEM−3)を用いた他は実施例1と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は513nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the target 7 (EM-3) shown below was used instead of the target 3 (EM-1) as the main component (host material) of the light emitting layer 5. did.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 513 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
(実施例6)
正孔阻止層のピリジン誘導体(HB−1)を積層しなかった他は実施例5と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は513nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしでも有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、比較例1および比較例2と比較して、駆動電圧も低かった。
(Example 6)
A device was fabricated in the same manner as in Example 5 except that the pyridine derivative (HB-1) of the hole blocking layer was not laminated.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 513 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency even without the hole blocking layer, and the driving voltage was lower than in Comparative Example 1 and Comparative Example 2.
(実施例7)
発光層5の主成分(ホスト材料)として目的物3(EM−1)の代わりに下記に示す目的物16(EM−4)を用いた他は実施例2と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は513nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしで有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、比較例2と比較して、電圧も低かった。
A device was fabricated in the same manner as in Example 2, except that the target 16 (EM-4) shown below was used as the main component (host material) of the light emitting layer 5 instead of the target 3 (EM-1).
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 513 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency without the hole blocking layer, and the voltage was lower than that of Comparative Example 2.
(実施例8)
発光層5の主成分(ホスト材料)として目的物3(EM−1)の代わりに下記に示す目的物21(EM−5)を用いた他は実施例2と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は513nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしで有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、比較例2と比較して、電圧も低かった。
A device was fabricated in the same manner as in Example 2 except that the target product 21 (EM-5) shown below was used as the main component (host material) of the light-emitting layer 5 instead of the target product 3 (EM-1).
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 513 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency without the hole blocking layer, and the voltage was lower than that of Comparative Example 2.
(実施例9)
発光層5の主成分(ホスト材料)として目的物3(EM−1)の代わりに下記に示す目的物25(EM−6)を用いた他は実施例1と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は514nm、色度はCIE(x,y)=(0.31,0.61)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、比較例1と比較して、電圧も低かった。
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the target 25 (EM-6) shown below was used instead of the target 3 (EM-1) as the main component (host material) of the light emitting layer 5.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 514 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.31,0.61), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency, and the voltage was lower than that of Comparative Example 1.
(実施例10)
正孔阻止層のピリジン誘導体(HB−1)を積層しなかった他は実施例9と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は515nm、色度はCIE(x,y)=(0.31,0.62)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしでも有機イリジウム錯体からの発光が高効率で得られ、比較例2と比較して、電圧も低かった。
(Example 10)
A device was fabricated in the same manner as in Example 9 except that the hole blocking layer pyridine derivative (HB-1) was not laminated.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 515 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.31,0.62), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained with high efficiency even without the hole blocking layer, and the voltage was lower than that of Comparative Example 2.
(比較例1)
発光層5の主成分(ホスト材料)として目的物(EM−1)の代わりに下記に示す(CBP)を用いた他は実施例1と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性及び寿命特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は514nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.58)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子は、実施例1〜6の素子と比較して発光効率が低かった。
A device was fabricated in the same manner as in Example 1 except that (CBP) shown below was used as the main component (host material) of the light emitting layer 5 instead of the target (EM-1).
The light emission characteristics and lifetime characteristics of this element are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 514 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30,0.58), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
This device had lower luminous efficiency than the devices of Examples 1-6.
(比較例2)
正孔阻止層のピリジン誘導体(HB−1)を積層しなかった他は比較例1と同様にして素子を作製した。
この素子の発光特性を表1に示す。
素子の発光スペクトルの極大波長は512nm、色度はCIE(x,y)=(0.30,0.60)であり、有機イリジウム錯体(D−1)からのものと同定された。
この素子では、正孔阻止層なしでも有機イリジウム錯体からの発光が得られたが、実施例1〜6の素子と比較して、発光効率が低かった。また、実施例1及び2の素子と比較して、駆動電圧も高かった。
(Comparative Example 2)
A device was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the pyridine derivative (HB-1) of the hole blocking layer was not laminated.
The light emission characteristics of this device are shown in Table 1.
The maximum wavelength of the emission spectrum of the device was 512 nm, and the chromaticity was CIE (x, y) = (0.30, 0.60), which was identified as that from the organic iridium complex (D-1).
In this device, light emission from the organic iridium complex was obtained even without the hole blocking layer, but the light emission efficiency was low as compared with the devices of Examples 1-6. Also, the drive voltage was higher than that of the devices of Examples 1 and 2.
以上の通り、実施例1〜4の素子は、比較例1,2の素子と比較して発光効率が高く、また、特に実施例1、実施例2の素子は比較例1の素子と比較して輝度が高く、かつ、電圧上昇が小さい。これらの結果から、本発明の有機化合物を用いることにより、高効率で、駆動安定性に優れた長寿命な燐光素子が実現されることが明らかである。 As described above, the elements of Examples 1 to 4 have higher luminous efficiency than the elements of Comparative Examples 1 and 2, and in particular, the elements of Examples 1 and 2 are compared with the elements of Comparative Example 1. The brightness is high and the voltage rise is small. From these results, it is clear that by using the organic compound of the present invention, a long-lived phosphorescent device having high efficiency and excellent driving stability is realized.
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層(陽極バッファ層)
4 正孔輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 陰極
1 substrate 2 anode 3 hole injection layer (anode buffer layer)
4 hole transport layer 5 light emitting layer 6 hole blocking layer 7 electron transport layer 8 cathode
Claims (7)
Q1及びQ2は、直接結合又は下記(1)から選ばれる連結基を表す。Q1及びQ2は同一であっても異なっていても良い。
Cz1、Cz2、Q1、Q2、環B1及び環B2は、それぞれ下記(2)から選ばれる置換基を有していても良い。)
(1) ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環の、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の2価の連結基、或いは、それらが複数個連結されて形成された2価の連結基
(2) アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基
Q 1 and Q 2 represent a direct bond or a linking group selected from the following (1). Q 1 and Q 2 may be the same or different.
Cz 1 , Cz 2 , Q 1 , Q 2 , Ring B 1 and Ring B 2 may each have a substituent selected from the following (2). )
(1) Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, 6-membered monocyclic ring or 2-5 condensed ring Or a divalent linking group formed by linking a plurality of them (2) alkyl group, aromatic hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group Group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic heterocyclic group
環A1及び環A2は、それぞれ下記(2)から選ばれる置換基を有していても良いベンゼン環である。
Cz1、Cz2、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。)
(1) ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環の、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の2価の連結基、或いは、それらが複数個連結されて形成された2価の連結基
(2) アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基 The organic compound according to claim 1, wherein the formula (I) is the following formula (I-1).
Ring A 1 and ring A 2 are each a benzene ring which may have a substituent selected from the following (2).
Cz 1 , Cz 2 , ring B 1 and ring B 2 are as defined in formula (I). )
(1) Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, 6-membered monocyclic ring or 2-5 condensed ring Or a divalent linking group formed by linking a plurality of them (2) alkyl group, aromatic hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group Group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic heterocyclic group
Zは、Cz1及びCz2上の窒素原子同士を共役可能とする下記(1)から選ばれる連結基を表す。Zは下記(2)から選ばれる置換基を有していても良い。
Cz1、Cz2、環B1及び環B2は、式(I)におけると同義である。)
(1) ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環の、6員環の単環又は2〜5縮合環由来の2価の連結基、或いは、それらが複数個連結されて形成された2価の連結基
(2) アルキル基、芳香族炭化水素基、アシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、ハロゲン原子、アリールアミノ基、アルキルアミノ基、芳香族複素環基 The organic compound according to claim 1, wherein the formula (I) is the following formula (I-2).
Z represents a linking group selected from the following (1) capable of conjugating nitrogen atoms on Cz 1 and Cz 2 . Z may have a substituent selected from the following (2).
Cz 1 , Cz 2 , ring B 1 and ring B 2 are as defined in formula (I). )
(1) Benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, perylene ring, tetracene ring, pyrene ring, benzpyrene ring, chrysene ring, triphenylene ring, fluoranthene ring, 6-membered monocyclic ring or 2-5 condensed ring Or a divalent linking group formed by linking a plurality of them (2) alkyl group, aromatic hydrocarbon group, acyl group, alkoxy group, aryloxy group, alkylthio group, arylthio group Group, alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, halogen atom, arylamino group, alkylamino group, aromatic heterocyclic group
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