JP5828518B2 - Delayed fluorescent material, organic electroluminescence device and compound using the same - Google Patents
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Description
本発明は、発光効率が高い新規遅延蛍光材料とそれを発光層に用いた有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)に関する。また本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いる化合物にも関する。 The present invention relates to a novel delayed fluorescent material having high luminous efficiency and an organic electroluminescence element (organic EL element) using the same for a light emitting layer. Moreover, this invention relates also to the compound used for an organic electroluminescent element.
有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率を高める研究が盛んに行われている。特に、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する電子輸送材料、ホール輸送材料、発光材料などを新たに開発して組み合わせることにより、発光効率を高める工夫が種々なされてきている。その中には、スピロビフルオレン骨格を有する化合物を利用した有機エレクトロルミネッセンス素子に関する研究も見受けられ、これまでにも幾つかの提案がなされてきている。 Many studies have been conducted to increase the luminous efficiency of organic electroluminescence elements. In particular, various efforts have been made to increase the light emission efficiency by newly developing and combining electron transport materials, hole transport materials, light emitting materials, and the like constituting the organic electroluminescence element. Among them, studies on organic electroluminescence devices using compounds having a spirobifluorene skeleton have been found, and some proposals have been made so far.
例えば特許文献1には、スピロビフルオレン骨格を有する化合物を正孔遮蔽層に用いたリン光有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。また、特許文献2には、カルバゾール基が2つ結合したスピロビフルオレン骨格を有する化合物を発光層のホスト材料として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。さらに、特許文献3には、フェニルビニル基やフェニル基で置換されたスピロビフルオレン骨格を有する化合物を発光層のホスト材料として用いた有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。また、特許文献4には、ビフェニル基で置換されたスピロビフルオレン骨格を有する化合物だけで構成される発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。また、特許文献5には、1〜3個のスピロビフルオレン環で置換されたベンゼンまたはナフタレン化合物だけで構成される発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。また、特許文献6には、3〜6個のスピロビフルオレン環で置換されたベンゼン化合物だけで構成される発光層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子が記載されている。
For example,
このようにスピロビフルオレン骨格を有する化合物については、これまで種々の検討がなされており、有機エレクトロルミネッセンス素子への応用に関する幾つかの提案がなされている。しかしながら、スピロビフルオレン骨格を有する化合物のすべてについて網羅的な研究がされ尽くされているとは言えない。特に、スピロビフルオレン骨格を有する化合物の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光材料としての用途については、ほんの一部の化合物について有用性が確認されているに過ぎない。また、スピロビフルオレン骨格を有する化合物の化学構造とその化合物の発光材料としての有用性の間には、明確な関係が見出されるに至っておらず、化学構造に基づいて発光材料としての有用性を予測することは困難な状況にある。さらに、スピロビフルオレン骨格を有する化合物は、合成が必ずしも容易ではないことから、化合物を提供すること自体に困難が伴うこともある。本発明者らはこれらの課題を考慮して、スピロビフルオレン骨格を有する種々の化合物を合成して、その有機エレクトロルミネッセンス素子の発光材料としての有用性を詳細に評価することを目的として検討を進めた。また、発光材料として有用な化合物の一般式を導きだし、発光効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子の構成を一般化することも目的として鋭意検討を進めた。 As described above, various studies have been made on compounds having a spirobifluorene skeleton, and several proposals have been made regarding application to organic electroluminescence devices. However, it cannot be said that exhaustive research has been conducted on all compounds having a spirobifluorene skeleton. In particular, regarding the use of a compound having a spirobifluorene skeleton as a light-emitting material of an organic electroluminescence device, only a part of the compounds have been confirmed to be useful. In addition, no clear relationship has been found between the chemical structure of a compound having a spirobifluorene skeleton and the usefulness of the compound as a light-emitting material. It is difficult to predict. Furthermore, since a compound having a spirobifluorene skeleton is not always easy to synthesize, it may be difficult to provide the compound itself. In consideration of these problems, the present inventors have synthesized various compounds having a spirobifluorene skeleton and studied for the purpose of evaluating in detail the usefulness of the organic electroluminescence device as a light emitting material. Proceeded. In addition, a general formula of a compound useful as a light-emitting material has been derived, and extensive studies have been carried out for the purpose of generalizing the structure of an organic electroluminescence device having high luminous efficiency.
上記の目的を達成するために鋭意検討を進めた結果、本発明者らは、スピロビフルオレン骨格を有する特定の化合物に、有機エレクトロルミネッセンス素子の遅延蛍光材料として優れた性質があることを見出した。本発明者らは、この知見に基づいて、上記の課題を解決する手段として、以下の本発明を提供するに至った。 As a result of diligent studies to achieve the above object, the present inventors have found that a specific compound having a spirobifluorene skeleton has excellent properties as a delayed fluorescent material for an organic electroluminescence device. . Based on this finding, the present inventors have provided the following present invention as means for solving the above-mentioned problems.
[1] 下記一般式(1)で表される化合物からなる遅延蛍光材料。
[2] 一般式(1)のR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8の少なくとも2つが電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であることを特徴とする[1]に記載の遅延蛍光材料。
[3] 一般式(1)のR1、R2、R3およびR4の少なくとも1つが電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であって、R5、R6、R7およびR8の少なくとも1つが電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であることを特徴とする[1]に記載の遅延蛍光材料。
[4] 一般式(1)のR2およびR3の少なくとも1つが電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であって、R6およびR7の少なくとも1つが電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であることを特徴とする[1]に記載の遅延蛍光材料。
[5] 一般式(1)のR2またはR3が電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であって、R6またはR7が電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であることを特徴とする[1]に記載の遅延蛍光材料。
[6] R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8の少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される基であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載の遅延蛍光材料。
[7] 一般式(2)のR21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29およびR30が、各々独立に水素原子、または炭素数1〜6のアルキル基であることを特徴とする[6]に記載の遅延蛍光材料。
[8] 一般式(1)のR9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16の少なくとも2つがシアノ基であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項に記載の遅延蛍光材料。
[9] 一般式(1)のR9、R10、R11およびR12の少なくとも1つがシアノ基であって、R13、R14、R15およびR16の少なくとも1つがシアノ基であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項に記載の遅延蛍光材料。
[10] 一般式(1)のR10またはR11がシアノ基であって、R14またはR15がシアノ基であることを特徴とする[1]〜[7]のいずれか一項に記載の遅延蛍光材料。
[11] 一般式(1)のR2およびR7が電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基であって、R10およびR15がシアノ基であることを特徴とする[1]〜[10]のいずれか一項に記載の遅延蛍光材料。
[1] A delayed fluorescent material comprising a compound represented by the following general formula (1).
[2] A diarylamino group in which at least two of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the general formula (1) may be substituted with an electron donating group The delayed fluorescent material according to [1], which is characterized in that it exists.
[3] At least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 in the general formula (1) is a diarylamino group which may be substituted with an electron donating group, and R 5 , R 6 , R 7 and The delayed fluorescent material according to [1], wherein at least one of R 8 is a diarylamino group optionally substituted with an electron donating group.
[4] At least one of R 2 and R 3 in the general formula (1) is a diarylamino group optionally substituted with an electron donating group, and at least one of R 6 and R 7 is substituted with an electron donating group The delayed fluorescent material according to [1], which may be a diarylamino group.
[5] R 2 or R 3 in the general formula (1) is a diarylamino group which may be substituted with an electron donating group, and R 6 or R 7 may be substituted with an electron donating group The delayed fluorescent material according to [1], which is a group.
[6] At least one of R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 is a group represented by the following general formula (2) [1] The delayed fluorescent material according to any one of [5].
[7] R 21 , R 22 , R 23 , R 24 , R 25 , R 26 , R 27 , R 28 , R 29 and R 30 in the general formula (2) are each independently a hydrogen atom or 1 carbon atom. The delayed fluorescent material according to [6], which is an alkyl group of ˜6.
[8] At least two of R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 and R 16 in the general formula (1) are cyano groups [1] to [ [7] The delayed fluorescent material according to any one of [7].
[9] At least one of R 9 , R 10 , R 11 and R 12 in the general formula (1) is a cyano group, and at least one of R 13 , R 14 , R 15 and R 16 is a cyano group. The delayed fluorescent material according to any one of [1] to [7], wherein:
[10] R 10 or R 11 in the general formula (1) is a cyano group, according to any one of [1] to [7], wherein the R 14 or R 15 is a cyano group Delayed fluorescent material.
[11] R 2 and R 7 in the general formula (1) are diarylamino groups which may be substituted with an electron donating group, and R 10 and R 15 are cyano groups [1] The delayed fluorescent material according to any one of to [10].
[12] 陽極、陰極、および前記陽極と前記陰極の間に発光層を含む少なくとも1層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子であって、[1]〜[11]のいずれか一項に記載の遅延蛍光材料を前記発光層に含むことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
[13] 下記の構造を有する化合物。
[13] A compound having the following structure.
本発明の遅延蛍光材料は、スピロビフルオレン骨格を有する初めての遅延蛍光材料である。本発明の遅延蛍光材料を発光材料として用いれば、発光効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。 The delayed fluorescent material of the present invention is the first delayed fluorescent material having a spirobifluorene skeleton. When the delayed fluorescent material of the present invention is used as a light emitting material, an organic electroluminescence device having high light emission efficiency can be provided.
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様や具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on typical embodiments and specific examples of the present invention, but the present invention is not limited to such embodiments and specific examples. In the present specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
[一般式(1)で表される化合物]
本発明の遅延蛍光材料は、下記一般式(1)で表される化合物からなることを特徴とする。そこで、一般式(1)で表される化合物について、まず説明する。
The delayed fluorescent material of the present invention is characterized by comprising a compound represented by the following general formula (1). Therefore, first, the compound represented by the general formula (1) will be described.
一般式(1)のR1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、各々独立に水素原子、または電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基を表す。ただし、これらの少なくとも1つは電子供与基で置換されていてもよいジアリールアミノ基を表す。これらの2つ以上がジアリールアミノ基を表すとき、2つ以上のジアリールアミノ基は同一であっても異なっていてもよい。好ましいのは、同一である場合である。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8のうち、ジアリールアミノ基を表すものはR2、R3、R4、R5、R6およびR7のいずれか1つ以上、望ましくは2つ以上であることが好ましく、R2、R3、R6およびR7のいずれか1つ以上、望ましくは2つ以上であることがより好ましい。さらに好ましくは、R2、R3、R6およびR7のいずれか1つ以上、望ましくは2つ以上であり、2つである場合はR2およびR3のいずれか1つと、R6およびR7のいずれか1つであることが好ましい。 R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 in the general formula (1) are each independently a diarylamino optionally substituted with a hydrogen atom or an electron donating group Represents a group. However, at least one of these represents a diarylamino group which may be substituted with an electron donating group. When two or more of these represent a diarylamino group, the two or more diarylamino groups may be the same or different. Preferred is the case where they are identical. Among R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 , those representing a diarylamino group are R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 and R 7. Any one or more of these, desirably 2 or more is preferred, and any one or more of R 2 , R 3 , R 6 and R 7 , desirably 2 or more, is more preferred. More preferably, any one or more of R 2 , R 3 , R 6 and R 7 , desirably two or more, and in the case of two , any one of R 2 and R 3 , R 6 and It is preferably any one of R 7 .
ジアリールアミノ基に置換基として結合していてもよい電子供与基は、芳香環に結合したときに電子を芳香環に対して供与する性質を有する基である。電子供与基は、芳香族基、ヘテロ芳香族基、脂肪族基のいずれであってもよく、これらの2つ以上が複合した基であってもよい。電子供与基の例として、アルキル基(直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜6であり、より好ましくは炭素数1〜3であり、具体例としてメチル基、エチル基、プロピル基、ペンチル基、ヘキシル基、イソプロピル基を挙げることができる)、アルコキシ基(直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、好ましくは炭素数1〜6であり、より好ましくは炭素数1〜3であり、具体例としてメトキシ基を挙げることができる)、アミノ基または置換アミノ基(好ましくは芳香族基で置換されたアミノ基であり、具体例としてジフェニルアミノ基、アニリル基、トリルアミノ基を挙げることができる)、アリール基(単環でも融合環でもよいし、さらにアリール基で置換されていてもよく、具体例としてフェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基を挙げることができる)、複素環構造を含む電子供与基(好ましくは窒素原子または硫黄原子を含む複素環構造を含む電子吸引基であり、具体例として、チオフェニル基、ベンゾチオフェニル基、ジュロリジル基、ピロリル基、インドリル基、カルバゾリル基を挙げることができる)等を挙げることができる。これらの中では、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。電子供与基は、例えばσp値が−0.06以下であるものが好ましく、−0.14以下であるものがより好ましく、−0.28以下であるものがさらに好ましい。
ジアリールアミノ基を構成する2つのアリール基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。また、アリール基はベンゼン環を有するものであっても、融合環を有するものであってもよい。融合環としては、例えば、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ピレン環を挙げることができる。
The electron donating group which may be bonded to the diarylamino group as a substituent is a group having a property of donating electrons to the aromatic ring when bonded to the aromatic ring. The electron donating group may be an aromatic group, a heteroaromatic group, or an aliphatic group, or may be a group in which two or more of these are combined. Examples of the electron donating group may be an alkyl group (which may be linear, branched or cyclic, preferably 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 3 carbon atoms, specific examples As a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a pentyl group, a hexyl group, and an isopropyl group) or an alkoxy group (straight, branched, or cyclic), preferably 1 carbon atom -6, more preferably 1 to 3 carbon atoms, and specific examples include a methoxy group), an amino group or a substituted amino group (preferably an amino group substituted with an aromatic group, Examples include diphenylamino group, anilyl group, and tolylamino group), aryl group (which may be monocyclic or fused ring, and may be further substituted with aryl group. An electron-donating group containing a heterocyclic structure (preferably an electron-withdrawing group containing a nitrogen atom or a sulfur atom, and specific examples include thiophenyl) A benzothiophenyl group, a julolidyl group, a pyrrolyl group, an indolyl group, and a carbazolyl group). In these, a C1-C6 alkyl group is preferable. For example, the electron donating group preferably has a σp value of −0.06 or less, more preferably −0.14 or less, and even more preferably −0.28 or less.
The two aryl groups constituting the diarylamino group may be the same or different from each other. The aryl group may have a benzene ring or a fused ring. Examples of the fused ring include naphthalene ring, anthracene ring, phenanthrene ring, and pyrene ring.
R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7およびR8は、水素原子、または下記一般式(2)で表される基であることが好ましい。
一般式(1)におけるシアノ基の置換位置は、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15およびR16のうち、R10、R11、R12、R13、R14およびR15のいずれか1つ以上、望ましくは2つ以上であることが好ましく、R10、R11、R14およびR15のいずれか1つ以上、望ましくは2つ以上であることがより好ましい。さらに好ましくは、R10、R11、R14およびR15のいずれか1つ以上、望ましくは2つ以上であり、2つである場合はR10およびR11のいずれか1つと、R14およびR15のいずれか1つであることが好ましい。
The substitution position of the cyano group in the
一般式(1)で表される化合物の分子量は、例えば該化合物を含む有機層を蒸着法により製膜して利用することを意図する場合には、1500以下であることが好ましく、1200以下であることがより好ましく、1000以下であることがさらに好ましく、800以下であることがさらにより好ましい。分子量の下限値については、例えば350以上とすることができる。 The molecular weight of the compound represented by the general formula (1) is preferably 1500 or less, and preferably 1200 or less when it is intended to use an organic layer containing the compound by forming a film by a vapor deposition method, for example. More preferably, it is more preferably 1000 or less, and even more preferably 800 or less. About the lower limit of molecular weight, it can be set as 350 or more, for example.
以下において、一般式(1)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明において用いることができる一般式(1)で表される化合物はこれらの具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。なお、表中において、CNはシアノ基を表し、Hは水素原子を表す。 Hereinafter, specific examples of the compound represented by the general formula (1) will be exemplified, but the compound represented by the general formula (1) that can be used in the present invention is limitedly interpreted by these specific examples. It shouldn't be. In the table, CN represents a cyano group, and H represents a hydrogen atom.
一般式(1)で表される化合物のうち、上記化合物1は後掲の合成例1にしたがって合成することができる。すなわち、2,7−ジシアノスピロビフルオレンをヨウ化剤でジヨード化することにより2’、7’−ジヨウ化−2,7−ジシアノスピロビフルオレンとし、さらにジp−トリルアミンと反応させることによって合成することができる。
一般式(1)で表される化合物は、既知の化合物合成法を組み合わせることにより合成することも可能である。また反応条件は、公知の反応条件を選択して採用することができる。
Among the compounds represented by the general formula (1), the
The compound represented by the general formula (1) can also be synthesized by combining known compound synthesis methods. The reaction conditions can be selected from known reaction conditions.
[有機エレクトロルミネッセンス素子]
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、陽極、陰極、および陽極と陰極の間に有機層を有する構造を備えている。有機層は、少なくとも発光層を含むものであり、発光層のみからなるものであってもよいし、発光層の他に1層以上の有機層を有するものであってもよい。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光層に一般式(1)で表される化合物を含むものである。
一般式(1)で表される化合物を、熱活性化遅延蛍光材料として有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いれば、高い発光効率を従来よりも安価に達成しうる。従来は、発光効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を製造するために、励起子生成効率が高いリン光材料を用いた研究が活発に行われてきた。しかしながら、リン光材料を用いる場合は、IrやPtといった希少金属を利用する必要があるため、コストが高くなるという問題があった。遅延蛍光材料を用いれば、このような高価な材料を必要としないため、発光効率が高い有機エレクトロルミネッセンス素子を安価に提供することが可能になる。特に一般式(1)で表される化合物は、T1レベルとS1レベルのエネルギー差(ΔEST)が従来の遅延蛍光材料と比べて極めて小さい。そして、一般式(1)で表される化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子によれば、従来は低かった外部量子効率を飛躍的に高めることができる。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、電流効率、電力効率、輝度のいずれも極めて高く、現時点における世界最高水準に達するものであり、極めて有用である。
[Organic electroluminescence device]
The organic electroluminescence device of the present invention has a structure having an anode, a cathode, and an organic layer between the anode and the cathode. The organic layer includes at least a light emitting layer, and may consist of only the light emitting layer, or may have one or more organic layers in addition to the light emitting layer. The organic electroluminescent element of this invention contains the compound represented by General formula (1) in a light emitting layer.
If the compound represented by the general formula (1) is used as a thermally activated delayed fluorescent material in a light emitting layer of an organic electroluminescence device, high luminous efficiency can be achieved at a lower cost than before. Conventionally, in order to manufacture an organic electroluminescence device with high luminous efficiency, research using phosphorescent materials with high exciton generation efficiency has been actively conducted. However, when a phosphorescent material is used, it is necessary to use a rare metal such as Ir or Pt. If the delayed fluorescent material is used, such an expensive material is not required, and thus it is possible to provide an organic electroluminescence element with high luminous efficiency at low cost. In particular, the compound represented by the general formula (1) has an extremely small energy difference (ΔE ST ) between the T1 level and the S1 level as compared with the conventional delayed fluorescent material. And according to the organic electroluminescent element using the compound represented by General formula (1), the external quantum efficiency which was low conventionally can be improved greatly. The organic electroluminescence device of the present invention has extremely high current efficiency, power efficiency, and luminance, reaching the world's highest level at the present time, and is extremely useful.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、少なくとも陽極と有機層と陰極を積層した構造を有するものである。単層型有機エレクトロルミネッセンス素子の場合は、陽極と陰極の間に発光層だけを備えているが、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子には複数の有機層を備えていることが好ましい。発光層以外の有機層は、その機能に応じて、ホール注入層、ホール輸送層、電子ブロック層、発光層、ホールブロック層、電子輸送層、電子注入層などと呼ばれ、既知の材料を適宜組み合わせて用いることができる。陽極と陰極を含めた具体的な構成例として、陽極\発光層\陰極、陽極\ホール注入層\発光層\陰極、陽極\ホール注入層\ホール輸送層\発光層\陰極、陽極\ホール注入層\発光層\電子注入層\陰極、陽極\ホール注入層\ホール輸送層\発光層\電子注入層\陰極、陽極\ホール注入層\発光層\電子輸送層\電子注入層\陰極、陽極\ホール注入層\ホール輸送層\発光層\電子輸送層\電子注入層\陰極、陽極\発光層\電子注入層\陰極、陽極\発光層\電子注入層\電子輸送層\陰極、陽極\ホール注入層\発光層\ホール阻止層\電子注入層\陰極を挙げることができる。これらの陽極\有機層\陰極の構造は、基板の上に形成することができる。なお、本発明で採用することができる構成はこれらに限定されるものではない。また、一般式(1)で表される化合物は発光層に用いることが特に好ましいが、一般式(1)で表される化合物を電荷輸送材料等として発光層以外の有機層に用いることを排除するものではない。 The organic electroluminescence device of the present invention has a structure in which at least an anode, an organic layer, and a cathode are laminated. In the case of a single layer type organic electroluminescence device, only the light emitting layer is provided between the anode and the cathode, but the organic electroluminescence device of the present invention preferably comprises a plurality of organic layers. The organic layers other than the light-emitting layer are called a hole injection layer, a hole transport layer, an electron block layer, a light-emitting layer, a hole block layer, an electron transport layer, an electron injection layer, or the like depending on their functions. They can be used in combination. Specific configuration examples including the anode and cathode include: anode / light emitting layer / cathode, anode / hole injection layer / light emitting layer / cathode, anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / cathode, anode / hole injection. Layer \ light emitting layer \ electron injection layer \ cathode, anode \ hole injection layer \ hole transport layer \ light emission layer \ electron injection layer \ cathode, anode \ hole injection layer \ light emission layer \ electron transport layer \ electron injection layer \ cathode, anode \ Hole injection layer \ Hole transport layer \ Light emitting layer \ Electron transport layer \ Electron injection layer \ Cathode, anode \ Light emitting layer \ Electron injection layer \ Cathode, anode \ Light emitting layer \ Electron injection layer \ Electron transport layer \ Cathode, anode \ A hole injection layer \ light emitting layer \ hole blocking layer \ electron injection layer \ cathode can be mentioned. These anode / organic layer / cathode structures can be formed on a substrate. In addition, the structure which can be employ | adopted by this invention is not limited to these. Further, the compound represented by the general formula (1) is particularly preferably used in the light emitting layer, but the use of the compound represented by the general formula (1) as a charge transport material or the like in an organic layer other than the light emitting layer is excluded. Not what you want.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する各有機層や電極を製造する際には、既知の製造方法を適宜選択して採用することができる。また、各有機層や電極には、既知の有機エレクトロルミネッセンス素子に採用されている種々の材料を選択して用いることができる。さらに、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子には、公知の技術や公知の技術から容易に想到しうる様々な改変を必要に応じて加えることができる。以下において、有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する代表的な材料について説明するが、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子に用いることができる材料は以下の記載によって制限的に解釈されることはない。 When manufacturing each organic layer and electrode which comprise the organic electroluminescent element of this invention, a well-known manufacturing method can be selected suitably and can be employ | adopted. For each organic layer or electrode, various materials employed in known organic electroluminescence elements can be selected and used. Furthermore, the organic electroluminescence element of the present invention can be modified as necessary with various modifications that can be easily conceived from known techniques and known techniques. Hereinafter, typical materials constituting the organic electroluminescence element will be described. However, materials that can be used for the organic electroluminescence element of the present invention are not limitedly interpreted by the following description.
(基板)
基板は、陽極\有機層\陰極の構造を支える支持体として機能するとともに、陽極\有機層\陰極の構造を製造する際の基板として機能するものである。基板は、透明材料で構成されていても、半透明ないし不透明な材料で構成されていてもよい。陽極側から発光を取り出す場合は、透明な基板を用いることが好ましい。基板を構成する材料として、ガラス、石英、金属、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリスルホンを挙げることができる。可撓性を有する基板を用いれば、フレキシブルな有機エレクトロルミネッセンス素子とすることができる。
(substrate)
The substrate functions as a support for supporting the structure of the anode / organic layer / cathode and also functions as a substrate in manufacturing the structure of the anode / organic layer / cathode. The substrate may be made of a transparent material, or may be made of a translucent or opaque material. In the case where light emission is extracted from the anode side, it is preferable to use a transparent substrate. Examples of the material constituting the substrate include glass, quartz, metal, polycarbonate, polyester, polymethacrylate, and polysulfone. If a flexible substrate is used, a flexible organic electroluminescence element can be obtained.
(陽極)
陽極は、有機層へ向けてホールを注入する機能を有する。そのような陽極としては、仕事関数が高い材料を用いることが好ましく、例えば4eV以上の材料を用いることが好ましい。具体的には、金属(例えば、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金)、金属酸化物(例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化インジウムと酸化スズの混合物[ITO]、酸化亜鉛と酸化インジウムの混合物[IZO])、ハロゲン化金属(例えば、ヨウ化銅)、カーボンブラックを挙げることができる。また、ポリアニリン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール等の導電性ポリマーを用いることも可能である。陽極側から発光を取り出す場合は、ITOやIZOなどの発光に対する透過率が高い材料を用いることが好ましい。透過率は、10%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。また、陽極の厚みは、通常は3nm以上であり、10nm以上であることが好ましい。上限値は、例えば1μm以下とすることができるが、陽極に透明性が要求されない場合はさらに厚くてもよく、例えば、上記の基板としての機能を陽極が兼ね備えるようにすることもできる。陽極は、例えば蒸着法、スパッタリング法、塗布法により形成することができる。導電性ポリマーを陽極に用いる場合は、電解重合法を用いて基板上に陽極を形成することも可能である。陽極の形成後は、ホール注入機能を向上させること等を目的として表面処理を行うことができる。表面処理の具体例として、プラズマ処理(例えば、アルゴンプラズマ処理、酸素プラズマ処理)、UV処理、オゾン処理などが挙げられる。
(anode)
The anode has a function of injecting holes toward the organic layer. As such an anode, a material having a high work function is preferably used. For example, a material having 4 eV or more is preferably used. Specifically, metal (for example, aluminum, gold, silver, nickel, palladium, platinum), metal oxide (for example, indium oxide, tin oxide, zinc oxide, a mixture of indium oxide and tin oxide [ITO], zinc oxide) And a mixture of indium oxide [IZO]), metal halide (for example, copper iodide), and carbon black. It is also possible to use conductive polymers such as polyaniline, poly (3-methylthiophene), and polypyrrole. In the case of taking out light emission from the anode side, it is preferable to use a material having high transmittance for light emission such as ITO or IZO. The transmittance is preferably 10% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 80% or more. The thickness of the anode is usually 3 nm or more and preferably 10 nm or more. The upper limit can be set to, for example, 1 μm or less, but may be thicker when transparency is not required for the anode. For example, the anode may have the above function as a substrate. The anode can be formed, for example, by vapor deposition, sputtering, or coating. When a conductive polymer is used for the anode, it is also possible to form the anode on the substrate using an electrolytic polymerization method. After the formation of the anode, surface treatment can be performed for the purpose of improving the hole injection function. Specific examples of the surface treatment include plasma treatment (for example, argon plasma treatment, oxygen plasma treatment), UV treatment, ozone treatment, and the like.
(ホール注入層およびホール輸送層)
ホール注入層は、ホールを陽極から発光層側へ輸送する機能を有する。ホール注入層は、一般に陽極の上に形成されることから、陽極表面との密着性に優れた層であることが好ましい。このため、薄膜形成能が高い材料で構成されることが好ましい。ホール輸送層は、ホールを発光層側へ輸送する機能を有している。ホール輸送層には、ホール輸送性に優れた材料から構成される。
ホール注入層およびホール輸送層には、ホール移動度が高くてイオン化エネルギーが小さいホール輸送材料を用いる。イオン化エネルギーは、例えば4.5〜6.0eVのものを好ましく選択することができる。ホール輸送材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子のホール注入層またはホール輸送層に用いることができるとされている種々の材料を適宜選択して用いることができる。ホール輸送材料は、繰り返し単位を有するポリマー材料であってもよいし、低分子化合物であってもよい。
(Hole injection layer and hole transport layer)
The hole injection layer has a function of transporting holes from the anode to the light emitting layer side. Since the hole injection layer is generally formed on the anode, the hole injection layer is preferably a layer having excellent adhesion to the anode surface. For this reason, it is preferable to be comprised with the material with high thin film formation ability. The hole transport layer has a function of transporting holes to the light emitting layer side. The hole transport layer is made of a material excellent in hole transportability.
For the hole injection layer and the hole transport layer, a hole transport material having high hole mobility and low ionization energy is used. An ionization energy of, for example, 4.5 to 6.0 eV can be preferably selected. As the hole transport material, various materials that can be used for the hole injection layer or the hole transport layer of the organic electroluminescence element can be appropriately selected and used. The hole transport material may be a polymer material having a repeating unit or a low molecular compound.
ホール輸送材料として、例えば、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、シラン系重合体、アニリン系共重合体、チオフェン系重合体、ポルフィリン化合物を挙げることができる。 Examples of hole transport materials include aromatic tertiary amine compounds, styrylamine compounds, oxadiazole derivatives, imidazole derivatives, triazole derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, arylamine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazoles Derivatives, polyarylalkane derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, stilbene derivatives, silazane derivatives, silane polymers, aniline copolymers, thiophene polymers, and porphyrin compounds can be given.
好ましいホール輸送材料として芳香族第三級アミン化合物を挙げることができ、具体的には、トリフェニルアミン、トリトリルアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−(3−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,1’−フェニル−4,4’−ジアミン、N,N,N’,N’−(4−メチルフェニル)−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジナフチル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン、N,N’−(メチルフェニル)−N,N’−(4−n−ブチルフェニル)−フェナントレン−9,10−ジアミン、N,N−ビス(4−ジ−4−トリルアミノフェニル)−4−フェニル−シクロヘキサン、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−ビフェニリル)−N,N’−ジフェニルベンジジン、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−フェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン、N,N’−ビス(4’−ジフェニルアミノ−4−フェニル)−N,N’−ジ(1−ナフチル)ベンジジン、N,N’−ビス(4’−フェニル(1−ナフチル)アミノ−4−フェニル)−N,N’−ジフェニルベンジジン、N,N’−ビス(4’−フェニル(1−ナフチル)アミノ−4−フェニル)−N,N’−ジ(1−ナフチル)ベンジジン等を挙げることができる。また、好ましいホール輸送材料としてフタロシアニン系化合物を挙げることもでき、具体的には、H2Pc、CuPc、CoPc、NiPc、ZnPc、PdPc、FePc、MnPc、ClAlPc、ClGaPc、ClInPc、ClSnPc、Cl2SiPc、(HO)AlPc、(HO)GaPc、VOPc、TiOPc、MoOPc、GaPc−O−GaPcを挙げることができる[Pcはフタロシアニンを表す]。さらに、ポリ(エチレンジオキシ)チオフェン(PEDOT)、酸化モリブデン等の金属酸化物、公知のアニリン誘導体も好ましく用いることができる。 Preferred examples of the hole transporting material include aromatic tertiary amine compounds. Specifically, triphenylamine, tolylamine, N, N′-diphenyl-N, N ′-(3-methylphenyl) -1 , 1′-biphenyl-4,4′-diamine, N, N, N ′, N ′-(4-methylphenyl) -1,1′-phenyl-4,4′-diamine, N, N, N ′ , N ′-(4-methylphenyl) -1,1′-biphenyl-4,4′-diamine, N, N′-diphenyl-N, N′-dinaphthyl-1,1′-biphenyl-4,4 ′ -Diamine, N, N '-(methylphenyl) -N, N'-(4-n-butylphenyl) -phenanthrene-9,10-diamine, N, N-bis (4-di-4-tolylaminophenyl) ) -4-phenyl-cyclohexane, N, N′-bis (4′-diphenyl) Mino-4-biphenylyl) -N, N′-diphenylbenzidine, N, N′-bis (4′-diphenylamino-4-phenyl) -N, N′-diphenylbenzidine, N, N′-bis (4 ′) -Diphenylamino-4-phenyl) -N, N'-di (1-naphthyl) benzidine, N, N'-bis (4'-phenyl (1-naphthyl) amino-4-phenyl) -N, N'- And diphenylbenzidine, N, N′-bis (4′-phenyl (1-naphthyl) amino-4-phenyl) -N, N′-di (1-naphthyl) benzidine, and the like. In addition, phthalocyanine compounds can also be mentioned as preferable hole transport materials, and specifically, H 2 Pc, CuPc, CoPc, NiPc, ZnPc, PdPc, FePc, MnPc, ClAlPc, ClGaPc, ClInPc, ClSnPc, Cl 2 SiPc , (HO) AlPc, (HO) GaPc, VOPc, TiOPc, MoOPc, and GaPc-O-GaPc [Pc represents phthalocyanine]. Further, metal oxides such as poly (ethylenedioxy) thiophene (PEDOT) and molybdenum oxide, and known aniline derivatives can also be preferably used.
本発明で用いるホール輸送材料は、1層に1種のみを選択して用いてもよいし、1層に2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、ホール注入層やホール輸送層は、例えば蒸着法、スパッタリング法、塗布法により形成することができる。ホール注入層やホール輸送層の厚みは、通常は3nm以上であり、10nm以上であることが好ましい。上限値は、例えば5μm以下とすることができる。 As the hole transport material used in the present invention, only one kind may be selected and used in one layer, or two or more kinds may be used in combination in one layer. The hole injection layer and the hole transport layer can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, or a coating method. The thickness of the hole injection layer or the hole transport layer is usually 3 nm or more, and preferably 10 nm or more. The upper limit value can be set to 5 μm or less, for example.
(発光層)
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層は、ホスト材料とドーパント材料を含むものであってもよいし、単一材料のみからなるものであってもよい。本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層は、一般式(1)で表される化合物を含む。
発光層がホスト材料とドーパント材料を含むとき、濃度消光を防ぐために、ドーパント材料はホスト材料に対して10重量%以下で用いることが好ましく、6重量%以下で用いることがより好ましい。ドーパント材料およびホスト材料は、いずれも1種の材料を単独で用いてもよいし、2種以上の材料を組み合わせて用いてもよい。ドーピングは、ホスト材料とドーパント材料を共蒸着することにより行うことができるが、このときホスト材料とドーパント材料はあらかじめ混合しておいてから同時に蒸着してもよい。
(Light emitting layer)
The light emitting layer of the organic electroluminescence device of the present invention may contain a host material and a dopant material, or may consist of only a single material. The light emitting layer of the organic electroluminescent element of the present invention contains a compound represented by the general formula (1).
When the light emitting layer contains a host material and a dopant material, the dopant material is preferably used at 10 wt% or less, more preferably 6 wt% or less, in order to prevent concentration quenching. As the dopant material and the host material, one kind of material may be used alone, or two or more kinds of materials may be used in combination. Doping can be performed by co-evaporation of a host material and a dopant material. At this time, the host material and the dopant material may be mixed in advance and then simultaneously deposited.
発光層に用いられるホスト材料として、カルバゾール誘導体、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルアリーレン誘導体、ジフェニルアントラセン誘導体等が挙げられる。これら以外にも、発光層のホスト材料として提案されているものを適宜選択して用いることができる。好ましいホスト材料として、例えば下記一般式(10)で表される化合物を挙げることができる。
一般式(10)において、Zはq価の連結基を表し、qは2〜4のいずれかの整数を表す。R101およびR102は各々独立に置換基を表し、n101およびn102は各々独立に0〜4のいずれかの整数を表す。n101が2〜4のいずれかの整数であるとき、n101個のR101はそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよく、n102が2〜4のいずれかの整数であるとき、n102個のR102はそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。さらに、q個の各構造単位におけるR101、R102、n101およびn102は、互いに同一であっても異なっていてもよい。 In General Formula (10), Z represents a q-valent linking group, and q represents any integer of 2 to 4. R 101 and R 102 each independently represent a substituent, and n 101 and n 102 each independently represent an integer of 0 to 4. When n101 is an integer of 2 to 4, n101 amino R 101 may be the each be the same or different from each other, when n102 is an integer of 2 to 4, n102 amino R 102 may be the same as or different from each other. Further, R 101 , R 102 , n101 and n102 in each of q structural units may be the same as or different from each other.
一般式(10)におけるR101およびR102が表す置換基として、例えば置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアミノ基、ハロゲン原子、シアノ基を挙げることができる。好ましいのは、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換のアルコキシ基、置換もしくは無置換のアリールオキシ基であり、より好ましいのは、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアリール基である。
n101およびn102は、各々独立に0〜3のいずれかの整数であることが好ましく、0〜2のいずれかの整数であることがより好ましい。また、n101およびn102がいずれも0であるものも好ましい。
Examples of the substituent represented by R 101 and R 102 in the general formula (10) include a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, and a substituted or unsubstituted aryloxy group. And a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, and a cyano group. Preferred is a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted alkoxy group, or a substituted or unsubstituted aryloxy group, and more preferred is a substituted or unsubstituted alkyl group. Group, a substituted or unsubstituted aryl group.
n101 and n102 are each independently preferably an integer of 0 to 3, more preferably an integer of 0 to 2. Moreover, it is also preferable that both n101 and n102 are 0.
一般式(10)におけるZは、芳香環または複素環を含む連結基であることが好ましい。芳香環は、単環であっても、2以上の芳香環が融合した融合環であってもよい。芳香環の炭素数は、6〜22であることが好ましく、6〜18であることがより好ましく、6〜14であることがさらに好ましく、6〜10であることがさらにより好ましい。芳香環の具体例として、ベンゼン環、ナフタレン環を挙げることができる。複素環は、単環であっても、1以上の複素環と芳香環または複素環が融合した融合環であってもよい。複素環の炭素数は5〜22であることが好ましく、5〜18であることがより好ましく、5〜14であることがさらに好ましく、5〜10であることがさらにより好ましい。複素環を構成する複素原子は窒素原子であることが好ましい。複素環の具体例として、ピリジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、トリアゾール環、ベンゾトリアゾール環を挙げることができる。一般式(10)におけるZは、芳香環または複素環を含むとともに、非芳香族連結基を含んでいてもよい。そのような非芳香族連結基として、以下の構造を有するものを挙げることができる。
上記の非芳香族連結基におけるR107、R108、R109およびR110は、各々独立に水素原子、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基を表し、置換もしくは無置換のアルキル基、または置換もしくは無置換のアリール基であることが好ましい。 R 107 , R 108 , R 109 and R 110 in the above non-aromatic linking group each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group, or a substituted or unsubstituted aryl group, and are substituted or unsubstituted. It is preferable that the alkyl group is a substituted or unsubstituted aryl group.
好ましいホスト材料として、例えば下記一般式(11)で表される化合物も挙げることができる。
一般式(11)において、R111、R112およびR113は各々独立に置換基を表し、n111およびn112は各々独立に1〜4のいずれかの整数を表し、n113は1〜5のいずれかの整数を表す。少なくとも1つのR111、少なくとも1つのR112、および少なくとも1つのR113は、アリール基である。n111が2〜4のいずれかの整数であるとき、n111個のR111はそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよく、n112が2〜4のいずれかの整数であるとき、n112個のR112はそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよく、n113が2〜5のいずれかの整数であるとき、n113個のR113はそれぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
一般式(11)におけるn111、n112およびn113は1〜3であることが好ましく、1または2であることがより好ましい。
In the general formula (11), R 111 , R 112 and R 113 each independently represent a substituent, n 111 and n 112 each independently represent an integer of 1 to 4, and n 113 is any of 1 to 5. Represents an integer. At least one R 111 , at least one R 112 , and at least one R 113 are aryl groups. When n111 is an integer of 2 to 4, it may be the being the same or different each n111 amino R 111, when n112 is an integer of 2 to 4, n112 amino R 112 may be the same as or different from each other. When n 113 is an integer of 2 to 5, n 113 R 113 may be the same as or different from each other.
N111, n112 and n113 in the general formula (11) are preferably 1 to 3, and more preferably 1 or 2.
以下において、一般式(10)または一般式(11)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明において用いることができる一般式(10)または一般式(11)で表される化合物はこれらの具体例によって限定的に解釈されるべきものではない。
(ホールブロック層)
ホールブロック層は、発光層を経由したホールが陰極側へ移動するのを防げる機能を有する。発光層と陰極側の有機層との間に形成されることが好ましい。ホールブロック層を形成する有機材料としては、アルミニウム錯体化合物、ガリウム錯体化合物、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体、キノリノール誘導体金属錯体、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体を挙げることができる。具体的には、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)(4−フェニルフェノラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)(4−フェニルフェノラート)ガリウム、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP)等を挙げることができる。ホールブロック層には、1種の有機材料を選択して単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、ホールブロック層は、例えば蒸着法、スパッタリング法、塗布法により形成することができる。ホールブロック層の厚みは、通常は3nm以上であり、10nm以上であることが好ましい。上限値は、例えば5μm以下とすることができる。
(Hall block layer)
The hole blocking layer has a function of preventing holes passing through the light emitting layer from moving to the cathode side. It is preferably formed between the light emitting layer and the organic layer on the cathode side. Examples of the organic material forming the hole blocking layer include an aluminum complex compound, a gallium complex compound, a phenanthroline derivative, a silole derivative, a quinolinol derivative metal complex, an oxadiazole derivative, and an oxazole derivative. Specifically, bis (8-hydroxyquinolinate) (4-phenylphenolate) aluminum, bis (2-methyl-8-hydroxyquinolinate) (4-phenylphenolate) gallium, 2,9-dimethyl Examples include -4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP). For the hole block layer, one type of organic material may be selected and used alone, or two or more types may be used in combination. The hole block layer can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, or a coating method. The thickness of the hole block layer is usually 3 nm or more, and preferably 10 nm or more. The upper limit value can be set to 5 μm or less, for example.
(電子注入層および電子輸送層)
電子注入層は、電子を陰極から発光層側へ輸送する機能を有する。電子注入層は、一般に陰極に接するように形成されることから、陰極表面との密着性に優れた層であることが好ましい。電子輸送層は、電子を発光層側へ輸送する機能を有している。電子輸送層には、電子輸送性に優れた材料から構成される。
電子注入層および電子輸送層には、電子移動度が高くてイオン化エネルギーが大きい電子輸送材料を用いる。電子輸送材料としては、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子注入層または電子輸送層に用いることができるとされている種々の材料を適宜選択して用いることができる。電子輸送材料は、繰り返し単位を有するポリマー材料であってもよいし、低分子化合物であってもよい。
(Electron injection layer and electron transport layer)
The electron injection layer has a function of transporting electrons from the cathode to the light emitting layer. Since the electron injection layer is generally formed so as to be in contact with the cathode, it is preferably a layer having excellent adhesion to the cathode surface. The electron transport layer has a function of transporting electrons to the light emitting layer side. The electron transport layer is made of a material having excellent electron transport properties.
For the electron injection layer and the electron transport layer, an electron transport material having high electron mobility and high ionization energy is used. As the electron transport material, various materials that can be used for the electron injection layer or the electron transport layer of the organic electroluminescence element can be appropriately selected and used. The electron transport material may be a polymer material having a repeating unit or a low molecular compound.
電子輸送材料として、例えば、フルオレノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェノキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ペリレンテトラカルボン酸誘導体、キノキサリン誘導体、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、アントロン誘導体等を挙げることができる。好ましい電子輸送材料の具体例として、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−チアゾール、2,5−ビス(1−フェニル)−1,3,4−オキサジアゾール、2−(4’−tert−ブチルフェニル)−5−(4”−ビフェニル)1,3,4−オキサジアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール、1,4−ビス[2−(5 −フェニルオキサジアゾリル)]ベンゼン、1,4−ビス[2−(5−フェニルオキサジアゾリル)−4−tert−ブチルベンゼン]、2−(4’−tert− ブチルフェニル)−5−(4”−ビフェニル)−1,3,4−チアジアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−チアジアゾール、1,4−ビス[2−(5−フェニルチアジアゾリル)]ベンゼン、2−(4’−tert−ブチルフェニル)−5−(4”−ビフェニル)−1,3,4−トリアゾール、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−トリアゾール、1,4−ビス[2−(5−フェニルトリアゾリル)]ベンゼン、8−ヒドロキシキノリナートリチウム、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)クロロガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(1−ナフトラート)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(2−ナフトラート)ガリウム等が挙げられる。 Examples of electron transport materials include fluorenone derivatives, anthraquinodimethane derivatives, diphenoquinone derivatives, thiopyran dioxide derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, imidazole derivatives, perylenetetracarboxylic acid derivatives, quinoxaline derivatives. , Fluorenylidenemethane derivatives, anthraquinodimethane derivatives, anthrone derivatives and the like. Specific examples of preferred electron transport materials include 2,5-bis (1-phenyl) -1,3,4-oxazole, 2,5-bis (1-phenyl) -1,3,4-thiazole, 2,5 -Bis (1-phenyl) -1,3,4-oxadiazole, 2- (4'-tert-butylphenyl) -5- (4 "-biphenyl) 1,3,4-oxadiazole, 2, 5-bis (1-naphthyl) -1,3,4-oxadiazole, 1,4-bis [2- (5-phenyloxadiazolyl)] benzene, 1,4-bis [2- (5-phenyl) Oxadiazolyl) -4-tert-butylbenzene], 2- (4′-tert-butylphenyl) -5- (4 ″ -biphenyl) -1,3,4-thiadiazole, 2,5-bis (1- Naphthyl) -1,3,4-thiadiazole, 1,4-bis [2- (5-phenylthiadiazolyl)] benzene, 2- (4′-tert-butylphenyl) -5- (4 ″ -biphenyl) -1,3,4-triazole, 2,5-bis (1-naphthyl) -1,3,4-triazole, 1,4-bis [2- (5-phenyltriazolyl)] benzene, 8-hydroxyquinolinate lithium, bis (8-hydroxyquinolinato) zinc, bis (8- Hydroxyquinolinate) copper, bis (8-hydroxyquinolinate) manganese, tris (8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (2-methyl-8-hydroxyquinolinato) aluminum, tris (8-hydroxyquinoate) Norinato) gallium, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) beryllium, bis (10-hydroxybenzo [h] quinolinato) Bis (2-methyl-8-quinolinato) chlorogallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) (o-cresolate) gallium, bis (2-methyl-8-quinolinato) (1-naphtholato) aluminum, bis ( 2-methyl-8-quinolinato) (2-naphtholate) gallium and the like.
本発明で用いる電子輸送材料は、1層に1種のみを選択して用いてもよいし、1層に2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、電子注入層や電子輸送層は、例えば蒸着法、スパッタリング法、塗布法により形成することができる。電子注入層や電子輸送層の厚みは、通常は3nm以上であり、10nm以上であることが好ましい。上限値は、例えば5μm以下とすることができる。 As the electron transport material used in the present invention, only one kind may be selected and used in one layer, or two or more kinds may be used in combination in one layer. The electron injection layer and the electron transport layer can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, or a coating method. The thickness of the electron injection layer or the electron transport layer is usually 3 nm or more, and preferably 10 nm or more. The upper limit value can be set to 5 μm or less, for example.
(陰極)
陰極は、有機層へ向けて電子を注入する機能を有する。そのような陰極としては、仕事関数が低い材料を用いることが好ましく、例えば4eV以下の材料を用いることが好ましい。具体的には、金属(例えば、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀)、合金(例えば、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金)を挙げることができる。陰極側から発光を取り出す場合は、透過率が高い材料を用いることが好ましい。透過率は、10%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。また、陰極の厚みは、通常は3nm以上であり、10nm以上であることが好ましい。上限値は、例えば1μm以下とすることができるが、陰極に透明性が要求されない場合はさらに厚くてもよい。陰極は、例えば蒸着法、スパッタリング法により形成することができる。陰極の上には、陰極を保護するために保護層を形成することが好ましい。そのような保護層は、仕事関数が高くて安定な金属からなる層であることが好ましく、例えば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属層を形成することができる。
(cathode)
The cathode has a function of injecting electrons toward the organic layer. As such a cathode, a material having a low work function is preferably used. For example, a material having 4 eV or less is preferably used. Specifically, a metal (for example, tin, magnesium, indium, calcium, aluminum, silver) and an alloy (for example, an aluminum-lithium alloy, a magnesium-silver alloy, a magnesium-indium alloy) can be mentioned. When light emission is taken out from the cathode side, it is preferable to use a material having high transmittance. The transmittance is preferably 10% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 80% or more. The thickness of the cathode is usually 3 nm or more, and preferably 10 nm or more. The upper limit value can be set to 1 μm or less, for example, but may be thicker if the cathode is not required to be transparent. The cathode can be formed, for example, by vapor deposition or sputtering. A protective layer is preferably formed on the cathode in order to protect the cathode. Such a protective layer is preferably a layer made of a stable metal having a high work function. For example, a metal layer such as aluminum, silver, copper, nickel, chromium, gold, or platinum can be formed.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、さらに様々な用途へ応用することが可能である。例えば、本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子を用いて、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を製造することが可能であり、詳細については、時任静士、安達千波矢、村田英幸共著「有機ELディスプレイ」(オーム社)を参照することができる。また、特に本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、需要が大きい有機エレクトロルミネッセンス照明に応用することができる。 The organic electroluminescence device of the present invention can be further applied to various uses. For example, it is possible to produce an organic electroluminescence display device using the organic electroluminescence element of the present invention. For details, see “Organic EL Display” (Ohm Co., Ltd.) ) Can be referred to. In particular, the organic electroluminescence device of the present invention can be applied to organic electroluminescence illumination that is in great demand.
以下に合成例、試験例および製造例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下に示す材料、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to synthesis examples, test examples, and production examples. The following materials, processing details, processing procedures, and the like can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
(合成例1)
以下のスキームにしたがって、化合物1を合成した。
化合物a(7.32g,20.00mmol)、I2(6.88g,27.20mmol)、ヨウ素酸(1.65g,9.40mmol)、濃硫酸(2mL)、クロロホルム(20mL)および酢酸(80mL)の混合物を60℃で12時間加熱した。室温に冷却した後に、クロロホルムと水に分配して有機相を取り出した後、水と炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、さらにシリカゲルカラムクロマトグラフィー(酢酸エチル/ヘキサン,Rf=0.33)で精製することにより、化合物bの白色粉末を得た(9.88g、収率80%)。
融点:373℃(DSC)
IR(KBr,cm-1):ν=825,932,999,1378,1444,1603,2217
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃):δ(ppm)=7.99(dd,3JH,H=8.0,5JH,H=0.8Hz,2H),7.78(dd,3JH,H=6.4,4JH,H=1.2Hz,2H),7.76(dd,3JH,H=6.0,4JH,H=1.6Hz,2H),7.61(d,3JH,H=8.0Hz,2H),7.05(d,4JH,H=0.8Hz,2H),6.94(d,4JH,H=1.2Hz,2H)
13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃):δ(ppm)=148.6,147.0,143.7,140.3,138.1,133.0,132.9,132.7,128.0,122.3,122.0,121.9,118.1,113.1,93.9,64.8,53.4
MS(FAB+)m/z(%):617.9(100)
質量分析(C27H12I2N2):計算値617.9090;実測値617.9066
Compound a (7.32g, 20.00mmol), I 2 (6.88g, 27.20mmol), iodate (1.65g, 9.40mmol), concentrated sulfuric acid (2 mL), chloroform (20 mL) and acetic acid (80 mL ) Was heated at 60 ° C. for 12 hours. After cooling to room temperature, the organic phase was taken out by partitioning with chloroform and water, washed with water and aqueous sodium hydrogen carbonate solution, dried over magnesium sulfate, and further silica gel column chromatography (ethyl acetate / hexane, Rf = 0). .33) to obtain a white powder of compound b (9.88 g, yield 80%).
Melting point: 373 ° C. (DSC)
IR (KBr, cm −1 ): ν = 825,932,999,1378,1444,1603,2217
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , 25 ° C.): δ (ppm) = 7.99 (dd, 3 J H, H = 8.0, 5 J H, H = 0.8 Hz, 2H), 7.78 (Dd, 3 J H, H = 6.4, 4 J H, H = 1.2 Hz, 2H), 7.76 (dd, 3 J H, H = 6.0, 4 J H, H = 1. 6 Hz, 2H), 7.61 (d, 3 J H, H = 8.0 Hz, 2 H), 7.05 (d, 4 J H, H = 0.8 Hz, 2 H), 6.94 (d, 4 J H, H = 1.2Hz, 2H)
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 , 25 ° C.): δ (ppm) = 148.6, 147.0, 143.7, 140.3, 138.1, 133.0, 132.9, 132.7, 128.0, 122.3, 122.0, 121.9, 118.1, 113.1, 93.9, 64.8, 53.4
MS (FAB <+> ) m / z (%): 617.9 (100)
Mass spectrometry (C 27 H 12 I 2 N 2 ): calculated value 617.9090; found value 617.9906
パラジウムジアセテート(0.02g,0.09mmol)、ジ−p−トリルアミン(0.68g,3.50mmol)、ナトリウムt−ブトキシド(0.38g,3.95mmol)、1−ビフェニルジシクロヘキシルホスフィン(0.050g,0.15mmol)および化合物b(0.93g,1.50mmol)を混合して、110℃で24時間反応させることにより、化合物1を得た(680mg,収率56%)。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(塩化メチレン/ヘキサン,Rf=0.33)で精製した。
融点:313℃(DSC)
IR(KBr,cm-1):ν=809,1265,1465,1506,1598,2217
1H NMR(400MHz,CDCl3,25℃):δ(ppm)=7.80(d,3JH,H=8.0Hz,2H),7.65(dd,3JH,H=8.0,4JH,H=1.2Hz,2H),7.54(d,3JH,H=8.4Hz,2H),7.20(d,4JH,H=0.8Hz,2H),7.96−7.93(m,10H),6.83(d,3JH,H=8.4Hz,8H),6.32(d,4JH,H=2.0Hz,2H),2.24ppm(s,12H)
13C NMR(100MHz,CDCl3,25℃):δ(ppm)=150.6,147.6,146.3,145.0,143.8,135.5,132.4,132.0,129.7,127.8,124.0,123.7,121.8,120.3,118.6,117.9,112.3,65.4,20.7
MS(FAB+)m/z(%):756.8(100)
HRMS(C59H36N4):計算値756.3253;実測値756.3245
元素分析(C55H40N4,%):計算値C87.27,H5.33,N7.40;実測値C87.33,H5.36,N7.29
Palladium diacetate (0.02 g, 0.09 mmol), di-p-tolylamine (0.68 g, 3.50 mmol), sodium t-butoxide (0.38 g, 3.95 mmol), 1-biphenyldicyclohexylphosphine (0. 050 g, 0.15 mmol) and compound b (0.93 g, 1.50 mmol) were mixed and reacted at 110 ° C. for 24 hours to obtain Compound 1 (680 mg, yield 56%). The product was purified by silica gel column chromatography (methylene chloride / hexane, Rf = 0.33).
Melting point: 313 ° C. (DSC)
IR (KBr, cm −1 ): ν = 809, 1265, 1465, 1506, 1598, 2217
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 , 25 ° C.): δ (ppm) = 7.80 (d, 3 J H, H = 8.0 Hz, 2H), 7.65 (dd, 3 J H, H = 8 0.0, 4 J H, H = 1.2 Hz, 2 H), 7.54 (d, 3 J H, H = 8.4 Hz, 2 H), 7.20 (d, 4 J H, H = 0.8 Hz) , 2H), 7.96-7.93 (m, 10H), 6.83 (d, 3 J H, H = 8.4 Hz, 8H), 6.32 (d, 4 J H, H = 2. 0Hz, 2H), 2.24ppm (s, 12H)
13 C NMR (100 MHz, CDCl 3 , 25 ° C.): δ (ppm) = 150.6, 147.6, 146.3, 145.0, 143.8, 135.5, 132.4, 132.0, 129.7, 127.8, 124.0, 123.7, 121.8, 120.3, 118.6, 117.9, 112.3, 65.4, 20.7
MS (FAB <+> ) m / z (%): 756.8 (100)
HRMS (C 59 H 36 N 4 ): calculated value 756.3253; found value 756.3245
Elemental analysis (C 55 H 40 N 4, %): Calculated C87.27, H5.33, N7.40; Found C87.33, H5.36, N7.29
(実施例1)
本実施例において、化合物1を用いて試験を行うとともに、図1に示す構造の有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。
(1)遅延蛍光の観測
6重量%の化合物1とmCPを共蒸着することにより石英基板上に製膜し、発光スペクトルを測定した(図2)。共蒸着膜は黄色発光を示し、PL量子収率は27%と高い値を示した。次に化合物1の熱活性化遅延蛍光特性を検討するために、ストリークカメラを用いて共蒸着膜のPL過渡減衰を300Kで測定した(図3)。PL過渡減衰曲線は2成分のフィッティングによく一致し、24nsの短寿命成分と24μsの長寿命成分が観測された。すなわち、化合物1によって、短寿命の蛍光に加え、長寿命成分に由来する熱活性化遅延蛍光が観測された。
Example 1
In this example, a test was conducted using
(1) Observation of delayed
(2)有機エレクトロルミネッセンス素子の作製
ガラス1上にインジウム・スズ酸化物(ITO)2をおよそ30〜100nmの厚さで製膜し、さらにその上にN,N’−ジ(ナフタレン−1−イル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)3を60nmの厚さで製膜した。次いで、6重量%の化合物1と4,4−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ)]ビフェニル(mCP)を共蒸着することによって発光層4を20nmの厚さで製膜した。さらにその上に、4,7−ジフェニル−1,10−フェノアントロリン(Bphen)5を厚さ40nmで製膜した。次いで、マグネシウム−銀(MgAg)6を100nm真空蒸着し、次いで銀(Ag)7を20nmの厚さに蒸着して、図1に示す層構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子とした。
製造した有機エレクトロルミネッセンス素子の発光スペクトルを測定した結果を図4に示す。最大電流で黄色発光を示した。温度と発光効率の関係を測定したところ図5に示すグラフが得られた。図5において、ΦTOTALは全発光、ΦTADF長寿命発光(遅延蛍光)、ΦPromptは単寿命発光を示す。温度上昇に伴ってΦTADFが大きくなっていることが確認され、T1からS1へ効率良く変換されていることが示された。図6は、温度の逆数と長寿命発光の単寿命発光に対する強度比との関係を示すグラフである(Berberan-Santos Plot)。T1レベルとS1レベルのエネルギー差(ΔEST)は0.057eVであり、従来の遅延蛍光材料と比べて極めて小さいことが確認された。図8は、電流密度と外部量子効率の関係を示すグラフである。従来1.4%程度であった外部量子効率は、本実施例では4.4%に達した。図9は、半導体パラメータ−アナライザーおよびパワーメータを用いて電流密度−電圧−輝度(J-V-L)特性を測定した結果を示すグラフである。電流効率13.5cd/A、電力効率13.0 lm/W、駆動電圧15Vにおいて12000cd/m2を達成した。
(2) Production of organic electroluminescence element Indium tin oxide (ITO) 2 is formed on
The result of having measured the emission spectrum of the manufactured organic electroluminescent element is shown in FIG. Yellow light emission was observed at the maximum current. When the relationship between temperature and luminous efficiency was measured, the graph shown in FIG. 5 was obtained. In FIG. 5, ΦTOTAL indicates total light emission, ΦTADF long-lifetime light emission (delayed fluorescence), and ΦPrompt indicates single-lifetime light emission. It was confirmed that ΦTADF increased with increasing temperature, indicating that T1 was efficiently converted to S1. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the reciprocal of temperature and the intensity ratio of long-life luminescence to single-life luminescence (Berberan-Santos Plot). The energy difference (ΔE ST ) between the T1 level and the S1 level was 0.057 eV, which was confirmed to be extremely small as compared with the conventional delayed fluorescent material. FIG. 8 is a graph showing the relationship between current density and external quantum efficiency. The external quantum efficiency, which was conventionally about 1.4%, reached 4.4% in this example. FIG. 9 is a graph showing the results of measuring current density-voltage-luminance (JVL) characteristics using a semiconductor parameter-analyzer and a power meter. 12000 cd / m 2 was achieved at a current efficiency of 13.5 cd / A, a power efficiency of 13.0 lm / W, and a drive voltage of 15V.
(実施例2〜40)
実施例1と同様にして、化合物2〜40についても有用性を確認することができる。
(Examples 2 to 40)
In the same manner as in Example 1, the usefulness of
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、低コストで製造することが可能であり、高い発光効率で高輝度を実現しうるものである。また、本発明の遅延蛍光材料は、そのような有機エレクトロルミネッセンス素子用の発光材料として有用である。このため、本発明は産業上の利用可能性が高い。 The organic electroluminescence device of the present invention can be manufactured at low cost, and can achieve high luminance with high luminous efficiency. The delayed fluorescent material of the present invention is useful as a light emitting material for such an organic electroluminescence device. For this reason, this invention has high industrial applicability.
1 ガラス
2 ITO
3 mCP
4 発光層
5 Bphen
6 MgAg
7 Ag
1
3 mCP
4
6 MgAg
7 Ag
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