JP2011071459A - 有機電界発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光輝度が高く、発光効率が高く、かつ耐久性が高い有機電界発光素子の提供。
【解決手段】一対の電極間に、発光層を含む有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式(I)で表される化合物を、有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
Figure 2011071459

(一般式(I)中、R11、R12、R13は炭素数1〜6のアルキル基を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R14は水素原子、又は−Q(R16)(R17)R18を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R16、R17、R18は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R15は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、アリール基、ヘテロアリール基を表す。nは1又は2を表す。)
【選択図】なし

Description

本発明は電気エネルギーを光に変換して発光する有機電界発光素子に関する。
有機電界発光素子(以下、「有機EL素子」とも言う)は、低電圧駆動で高輝度の発光が得られることから活発に研究開発が行われている。有機電界発光素子は、一対の電極間に有機層を有し、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが有機層において再結合し、生成した励起子のエネルギーを発光に利用するものである。
近年、燐光発光材料を用いることにより、素子の高効率化が進んでいる。有機発光層と陰極の間にN−フェニルカルバゾール骨格を有する化合物を用い、陰極との密着性を向上させ、素子の長期保存性を改良し、ダークスポットを減少させた有機電界発光素子に関する発明が開示されている(特許文献1及び2参照)。
また、特許文献3には、イリジウム錯体材料とともに発光層を形成するホスト材料として、例えば下記式で表されるN−フェニルカルバゾール骨格を有する化合物を用いた有機電界発光素子に関する発明が開示されている。
Figure 2011071459
しかし、上記の化合物を用いた素子の耐久性は不十分であり、駆動電圧の点においても更なる改良が求められていた。
更に、特許文献4には、発光層に例えば下記式で表されるN−フェニルカルバゾール骨格を有する化合物を用いた有機電界発光素子に関する発明が開示されている。
Figure 2011071459
しかし、上記の化合物を用いた素子の耐久性は不十分であり、駆動電圧の点においても更なる改良が求められていた。
特開平8−88083号公報 特開平8−60144号公報 国際公開04/101707号 特開2003−335753号公報
本発明の目的は、発光効率が高く、かつ耐久性が高い有機電界発光素子の提供にある。また、特に青色領域に発光を有する有機電界発光素子であって、発光効率が高く、かつ耐久性が高い有機電界発光素子の提供にある。
本発明は下記の手段により達成された。
〔1〕
一対の電極間に、発光層を含む有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式(I)で表される化合物を、有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(I)中、R11、R12、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R14は水素原子、又は−Q(R16)(R17)R18を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R16、R17、R18はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R15は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。nは1又は2を表す。)
〔2〕
前記一般式(I)で表される化合物が、下記一般式(II)で表される化合物であることを特徴とする〔1〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(II)中、R21、R22、R23はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R24は水素原子、又は−C(R26)(R27)R28を表す。R26、R27、R28はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R25は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔3〕
前記一般式(II)で表される化合物が、下記一般式(III)で表される化合物であることを特徴とする〔2〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(III)中、R31は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R34は水素原子、又は−C(CH36を表す。R36は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R35は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔4〕
前記一般式(III)で表される化合物が、下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする〔3〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(IV)中、R41はメチル基又はエチル基を表す。R44は水素原子、又は−C(CH46を表す。R46はメチル基又はエチル基を表す。R45は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔5〕
前記一般式(IV)で表される化合物が、下記一般式(V)で表される化合物であることを特徴とする〔4〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(V)中、R51はメチル基又はエチル基を表す。R55は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔6〕
前記一般式(V)で表される化合物において、R55が水素原子である〔5に記載の有機電界発光素子。
〔7〕
前記一般式(I)で表される化合物が、下記一般式(VII)で表される化合物であることを特徴とする〔1〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(VII)中、R71、R72、R73はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R74は水素原子、又は−C(R76)(R77)R78を表す。R76、R77、R78はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R75、R79はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔8〕
前記一般式(VII)で表される化合物が、下記一般式(VIII)で表される化合物であることを特徴とする〔7〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(VIII)中、R81は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R84は水素原子、又は−C(CH86を表す。R86は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R85、R89はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔9〕
前記一般式(VIII)で表される化合物が、下記一般式(IX)で表される化合物であることを特徴とする〔8〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(IX)中、R91はメチル基又はエチル基を表す。R94は水素原子、又は−C(CH96を表す。R96はメチル基又はエチル基を表す。R95、R99はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔10〕
前記一般式(IX)で表される化合物が、下記一般式(X)で表される化合物であることを特徴とする〔9〕に記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(X)中、R101はメチル基又はエチル基を表す。R105、R109はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
〔11〕
前記一般式(X)で表される化合物において、R105とR109が水素原子である〔10〕に記載の有機電界発光素子。
〔12〕
前記一般式(I)〜(X)で表される化合物のTが61kcal/mol以上である〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載の有機電界発光素子。
〔13〕
前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の分子量が450〜1200である〔1〕〜〔12〕のいずれかに記載の有機電界発光素子。
〔14〕
前記発光層が前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の少なくとも1種と、下記一般式(A1)〜(A4)で表されるモノアニオン性の2座配位子と原子量40以上の金属を含む燐光性金属錯体の少なくとも1種とを含む〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(A1)〜(A4)中、E1a〜E1qはそれぞれ独立に炭素原子又はヘテロ原子を表す。R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。一般式(A1)〜(A4)で表される骨格はそれぞれ合計で18π電子構造を有する。)
〔15〕
前記発光層が前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の少なくとも1種と、下記一般式(1)で表される4座白金錯体の少なくとも1種とを含む〔1〕〜〔13〕のいずれかに記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(1)中、X1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X1、X2、X3及びX4の内、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。X5、X6、X7、X8、X9及びX10は、それぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表す。X11、X12は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X13、X14及びX15は、それぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、X11、X12、X13、X14及びX15により表される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、2以下である。Lは単結合又は2価の連結基を表す。)
〔16〕
一般式(a)で表される化合物を発光層に含むことを特徴とする〔10〕〜〔15〕のいずれかに記載の有機電界発光素子。
Figure 2011071459
(一般式(a)において、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、パーフルオロアルキル基、シリル基を表し、該R〜Rの少なくとも1つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基である。X〜X12は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、パーフルオロアルキル基、シリル基を表す。)
本発明の発光素子は、耐久性に優れ、駆動電圧を低減し得る。また、青色領域においても低い駆動電圧で発光し、かつ耐久性に優れる。また、初期劣化(初期輝度から10%劣化の耐久時間)に優れる。
本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例を示す概略図である。 本発明に係る発光装置の一例を示す概略図である。 本発明に係る照明装置の一例を示す概略図である。
本発明の有機電界発光素子は、一対の電極間に、発光層を含む有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式(I)で表される化合物を、有機層に含有することを特徴とする。
Figure 2011071459
(一般式(I)中、R11、R12、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R14は水素原子、又は−Q(R16)(R17)R18を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R16、R17、R18はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R15は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。nは1又は2を表す。)
本発明の有機電界発光素子は、有機層として、少なくとも一つの発光層を有する。また発光層以外の有機層として、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、励起子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層、保護層などが適宜配置されていてもよく、それぞれ他の層の機能を兼ね備えていても良い。また各層は複数の層から構成されていても良い。
本発明の有機電界発光素子は、励起一重項からの発光(蛍光)を利用するものでも励起三重項からの発光(燐光)を利用するものでもよいが、発光効率の観点から、燐光を利用するものの方が好ましい。
本発明の有機電界発光素子の発光層は少なくとも一種の発光材料と、少なくとも一種のホスト材料から構成されていることが好ましい。ここで、ホスト材料とは、発光層を構成する材料のうち、発光材料以外のものであり、発光材料を分散して層中に保持する機能、陽極や正孔輸送層等から正孔を受け取る機能、陰極や電子輸送層等から電子を受け取る機能、正孔及び/又は電子を輸送する機能、正孔と電子の再結合の場を提供する機能、再結合により生成した励起子のエネルギーを発光材料に移動させる機能、及び正孔及び/又は電子を発光材料に輸送する機能のうち少なくとも一種の機能を有する材料を意味する。
本発明の化合物は、有機層のうちいずれの層に含有されていてもよく、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層に含有されていることが好ましく、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層に含有されていることがより好ましく、発光層に含有されていることが更に好ましく、発光層にホスト材料として含有されていることが最も好ましい。発光層にホスト材料として含有される場合、発光層における本発明の化合物の含有率は、50〜99.9質量%であることが好ましく、60〜98質量%であることがより好ましい。また正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、正孔ブロック層、電子輸送層、電子注入層に含有される場合、各層における本発明の化合物の含有率は、70〜100%であることが好ましく、85〜100%であることがより好ましく、99〜100%であることが最も好ましい。
本発明の化合物は、少なくとも1層の有機層に含有されていればよく、複数の有機層に含有されていても良い。
一般式(I)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(I)中、R11、R12、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R14は水素原子、又は−Q(R16)(R17)R18を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R16、R17、R18はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R15は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。nは1又は2を表す。)
これまでの発明はカルバゾール基を有する化合物は活性位である3、6位をすべて安定な置換基であるトリアルキルメチル基やトリアルキルシリル基で保護することで、有機電界発光素子にホスト材料として用いた場合に分解を防ぐことができ、素子の耐久性向上が行われてきた。しかし、本発明において、種々の検討、解析を行うことにより、トリアルキルメチル基やトリアルキルシリル基は嵩高な置換基であるため、カルバゾール基の活性位を全て置換基により保護してしまうと、電荷の輸送を担うカルバゾール主骨格同士の分子間距離を大きくし、電荷の輸送を妨げ、大幅な電圧上昇や素子耐久性悪化につながることを見出した。
本発明において、種々の検討、解析を行うことにより、一般式(I)で表される化合物は、カルバゾール基の活性位を一箇所のみ(3位のみ)トリアルキルメチル基やトリアルキルシリル基で保護することで、有機電界発光素子にホスト材料として用いた場合に分解を防ぐことができることを見出した。すなわち、電圧上昇や耐久性劣化が促進しない範囲で活性位を置換基で保護することが耐久性を大幅に上昇することができることを見出した。
また、一般式(I)で表される化合物は、nが1の場合は一方のカルバゾール基に対してもう一方のカルバゾール基がm−(メタ)位に結合し、nが2の場合はカルバゾール基がビフェニル基の3,3’位に結合する構造的な特徴を有する。
上記の構造を有することで、三重項(T1)エネルギーが高くすることができ、青色燐光発光材料とともに発光層を形成した場合でも高効率の有機電界発光素子を提供できる。
一般式(I)中、R11、R12、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表し、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、tert−ペンチル、neo−ペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、neo−ヘキシル、4,4-ジメチルブチル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基などが挙げられ、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、シクロヘキシル基であり、より好ましくはメチル、エチル、n−プロピル基であり、更に好ましくはメチル、エチル基であり、最も好ましくはR11がメチル基又はエチル基、R12、R13がメチル基である。
は炭素原子又はケイ素原子であり、炭素原子が好ましい。Qは水素原子、炭素原子又はケイ素原子であり、水素原子又は炭素原子が好ましい。
15は複数存在する場合は各々独立して水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。
15で表されるアルキル基としては、置換基若しくは無置換のアルキル基、例えば、メチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、n−オクチル基、n−デシル基、n−ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などが挙げられ、好ましくはメチル基、エチル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基であり、より好ましくはメチル基、tert−ブチル基であり、更に好ましくはtert−ブチル基である。
15で表されるアリール基としては、置換若しくは無置換のアリール基、例えば、フェニル基、p−トリル基、m−トリル基、o−トリル基、ナフチル基、シアノフェニル基、トリフルオロメチルフェニル基等が挙げられ、好ましくはフェニル基、シアノフェニル基が挙げられ、より好ましくはフェニル基が挙げられる。
15で表されるヘテロアリール基としては、置換若しくは無置換のヘテロアリール基、例えば、含窒素へテロ五員環、含窒素へテロ六員環、含酸素へテロ五員環、含硫黄へテロ五員環などが挙げられ、具体的にはピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、1,2,4−トリアジン環、1,3,5−トリアジン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,3−トリアゾール環、1,2,4−トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、1,2,3−オキサジアゾール環、1,2,4−オキサジアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,2,3−チアジアゾール環、1,2,4−チアジアゾール環、1,3,4−チアジアゾール環、セレノフェン環、テルロフェン環、カルバゾール環などが挙げられる。電荷輸送性及び素子の駆動耐久性の観点から、芳香環母核の安定性、薄膜のイオン化ポテンシャルや電子親和力のコントロール、π電子系の広がりなどを考慮すると、好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、1,3,5−トリアジン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、1,2,4−トリアゾール環、フラン環、チオフェン環、オキサゾール環、チアゾール環、1,3,4−オキサジアゾール環、1,3,4−チアジアゾール環、カルバゾール環であり、より好ましくはピリジン環、ピラジン環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、チオフェン環、カルバゾール環であり、より好ましくはピリジン環、ピラジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、カルバゾール環であり、更に好ましくは、ピラゾール環、カルバゾール環であり、特に好ましくは、カルバゾール環である。
電荷輸送性及び素子の駆動耐久性の観点から、置換基の嵩高さ、電子的な摂動を考慮すると、R15として好ましくは、水素原子、フェニル基、ピラゾール環、カルバゾール環であり、より好ましくは水素原子、フェニル基、カルバゾール環であり、更に好ましくは水素原子、又はフェニル基であり、最も好ましくは水素原子である。
15で表されるアリール基又はヘテロアリール基が置換基を有する場合の置換基としては後述の置換基群Aを挙げることができ、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のフェニル基が好ましく、トリフルオロメチル基、tert−ブチル基、シアノ基がより好ましい。
16、R17、R18はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表し、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、tert−ペンチル、neo−ペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、sec−ヘキシル、neo−ヘキシル、4,4-ジメチルブチル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル基などが挙げられ、好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、シクロヘキシル基であり、より好ましくはメチル、エチル、n−プロピル基であり、更に好ましくはメチル、エチル基であり、最も好ましくはR11がメチル基又はエチル基、R12、R13がメチル基である。
nは1又は2を表す。
ここで、本発明における置換基群A及び置換基群Bについて説明する。
(置換基群A)
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、アミノ基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。)、アシル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。)、アシルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。)、スルホニルアミノ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。)、スルファモイル基(好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。)、カルバモイル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。)、スルホニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシルなどが挙げられる。)、スルフィニル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。)、ウレイド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。)、リン酸アミド基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。)、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレノフェニル、テルロフェニ、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)、シリル基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリフェニルシリルなどが挙げられる。)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。)、ホスホリル基(例えばジフェニルホスホリル基、ジメチルホスホリル基などが挙げられる。)が挙げられる。これらの置換基は更に置換されてもよく、更なる置換基としては、以上に説明した置換基群Aから選択される基を挙げることができる。
(置換基群B)
アルキル基(好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、n−オクチル、n−デシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。)、アルケニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。)、アルキニル基(好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばプロパルギル、3−ペンチニルなどが挙げられる。)、アリール基(好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、p−メチルフェニル、ナフチル、アントラニルなどが挙げられる。)、シアノ基、ヘテロ環基(芳香族ヘテロ環基も包含し、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、セレン原子、テルル原子であり、具体的にはピリジル、ピラジニル、ピリミジル、ピリダジニル、ピロリル、ピラゾリル、トリアゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、イソキサゾリル、イソチアゾリル、キノリル、フリル、チエニル、セレニエニル、テルリエニル、ピペリジル、ピペリジノ、モルホリノ、ピロリジル、ピロリジノ、ベンゾオキサゾリル、ベンゾイミダゾリル、ベンゾチアゾリル、カルバゾリル基、アゼピニル基、シロリル基などが挙げられる。)
本発明において、上記アルキル基等の置換基の「炭素数」とは、アルキル基等の置換基が他の置換基によって置換されてもよい場合も含み、当該他の置換基の炭素数も包含する意味で用いる。
一般式(I)で表される化合物は、好ましくは一般式(II)で表される化合物である。次に一般式(II)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(II)中、R21、R22、R23はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R24は水素原子、又は−C(R26)(R27)R28を表す。R26、R27、R28はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R25は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
21、R22、R23、R25、R26、R27、R28は一般式(I)におけるR11、R12、R13、R15、R16、R17、R18と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(II)で表される化合物は、好ましくは一般式(III)で表される化合物である。次に一般式(III)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(III)中、R31は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R34は水素原子、又は−C(CH36を表す。R36は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R35は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
31、R35、及びR36は一般式(I)におけるR11、R15、及びR16と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(III)で表される化合物は、好ましくは一般式(IV)で表される化合物である。次に一般式(IV)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(IV)中、R41はメチル基又はエチル基を表す。R44は水素原子、又は−C(CH46を表す。R46はメチル基又はエチル基を表す。R45は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
45は般式(I)におけるR15と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(IV)で表される化合物は、好ましくは一般式(V)で表される化合物である。次に一般式(V)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(V)中、R51はメチル基又はエチル基を表す。R55は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
55は般式(I)におけるR15と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(I)で表される化合物の別の好ましい形態は、下記一般式(VII)で表される化合物である。次に一般式(VII)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(VII)中、R71、R72、R73はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R74は水素原子、又は−C(R76)(R77)R78を表す。R76、R77、R78はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R75、R79はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
71、R72、R73、R76、R77、及びR78はは一般式(I)におけるR11、R12、R13、R16、R17、及びR18と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
75及びR79は一般式(I)におけるR15と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(VII)で表される化合物は、好ましくは一般式(VIII)で表される化合物である。次に一般式(VIII)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(VIII)中、R81は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R84は水素原子、又は−C(CH86を表す。R86は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R85、R89はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
81、R86、及びR88は一般式(I)におけるR11、R16、及びR18と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
85及びR89は一般式(I)におけるR15と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(VIII)で表される化合物は、好ましくは一般式(IX)で表される化合物である。次に一般式(IX)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(IX)中、R91はメチル基又はエチル基を表す。R94は水素原子、又は−C(CH96を表す。R96はメチル基又はエチル基を表す。R95、R99はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
95及びR99は一般式(I)におけるR15と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(IX)で表される化合物は、好ましくは一般式(X)で表される化合物である。次に一般式(X)で表される化合物について説明する。
Figure 2011071459
(一般式(X)中、R101はメチル基又はエチル基を表す。R105、R109はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
105、及びR109は一般式(I)におけるR15と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
本発明においては、前記(I)で表される化合物は、下記一般式(Ia)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(Ia)中、Qは各々独立にt−ブチル基又はトリメチルシリル基を表す。Rは複数存在する場合は各々独立して水素原子、アルキル基、シアノ基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。nは1又は2を表す。)
また、一般式(Ia)で表される化合物が、下記一般式(IIa)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(IIa)中、Qは各々独立にt−ブチル基又はトリメチルシリル基を表す。Rは水素原子、アルキル基、シアノ基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)
また、一般式(IIa)で表される化合物が、下記一般式(IIIa)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(IIIa)中、Rは水素原子、アルキル基、シアノ基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)
また一般式(Ia)で表される化合物が、下記一般式(IVa)で表される化合物であることも好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(IVa)中、Qは各々独立にt−ブチル基又はトリメチルシリル基を表す。Rは各々独立に水素原子、アルキル基、シアノ基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)
一般式(IVa)で表される化合物が、下記一般式(Va)で表される化合物であることが好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(Va)中、Rは各々独立に水素原子、アルキル基、シアノ基、アリール基又はヘテロアリール基を表す。)
本発明の一般式(I)〜(X)、(Ia)〜(Va)で表される化合物の分子量は低分子量化合物であっても良いし、残基がポリマー主鎖に接続された高分子量化合物若しくは、本発明の一般式(I)で表される化合物の構造を主鎖に持つ高分子量化合物であっても良いが、好ましくは低分子量化合物であり、一般式(I)〜(X)、(Ia)〜(Va)で表される化合物の分子量は450〜1200であることが好ましい。より好ましくは500〜1100であり、更に好ましくは500〜900である。
以下に、本発明における一般式(I)〜(X)、(Ia)〜(Va)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2011071459

Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
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Figure 2011071459
Figure 2011071459
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Figure 2011071459
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Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
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Figure 2011071459
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Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
本発明の一般式(I)〜(V)で表される化合物は、種々の公知の合成法を組み合わせて合成することが可能である。
一般的には、カルバゾール化合物に関してはA)アリールヒドラジンとシクロヘキサン誘導体との縮合体のアザーコープ転位反応の後、脱水素芳香族化による合成(L.F.Tietze,Th.Eicher著、高野、小笠原訳、精密有機合成、339頁(南江堂刊))、B)パラジウム触媒を用いるアリールベンゼン誘導体とアニリン誘導体のアミネーション反応又はアリールトリフラート誘導体とアニリン誘導体の反応の後、パラジウム触媒を用いる分子内直接アリール化反応による合成(オーガニック・レターズ7巻1857頁(2005年)、ジャーナル オブ アメリカン ソサイエティ128巻581頁(2006年)、テトラヘドロン64巻6038頁(2008年))が挙げられる。また、得られたカルバゾール化合物とハロゲン化アリール化合物のパラジウム触媒又は銅触媒を用いるカップリング反応に関してはテトラヘドロン・レターズ39巻617頁(1998年)、同39巻2367頁(1998年)及び同40巻6393頁(1999年)等に記載の方法が挙げられる。非対称の化合物を合成する場合は、D)に示すように、カルバゾール化合物とブロモフルオロベンゼンの求核置換反応の後、カルバゾール化合物をパラジウム触媒又は銅触媒を用いるカップリング反応を行う方法、又は、E)に示すように、N−(3-ブロモフェニル)カルバゾール誘導体をボロン酸化後、N−(3-ブロモフェニル)カルバゾール誘導体との鈴木カップリング反応を行う方法が挙げられる。反応温度、反応時間については特に限定されることはなく、前記文献に記載の条件が適用できる。
本発明の素子が燐光を利用する発光素子である場合には、本発明の化合物の最低励起三重項エネルギー(Tエネルギー)は、61kcal/mol(255.59kJ/mol)以上、95kcal/mol(398.05kJ/mol)以下が好ましく、63kcal/mol(263.97kJ/mol)以上、95kcal/mol(398.05kJ/mol)以下がより好ましく、65kcal/mol(272.35kJ/mol)以上、95kcal/mol(398.05kJ/mol)以下が更に好ましい。
ここで、Tエネルギーは、材料の薄膜の燐光発光スペクトルを測定し、その短波長端から求めることができる。例えば、洗浄した石英ガラス基板上に、材料を真空蒸着法により約50nmの膜厚に成膜し、薄膜の燐光発光スペクトルを液体窒素温度下でF−7000日立分光蛍光光度計(日立ハイテクノロジーズ)を用いて測定する。得られた発光スペクトルの短波長側の立ち上がり波長をエネルギー単位に換算することによりTエネルギーを求めることができる。
次に本発明の化合物を含有する有機電界発光素子について説明する。
[有機電界発光素子]
発光層と陰極との間に少なくとも一層の有機層を有し、前記一般式(I)で表される化合物を該発光層と陰極との間の有機層に含有することが好ましい。
本発明の有機電界発光素子は基板上に陰極と陽極を有し、両電極の間に発光層を含む有機層を有する。発光素子の性質上、陽極及び陰極のうち少なくとも一方の電極は、透明であることが好ましい。
本発明における有機層の積層の形態としては、陽極側から、正孔輸送層、発光層、電子輸送層の順に積層されている態様が好ましい。更に、正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層、及び/又は発光層と電子輸送層との間に、電子輸送性中間層を有する。また、発光層と正孔輸送層との間に正孔輸送性中間層を、同様に陰極と電子輸送層との間に電子注入層を設けても良い。
なお、各層は複数の層に分かれていてもよい。
図1は、本発明に係る有機電界発光素子の構成の一例を示している。図1に示される本発明に係る有機電界発光素子10は、支持基板2上において、陽極3と陰極9との間に発光層6が挟まれている。具体的には、陽極3と陰極9との間に正孔注入層4、正孔輸送層5、発光層6、正孔ブロック層7、及び電子輸送層8がこの順に積層されている。
有機層を構成する各層は、蒸着法やスパッタ法等の乾式製膜法、転写法、印刷法、塗布法、インクジェット法、及びスプレー法等いずれによっても好適に形成することができる。
次に、本発明の発光素子を構成する要素について、説明する。
(基板)
本発明で使用する基板としては、有機層から発せられる光を散乱又は減衰させない基板であることが好ましい。
(陽極)
陽極は、通常、有機層に正孔を供給する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。前述のごとく、陽極は、通常透明陽極として設けられる。
(陰極)
陰極は、通常、有機層に電子を注入する電極としての機能を有していればよく、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、発光素子の用途、目的に応じて、公知の電極材料の中から適宜選択することができる。
(有機層)
本発明の有機EL素子は、発光層を含む少なくとも一層の有機層を有しており、発光層以外の他の有機層としては、前述したごとく、正孔輸送層、電子輸送層、電荷ブロック層、正孔注入層、電子注入層等の各層が挙げられる。
(発光層)
発光層は、電界印加時に、陽極、正孔注入層、又は正孔輸送層から正孔を受け取り、陰極、電子注入層、又は電子輸送層から電子を受け取り、正孔と電子の再結合の場を提供して発光させる機能を有する層である。
基板、陽極、陰極、有機層、発光層については、例えば、特開2008−270736、特開2007−266458に詳述されており、これらの公報に記載の事項を本発明に適用することができる。してもよい。更に、発光層中に電荷輸送性を有さず、発光しない材料を含んでいても良い。
<発光材料>
本発明における発光材料としては、燐光性発光材料、蛍光性発光材料等いずれも用いることができる。
本発明における発光層は、色純度を向上させるためや発光波長領域を広げるために2種類以上の発光材料を含有することができる。発光材料の少なくとも一種が燐光発光材料であることが好ましい。
本発明における発光材料は、更に前記ホスト材料との間で、1.2eV>△Ip>0.2eV、及び/又は1.2eV>△Ea>0.2eVの関係を満たすことが駆動耐久性の観点で好ましい。ここで、△Ipは、ホスト材料と発光材料のIp値の差を、△Eaはホスト材料と発光材料のEa値の差を意味する。
前記発光材料の少なくとも一種が白金錯体材料又はイリジウム錯体材料であることが好ましい。
本発明においては、発光層に白金錯体材料を含むことが好ましく、発光層に4座配位子を有する白金錯体材料を含むことがより好ましい。
蛍光発光材料、燐光発光材料については、例えば、特開2008−270736、特開2007−266458に詳述されており、これらの公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
白金錯体として好ましくは、下記一般式(C−1)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
(式中、Q、Q、Q及びQはそれぞれ独立にPtに配位する配位子を表す。L、L及びLはそれぞれ独立に単結合又は二価の連結基を表す。)
一般式(C−1)について説明する。Q、Q、Q及びQはそれぞれ独立にPtに配位する配位子を表す。この時、Q、Q、Q及びQとPtの結合は、共有結合、イオン結合、配位結合などいずれであっても良い。Q、Q、Q及びQ中のPtに結合する原子としては、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子が好ましく、Q、Q、Q及びQ中のPtに結合する原子の内、少なくとも一つが炭素原子であることが好ましく、二つが炭素原子であることがより好ましく、二つが炭素原子で、二つが窒素原子であることが特に好ましい。
炭素原子でPtに結合するQ、Q、Q及びQとしては、アニオン性の配位子でも中性の配位子でもよく、アニオン性の配位子としてはビニル配位子、芳香族炭化水素環配位子(例えばベンゼン配位子、ナフタレン配位子、アントラセン配位子、フェナントレン配位子など)、ヘテロ環配位子(例えばフラン配位子、チオフェン配位子、ピリジン配位子、ピラジン配位子、ピリミジン配位子、ピリダジン配位子、トリアジン配位子、チアゾール配位子、オキサゾール配位子、ピロール配位子、イミダゾール配位子、ピラゾール配位子、トリアゾール配位子及び、それらを含む縮環体(例えばキノリン配位子、ベンゾチアゾール配位子など))が挙げられる。中性の配位子としてはカルベン配位子が挙げられる。
窒素原子でPtに結合するQ、Q、Q及びQとしては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としては含窒素芳香族ヘテロ環配位子(ピリジン配位子、ピラジン配位子、ピリミジン配位子、ピリダジン配位子、トリアジン配位子、イミダゾール配位子、ピラゾール配位子、トリアゾール配位子、オキサゾール配位子、チアゾール配位子及びそれらを含む縮環体(例えばキノリン配位子、ベンゾイミダゾール配位子など))、アミン配位子、ニトリル配位子、イミン配位子が挙げられる。アニオン性の配位子としては、アミノ配位子、イミノ配位子、含窒素芳香族ヘテロ環配位子(ピロール配位子、イミダゾール配位子、トリアゾール配位子及びそれらを含む縮環体(例えはインドール配位子、ベンゾイミダゾール配位子など))が挙げられる。
酸素原子でPtに結合するQ、Q、Q及びQとしては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としてはエーテル配位子、ケトン配位子、エステル配位子、アミド配位子、含酸素ヘテロ環配位子(フラン配位子、オキサゾール配位子及びそれらを含む縮環体(ベンゾオキサゾール配位子など))が挙げられる。アニオン性の配位子としては、アルコキシ配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ配位子、アシルオキシ配位子、シリルオキシ配位子などが挙げられる。
硫黄原子でPtに結合するQ、Q、Q及びQとしては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としてはチオエーテル配位子、チオケトン配位子、チオエステル配位子、チオアミド配位子、含硫黄ヘテロ環配位子(チオフェン配位子、チアゾール配位子及びそれらを含む縮環体(ベンゾチアゾール配位子など))が挙げられる。アニオン性の配位子としては、アルキルメルカプト配位子、アリールメルカプト配位子、ヘテロアリールメルカプト配位子などが挙げられる。
リン原子でPtに結合するQ、Q、Q及びQとしては、中性の配位子でもアニオン性の配位子でもよく、中性の配位子としてはホスフィン配位子、リン酸エステル配位子、亜リン酸エステル配位子、含リンヘテロ環配位子(ホスフィニン配位子など)が挙げられ、アニオン性の配位子としては、ホスフィノ配位子、ホスフィニル配位子、ホスホリル配位子などが挙げられる。
、Q、Q及びQで表される基は、置換基を有していてもよく、置換基としては前記置換基群Aとして挙げたものが適宜適用できる。また置換基同士が連結していても良い(QとQが連結した場合、環状四座配位子のPt錯体になる)。
、Q、Q及びQで表される基として好ましくは、炭素原子でPtに結合する芳香族炭化水素環配位子、炭素原子でPtに結合する芳香族ヘテロ環配位子、窒素原子でPtに結合する含窒素芳香族ヘテロ環配位子、アシルオキシ配位子、アルキルオキシ配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ配位子、シリルオキシ配位子であり、より好ましくは、炭素原子でPtに結合する芳香族炭化水素環配位子、炭素原子でPtに結合する芳香族ヘテロ環配位子、窒素原子でPtに結合する含窒素芳香族ヘテロ環配位子、アシルオキシ配位子、アリールオキシ配位子であり、更に好ましくは炭素原子でPtに結合する芳香族炭化水素環配位子、炭素原子でPtに結合する芳香族ヘテロ環配位子、窒素原子でPtに結合する含窒素芳香族ヘテロ環配位子、アシルオキシ配位子である。
、L及びLは、単結合又は二価の連結基を表す。L、L及びLで表される二価の連結基としては、アルキレン基(メチレン、エチレン、プロピレンなど)、アリーレン基(フェニレン、ナフタレンジイル)、ヘテロアリーレン基(ピリジンジイル、チオフェンジイルなど)、イミノ基(−NR−)(フェニルイミノ基など)、オキシ基(−O−)、チオ基(−S−)、ホスフィニデン基(−PR−)(フェニルホスフィニデン基など)、シリレン基(−SiRR’−)(ジメチルシリレン基、ジフェニルシリレン基など)、又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。これらの連結基は、更に置換基を有していてもよい。
錯体の安定性及び発光量子収率の観点から、L、L及びLとして好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、イミノ基、オキシ基、チオ基、シリレン基であり、より好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、イミノ基であり、更に好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基であり、更に好ましくは、単結合、メチレン基、フェニレン基であり、更に好ましくは単結合、ジ置換のメチレン基であり、更に好ましくは単結合、ジメチルメチレン基、ジエチルメチレン基、ジイソブチルメチレン基、ジベンジルメチレン基、エチルメチルメチレン基、メチルプロピルメチレン基、イソブチルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、メチルフェニルメチレン基、シクロヘキサンジイル基、シクロペンタンジイル基、フルオレンジイル基、フルオロメチルメチレン基であり、特に好ましくは単結合、ジメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、シクロヘキサンジイル基である。
一般式(C−1)で表される白金錯体のうち、より好ましくは下記一般式(C−2)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
(式中、L21は単結合又は二価の連結基を表す。A21、A22はそれぞれ独立にC又はNを表す。Z21、Z22はそれぞれ独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。Z23、Z24はそれぞれ独立にベンゼン環又は芳香族ヘテロ環を表す。)
一般式(C−2)について説明する。L21は、前記一般式(C−1)中のLと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
21、A22はそれぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表す。A21、A22の内、少なくとも一方は炭素原子であることが好ましく、A21、A22が共に炭素原子であることが、錯体の安定性の観点及び錯体の発光量子収率の観点からより好ましい。
21、Z22は、それぞれ独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。Z21、Z22で表される含窒素芳香族ヘテロ環としては、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環などが挙げられる。錯体の安定性、発光波長制御及び発光量子収率の観点から、Z21、Z22で表される環として好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、イミダゾール環、ピラゾール環であり、より好ましくはピリジン環、イミダゾール環、ピラゾール環であり、更に好ましくはピリジン環、ピラゾール環であり、特に好ましくはピリジン環である。
前記Z21、Z22で表される含窒素芳香族ヘテロ環は置換基を有していてもよく、炭素原子上の置換基としては前記置換基群Aが、窒素原子上の置換基としては前記置換基群Bが適用できる。炭素原子上の置換基として好ましくはアルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子である。置換基は発光波長や電位の制御のために適宜選択されるが、短波長化させる場合には電子供与性基、フッ素原子、芳香環基が好ましく、例えばアルキル基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、フッ素原子、アリール基、芳香族ヘテロ環基などが選択される。また長波長化させる場合には電子求引性基が好ましく、例えばシアノ基、ポリフルオロアルキル基などが選択される。N上の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基であり、錯体の安定性の観点からアルキル基、アリール基が好ましい。前記置換基同士は連結して縮合環を形成していてもよく、形成される環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。
23、Z24は、それぞれ独立にベンゼン環又は芳香族ヘテロ環を表す。Z23、Z24で表される含窒素芳香族ヘテロ環としては、ピリジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環、トリアジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、トリアゾール環、オキサジアゾール環、チアジアゾール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。錯体の安定性、発光波長制御及び発光量子収率の観点からZ23、Z24で表される環として好ましくは、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、イミダゾール環、ピラゾール環、チオフェン環であり、より好ましくはベンゼン環、ピリジン環、ピラゾール環であり、更に好ましくはベンゼン環、ピリジン環である。
前記Z23、Z24で表されるベンゼン環、含窒素芳香族ヘテロ環は置換基を有していてもよく、炭素原子上の置換基としては前記置換基群Aが、窒素原子上の置換基としては前記置換基群Bが適用できる。炭素上の置換基として好ましくはアルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン原子である。置換基は発光波長や電位の制御のために適宜選択されるが、長波長化させる場合には電子供与性基、芳香環基が好ましく、例えばアルキル基、ジアルキルアミノ基、アルコキシ基、アリール基、芳香族ヘテロ環基などが選択される。また短波長化させる場合には電子求引性基が好ましく、例えばフッ素基、シアノ基、ポリフルオロアルキル基などが選択される。N上の置換基として好ましくは、アルキル基、アリール基、芳香族ヘテロ環基であり、錯体の安定性の観点からアルキル基、アリール基が好ましい。前記置換基同士は連結して縮合環を形成していてもよく、形成される環としては、ベンゼン環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、チオフェン環、フラン環などが挙げられる。
一般式(C−2)で表される白金錯体のうち、より好ましい態様の一つは下記一般式(C−4)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
(一般式(C−4)中、A401〜A414はそれぞれ独立にC−R又はNを表す。Rは水素原子又は置換基を表す。L41は単結合又は二価の連結基を表す。)
一般式(C−4)について説明する。
41は一般式(C−2)におけるL21と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
401〜A414はそれぞれ独立にC−R又はNを表す。Rは水素原子又は置換基を表す。Rで表される置換基としては、前記置換基群Aとして挙げたものが適用できる。
401〜A406として好ましくはC−Rであり、R同士が互いに連結して環を形成していても良い。A401〜A406がC−Rである場合に、A402、A405のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基であり、特に好ましくは水素原子、フッ素基である。A401、A403、A404、A406のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基であり、特に好ましく水素原子である。
407〜A414としては、A407〜A410とA411〜A414のそれぞれにおいて、N(窒素原子)の数は、0〜2が好ましく、0〜1がより好ましい。発光波長を短波長側にシフトさせる場合、A408、A412の少なくとも一方がN原子であることが好ましく、A408とA412が共にN原子であることが更に好ましい。
407〜A414がC−Rを表す場合に、A408、A412のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、ポリフルオロアルキル基、アルキル基、アリール基、フッ素基、シアノ基であり、特に好ましくは、水素原子、フェニル基、ポリフルオロアルキル基、シアノ基である。A407、A409、A411、A413のRとして好ましくは水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素基、シアノ基であり、より好ましくは水素原子、ポリフルオロアルキル基、フッ素基、シアノ基であり、特に好ましく水素原子、フェニル基、フッ素基である。A410、A414のRとして好ましくは水素原子、フッ素基であり、より好ましくは水素原子である。A407〜A409、A411〜A413のいずれかがC−Rを表す場合に、R同士が互いに連結して環を形成していても良い。
一般式(C−2)で表される白金錯体のうち、より好ましい態様の一つは下記一般式(C−5)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
(一般式(C−5)中、A501〜A512は、それぞれ独立に、C−R又はNを表す。Rは水素原子又は置換基を表す。L51は単結合又は二価の連結基を表す。)
一般式(C−5)について説明する。A501〜A506及びL51は、前記一般式(C−4)におけるA401〜A406及びL41と同義であり、好ましい範囲も同様である。
507、A508、A509、A510、A511及びA512は、それぞれ独立に、C−R又はNを表す。Rは水素原子又は置換基を表す。Rで表される置換基としては、前記置換基群Aとして挙げたものが適用できる。A507、A508、A509、A510、A511及びA512がC−Rである場合に、Rとして好ましくは水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、ポリフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して縮環構造を形成してもよい。A507、A508及びA509のうち少なくとも一つは、又はA510、A511及びA512のうち少なくとも一つはNであることが好ましく、特にA510がNであることが好ましい。
一般式(C−1)で表される白金錯体のうち、より好ましい別の態様は下記一般式(C−6)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
(式中、L61は単結合又は二価の連結基を表す。A61はそれぞれ独立にC又はNを表す。Z61、Z62はそれぞれ独立に含窒素芳香族ヘテロ環を表す。Z63はそれぞれ独立にベンゼン環又は芳香族ヘテロ環を表す。YはPtに結合するアニオン性の非環状配位子である。)
一般式(C−6)について説明する。L61は、前記一般式(C−1)中のLと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
61はC又はNを表す。錯体の安定性の観点及び錯体の発光量子収率の観点からA61はCであることが好ましい。
61、Z62は、それぞれ前記一般式(C−2)におけるZ21、Z22と同義であり、また好ましい範囲も同様である。Z63は、前記一般式(C−2)におけるZ23と同義であり、また好ましい範囲も同様である。
YはPtに結合するアニオン性の非環状配位子である。非環状配位子とはPtに結合する原子が配位子の状態で環を形成していないものである。Y中のPtに結合する原子としては、炭素原子、窒素原子、酸素原子、硫黄原子が好ましく、窒素原子、酸素原子がより好ましく、酸素原子が最も好ましい。 炭素原子でPtに結合するYとしてはビニル配位子が挙げられる。窒素原子でPtに結合するYとしてはアミノ配位子、イミノ配位子が挙げられる。酸素原子でPtに結合するYとしては、アルコキシ配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ配位子、アシルオキシ配位子、シリルオキシ配位子、カルボキシル配位子、リン酸配位子、スルホン酸配位子などが挙げられる。硫黄原子でPtに結合するYとしては、アルキルメルカプト配位子、アリールメルカプト配位子、ヘテロアリールメルカプト配位子、チオカルボン酸配位子などが挙げられる。
Yで表される配位子は、置換基を有していてもよく、置換基としては前記置換基群Aとして挙げたものが適宜適用できる。また置換基同士が連結していても良い。
Yで表される配位子として好ましくは酸素原子でPtに結合する配位子であり、より好ましくはアシルオキシ配位子、アルキルオキシ配位子、アリールオキシ配位子、ヘテロアリールオキシ配位子、シリルオキシ配位子であり、更に好ましくはアシルオキシ配位子である。
一般式(C−6)で表される白金錯体のうち、より好ましい態様の一つは下記一般式(C−7)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
(式中、A701〜A710は、それぞれ独立に、C−R又はNを表す。Rは水素原子又は置換基を表す。L71は単結合又は二価の連結基を表す。YはPtに結合するアニオン性の非環状配位子である。)
一般式(C−7)について説明する。L71は、前記一般式(C−6)中のL61と同義であり、また好ましい範囲も同様である。A701〜A710は一般式(C−4)におけるA401〜A410と同義であり、また好ましい範囲も同様である。Yは一般式(C−6)におけるそれと同義であり、また好ましい範囲も同様である。
一般式(C−1)で表される白金錯体として具体的には、特開2005−310733号公報の〔0143〕〜〔0152〕、〔0157〕〜〔0158〕、〔0162〕〜〔0168〕に記載の化合物、特開2006−256999号公報の〔0065〕〜〔0083〕に記載の化合物、特開2006−93542号公報の〔0065〕〜〔0090〕に記載の化合物、特開2007−73891号公報の〔0063〕〜〔0071〕に記載の化合物、特開2007−324309号公報の〔0079〕〜〔0083〕に記載の化合物、特開2006−93542号公報の〔0065〕〜〔0090〕に記載の化合物、特開2007−96255号公報の〔0055〕〜〔0071〕に記載の化合物、特開2006−313796号公報の〔0043〕〜〔0046〕が挙げられ、その他以下に例示する白金錯体が挙げられる。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
一般式(C−1)で表される白金錯体化合物は、例えば、Journal of Organic Chemistry 53,786,(1988)、G.R.Newkome et al.)の、789頁、左段53行〜右段7行に記載の方法、790頁、左段18行〜38行に記載の方法、790頁、右段19行〜30行に記載の方法及びその組み合わせ、Chemische Berichte 113,2749(1980)、H.Lexyほか)の、2752頁、26行〜35行に記載の方法等、種々の手法で合成できる。
例えば、配位子、又はその解離体と金属化合物を溶媒(例えば、ハロゲン系溶媒、アルコール系溶媒、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、ケトン系溶媒、ニトリル系溶媒、アミド系溶媒、スルホン系溶媒、スルホキサイド系溶媒、水などが挙げられる)の存在下、若しくは、溶媒非存在下、塩基の存在下(無機、有機の種々の塩基、例えば、ナトリウムメトキシド、t−ブトキシカリウム、トリエチルアミン、炭酸カリウムなどが挙げられる)、若しくは、塩基非存在下、室温以下、若しくは加熱し(通常の加熱以外にもマイクロウェーブで加熱する手法も有効である)得ることができる。
本発明の発光層における一般式(C−1)で表される化合物の含有量は発光層中1〜30質量%であることが好ましく、3〜25質量%であることがより好ましく、5〜20質量%であることが更に好ましい。
上記白金錯体材料として好ましくは、下記一般式(1)で表される白金錯体材料である。
本発明の一の態様において、発光層が前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の少なくとも1種と、下記一般式(1)で表される4座白金錯体の少なくとも1種とを含むことが好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(1)中、X、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXの内、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。X、X、X、X、X及びX10は、それぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表す。X11、X12は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X13、X14及びX15は、それぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、X11、X12、X13、X14及びX15により表される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、2以下である。Lは単結合又は2価の連結基を表す。)
、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXが更に置換可能な場合は各々独立に置換基を有していてもよい。X、X、X及びXが置換基を有する場合、その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。その好ましい置換基としては、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、アルキル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよい。
、X、X及びXのうち、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。窒素原子の数は1〜2が好ましく、1が更に好ましい。
窒素原子の位置は、X、X、X及びXのいずれでもよいが、X又はXが窒素原子であることが好ましく、Xが窒素原子であることがより好ましい。
一般式(1)中、2つの炭素原子、X、X、X及びXから形成される6員環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環は挙げられ、より好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環であり、特に好ましくはピリジン環である。X、X、X及びXから形成される6員環が、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環(特に好ましくはピリジン環)であることにより、ベンゼン環と比較して、金属−炭素結合を形成する位置に存在する水素原子の酸性度が向上する為、より金属錯体を形成しやすくなるため、有利である。
、X、X、X、X及びX10は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。好ましくは、X、X、X、X、X及びX10は炭素原子である。
、X、X、X、X及びX10が更に置換可能な場合は各々独立に置換基を有していてもよい。X、X、X、X、X及びX10が置換基を有する場合、その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。その好ましい置換基としては、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、アルキル基、ジアルキルアミノ基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよい。
11、X12は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X11及びX12は、いずれか一方が炭素原子で、他方が窒素原子であることが好ましい。
13、X14及びX15は、それぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、好ましくは、炭素原子又は窒素原子である。
11、X12、X13、X14及びX15により表される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、2以下(0、1、又は2)であり、1又は2が好ましく、2がより好ましい。
11、X12、X13、X14及びX15が更に置換可能な場合は各々独立に置換基を有していてもよい。X11、X12、X13、X14及びX15が置換基を有している場合、その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。その好ましい置換基としては、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、アルキル基、シアノ基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよい。
11、X12、X13、X14及びX15により表される5員環骨格における結合は単結合、二重結合のいかなる組み合わせでもよい。X11、X12、X13、X14及びX15から形成される5員環としては、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、フラン環、チオフェン環等が挙げられ、より好ましくは、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環であり、更に好ましくはピロール環、ピラゾール環である。X11、X12、X13、X14及びX15から形成される5員環が、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環(更に好ましくはピロール環、ピラゾール環)であることにより、金属錯体の安定性が向上するため、有利である。
Lは、単結合又は二価の連結基を表す。Lで表される二価の連結基としては、アルキレン基(メチレン、エチレン、プロピレンなど)、アリーレン基(フェニレン、ナフタレンジイル)、ヘテロアリーレン基(ピリジンジイル、チオフェンジイルなど)、イミノ基(−NR−)(フェニルイミノ基など)、オキシ基(−O−)、チオ基(−S−)、ホスフィニデン基(−PR−)(フェニルホスフィニデン基など)、シリレン基(−SiRR’−)(ジメチルシリレン基、ジフェニルシリレン基など)、又はこれらを組み合わせたものが挙げられる。これらの連結基は、更に置換基を有していてもよい。これらの連結基が置換基を有する場合、その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。
Lとして好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、イミノ基、オキシ基、チオ基、シリレン基であり、より好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基、イミノ基であり、更に好ましくは単結合、アルキレン基、アリーレン基であり、更に好ましくは、単結合、メチレン基、フェニレン基であり、更に好ましくは単結合、ジ置換のメチレン基であり、更に好ましくは単結合、ジメチルメチレン基、ジエチルメチレン基、ジイソブチルメチレン基、ジベンジルメチレン基、エチルメチルメチレン基、メチルプロピルメチレン基、イソブチルメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、メチルフェニルメチレン基、シクロヘキサンジイル基、シクロペンタンジイル基、フルオレンジイル基、フルオロメチルメチレン基であり、特に好ましくは単結合、ジメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基、シクロヘキサンジイル基であり、最も好ましくはジメチルメチレン基、ジフェニルメチレン基である。
下記に二価の連結基の具体例を示すが、これらに限定されることはない。
Figure 2011071459
上記Roは前記置換基群Aから選ばれる置換基を表す。Roとして好ましくはアルキル基であり、更に好ましくは炭素数1〜6のアルキル基である。mは1〜5の整数を表す。mは好ましくは2〜5であり、より好ましくは2〜3である。
一般式(1)で表される金属錯体は、好ましくは一般式(2)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXのうち、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X11、X12は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X13、X14及びX15は、それぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、X11、X12、X13、X14及びX15により表される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、2以下である。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2)におけるX、X、X、X、X11、X12、X13、X14、X15及びLは、一般式(1)におけるX、X、X、X、X11、X12、X13、X14、X15及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(2)中、R41、R42、R43、R44、R45、及びR46はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。R41、R42、R43、R44、R45、及びR46で表される置換基としては、置換基群Aと同義である。R41、R42、R43、R44、R45、及びR46は可能であればお互いに結合して環を形成していてもよい。
前記R41及びR46として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルチオ基、スルホニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヘテロ環基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロ環基であり、更に好ましくは、水素原子、メチル基、t−ブチル基、トリフルオロメチル基、フェニル基、フッ素原子、シアノ基、ピリジル基であり、更に好ましくは、水素原子、メチル基、フッ素原子であり、特に好ましくは水素原子である。
前記R43及びR44として好ましくは、前記R41及びR46の好ましい範囲と同義である。
前記R42及びR45として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、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、ハロゲン原子、シアノ基、ヘテロ環基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、ヘテロ環基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、アミノ基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ヘテロ環基であり、更に好ましくは、水素原子、メチル基、t−ブチル基、ジアルキルアミノ基、ジフェニルアミノ基、メトキシ基、フェノキシ基、フッ素原子、イミダゾリル基、ピロリル基、カルバゾリル基であり、特に好ましくは水素原子、フッ素原子、メチル基であり、最も好ましくは水素原子である。
一般式(2)で表される白金錯体の好ましい形態の1つは、一般式(2a−1)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXの内、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X53、X54及びX55は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X53、X54及びX55を含有する5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、1又は2である。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2a−1)におけるX、X、X、X、R41、R42、R43、R44、R45、R46及びLは、一般式(2)におけるX、X、X、X、R41、R42、R43、R44、R45、R46及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
53、X54及びX55は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X53、X54及びX55が更に置換可能な場合は各々独立に置換基を有していてもよい。X53、X54及びX55が置換基を有する場合、その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。その好ましい置換基としては、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、アルキル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよい。
一般式(2a−1)中、炭素原子、窒素原子、X53、X54及びX55にて形成される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、1又は2であり、2が好ましい。
炭素原子、窒素原子、X53、X54及びX55から形成される5員環としては、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環が挙げられ、より好ましくはピロール環、ピラゾール環であり、最も好ましくは、ピラゾール環である。
一般式(2a−1)で表される白金錯体は、好ましくは一般式(2a−2)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXの内、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X53及びX54は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X53及びX54を含有する5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、1又は2である。R75は、水素原子又は置換基を表す。Lは単結合若しくは2価の連結基を表す。
一般式(2a−2)におけるX、X、X、X、X53、X54、R41、R42、R43、R44、R45、R46及びLは、一般式(2a−1)におけるX、X、X、X、X53、X54、R41、R42、R43、R44、R45、R46及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
75は水素原子又は置換基を表す。その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。R75は、水素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であることが好ましく、より好ましくは水素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、フッ素原子であり、最も好ましくはシアノ基、フッ素原子、水素原子である。また可能な場合は、X54若しくはX53の置換基と連結して、縮環構造を形成してもよい。
一般式(2a−2)で表される白金錯体は、好ましくは一般式(2a−3)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X53及びX54は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X53及びX54を含有する5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、1又は2である。R75は、水素原子又は置換基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2a−3)におけるX、X、X、X53、X54、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R75及びLは、一般式(2a−2)におけるX、X、X、X53、X54、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R75及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(2a−3)中、X、X、窒素原子、X、炭素原子、炭素原子から形成される6員環骨格に含まれる窒素原子の数は1以上3以下であることが好ましく、1、2がより好ましく、1が更に好ましい。具体的な6員環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環は挙げられ、より好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、であり、更に好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環であり、特に好ましくはピリジン環である。
一般式(2a−3)で表される白金錯体は、好ましくは下記一般式(2a−4)で表される白金錯体である。この一般式(2a−4)で表される白金錯体は、新規の化合物である。
Figure 2011071459
式中、R、R、R、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R74、及びR75は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2a−4)におけるR41、R42、R43、R44、R45、R46、R75、及びLは、一般式(2a−3)におけるR41、R42、R43、R44、R45、R46、R75、及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
、R、R、及びR74はそれぞれ独立して、水素原子又は置換基を表す。その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。また可能な場合は、RとR41及びRとRは、置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよいし、RとR75の置換基同士が連結して、配位子全体が環状構造を形成してもよい。
として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルチオ基、スルホニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヘテロ環基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン原子、シアノ基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、シアノ基であり、更に好ましくは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基であり、特に好ましくは、水素原子、トリフルオロメチル基、フッ素原子、シアノ基である。
とRとして好ましくは、水素原子、ハロゲン原子、フッ素原子で置換されたフェニル基、フッ素で置換されたアルコキシ基、パーフルオロアルキル基、シアノ基、ニトロ基、アリールオキシ基であり、より好ましくは、水素原子、フッ素原子、フッ素原子で置換されたフェニル基、トリフルオロメトキシ基、トリフルオロメチル基、シアノ基、フェノキシ基であり、更に好ましくは、水素原子、フッ素原子、パーフルオロフェニル基、トリフルオロメチル基、シアノ基、電子求引性置換基で置換されたフェノキシ基であり、特に好ましくは、水素原子、フッ素原子であり、最も好ましくはフッ素原子である。
74として好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アルキルチオ基、スルホニル基、ヒドロキシ基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、ヘテロ環基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、ハロゲン原子、シアノ基であり、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ハロゲン原子、シアノ基であり、更に好ましくは、水素原子、メチル基、トリフルオロメチル基、シアノ基であり、特に好ましくは、水素原子、トリフルオロメチル基、フッ素原子、シアノ基であり、最も好ましくはトリフルオロメチル基、シアノ基である。
一般式(2a−4)で表される白金錯体は、有機EL素子に用いる各種材料のほか、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア等の分野において好適に使用可能な発光材料、医療用途、蛍光増白剤、写真用材料、UV吸収材料、レーザー色素、記録メディア用材料、インクジェット用顔料、カラーフィルター用染料、色変換フィルター、分析用途、太陽電池用材料、有機薄膜トランジスタ用材料等として用いることができる。
一般式(2)で表される白金錯体の好ましい形態の別の形態は、一般式(2b−1)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXのうち、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X61は、炭素原子又は窒素原子を表す。X13、X14及びX15は、それぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、X61、炭素原子、X13、X14及びX15により表される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、2以下である。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2b−1)におけるX、X、X、X、X13、X14、X15、R41、R42、R43、R44、R45、R46、及びLは、一般式(2)におけるX、X、X、X、X13、X14、X15、R41、R42、R43、R44、R45、R46、及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
61は炭素原子若しくは窒素原子を表す。好ましくは窒素原子である。
一般式(2b−1)中、X61、炭素原子、X13、X14、X15にて形成される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、0、1、又は2であり、1又は2が好ましく、2がより好ましい。
61、炭素原子、X13、X14及びX15により形成される5員環骨格における結合は単結合、二重結合のいかなる組み合わせでもよい。X61、炭素原子、X13、X14及びX15により形成される5員環としては、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、フラン環、チオフェン環等が挙げられ、より好ましくは、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環であり、更に好ましくピラゾール環である。
一般式(2b−1)で表される白金錯体は、好ましくは一般式(2b−2)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X、X及びXのうち、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X94及びX95は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X94及びX95の少なくともいずれか一方は、炭素原子を表す。R93は、水素原子又は置換基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2b−2)におけるX、X、X、X、R41、R42、R43、R44、R45、R46、及びLは、一般式(2b−1)におけるX、X、X、X、R41、R42、R43、R44、R45、R46、及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
94及びX95はそれぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。但し、X94及びX95のいずれか一方は、炭素原子を表す。好ましくは、X94が炭素原子で、X95が窒素原子である。
94及びX95が更に置換可能な場合は各々独立に置換基を有していてもよい。X94及びX95が置換基を有する場合、その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。その好ましい置換基としては、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、アルキル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子である。また可能な場合は置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよい。
一般式(2b−2)中、窒素原子、炭素原子、炭素原子、X94及びX95により形成される5員環としては、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環が挙げられ、より好ましくは、ピラゾール環、イミダゾール環であり、更に好ましくピラゾール環である。
93は水素原子又は置換基を表す。その置換基としては、上記置換基群Aに表される置換基が挙げられる。R93としては、水素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、芳香族へテロ環基、ジアルキルアミノ基、ジアリールアミノ基、アルキルオキシ基、シアノ基、ハロゲン原子であり、より好ましくは水素原子、アルキル基、ペルフルオロアルキル基、アリール基、ジアルキルアミノ基、シアノ基、フッ素原子、更に好ましくは、水素原子、アルキル基、トリフルオロメチル基、フッ素原子であり、最も好ましくはフッ素原子、水素原子である。また可能な場合は、X94、X95の置換基同士が連結して、縮環構造を形成してもよい。
一般式(2b−2)で表される白金錯体は、好ましくは一般式(2b−3)で表される白金錯体である。
Figure 2011071459
式中、X、X及びXは、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X、X及びXのうち、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。R41、R42、R43、R44、R45及びR46は、それぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X94及びX95は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X94及びX95の少なくともいずれか一方は、炭素原子を表す。R93は、水素原子又は置換基を表す。Lは単結合又は2価の連結基を表す。
一般式(2b−3)におけるX、X、X、X94、X95、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R93及びLは、一般式(2b−2)におけるX、X、X、X94、X95、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R93及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
一般式(2b−3)中、X、X、窒素原子、X、炭素原子、炭素原子から形成される6員環骨格に含まれる窒素原子の数は1以上3以下であり、1、2がより好ましく、1が好ましい。具体的な6員環としては、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、トリアジン環は挙げられ、より好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、であり、更に好ましくは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環であり、特に好ましくはピリジン環である。
前記特定構造を有する金属錯体は、低分子量化合物であってもよいし、残基がポリマー主鎖に接続された高分子量化合物(好ましくは質量平均分子量1000〜5000000、より好ましくは5000〜2000000、更に好ましくは10000〜1000000)若しくは、前記特定構造を有する金属錯体の構造を主鎖に持つ高分子量化合物(好ましくは質量平均分子量1000〜5000000、より好ましくは5000〜2000000、更に好ましくは10000〜1000000)であってもよいが、低分子量化合物であることが好ましい。
高分子量化合物の場合はホモポリマーであってもよいし、他のポリマーとの共重合体であってもよく、共重合体である場合はランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよい。更に共重合体の場合、発光機能を有する化合物及び/又は電荷輸送機能を有する化合物をポリマー内に有してもよい。
以下に、一般式(1)で表される金属錯体の好ましい具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されることはない。
Figure 2011071459

Figure 2011071459

Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
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Figure 2011071459
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Figure 2011071459
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Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
次に、一般式(1)で表される金属錯体の製造方法を説明する。
一般式(1)で表される金属錯体は、溶媒存在下、一般式(C−0)(以下、配位子とも呼ぶ)で表される化合物と白金塩とを反応させることにより得ることができる。
Figure 2011071459
一般式(C−0)中、X、X、X、X、X、X、X、X、X、X10、X11、X12、X13、X14,X15、及びLは、前記一般式(1)のX、X、X、X、X、X、X、X、X、X10、X11、X12、X13、X14,X15、及びLと同義であり、好ましい範囲も同様である。
白金錯体の製造において、配位子との錯体形成反応時に、用いられる白金塩としては、2価の白金を含むものとして、塩化白金、臭化白金、ヨウ化白金、プラチナアセチルアセトナート、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロプラチナ、ビス(アセトニトリル)ジクロロプラチナ、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)プラチナ、ジブロモビス(トリフェニルホスフィン)プラチナ、ジクロロ(1,10−フェナントロリン)プラチナ、ジクロロビス(トリフェニルホスフィン)プラチナ、アンモニウムテトラクロロパラデート、ジアンミンジブロモパラジウム、ジアンミンジクロロプラチナ、ジアンミンジヨードプラチナ、ポタッシウムテトラブロモプラチナ−ト、ポタッシウムテトラクロロプラチナート、ソジウムテトラクロロプラチナート、ジメチルビス(ジメチルスルホキシド)白金、ジメチルビス(ジメチルスルフィド)白金、ジメチル(ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタ−2,5−ジエン)白金等が挙げられる。
より好ましい白金塩としては、塩化白金、臭化白金、ヨウ化白金等のハロゲン化白金、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロプラチナ、ビス(ベンゾニトリル)、ジクロロプラチナビス(アセトニトリル)ジクロロプラチナ等のニトリル錯体、ジクロロ(1,5−シクロオクタジエン)プラチナ等のオレフィン錯体、が挙げられ、この中でも塩化白金、臭化白金等のハロゲン化白金、ビス(ベンゾニトリル)ジクロロプラチナ、ビス(アセトニトリル)ジクロロプラチナ等のニトリル錯体が更に好ましい。
白金錯体の製造において使用する白金塩は、結晶水、結晶溶媒、配位溶媒を含んでいても良い。金属の価数は、特に問わないが、金属が、2価と0価が好ましく、より好ましくは2価である。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応時に用いる白金塩の使用量は、該白金塩中に錯体を形成する金属原子が1つ含まれる場合は、通常、配位子1モルに対して0.1〜10モル、好ましくは0.5〜5モル、更に好ましくは、1〜3モルである。なお、白金塩に錯体を形成する金属原子が、n個含まれる場合は、その使用量は、1/n倍で良い。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応時に使用される溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、ホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、クロロホルム、4塩化炭素、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、ペンタン、ヘキサン、オクタン、デカン等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ブチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等のエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、tert−ブチルアルコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類、水等が挙げられる。
より好ましい溶媒としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、tert−ブチルアルコール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、エチレングリコール、グリセリン等のアルコール類が挙げられ、この中でもアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類が更に好ましい。
これらの溶媒は、単独で使用しても、2種類以上混合して使用しても構わない。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応時に用いられる溶媒の量としては、反応が十分に進行できる量であれば特に制限されないが、通常は使用する配位子に対して、1〜200倍体積量、好ましくは5〜100倍体積量が好ましい。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応時に、ハロゲン化水素等の酸性物質が生成する場合、塩基性物質の存在下で反応を行っても構わない。塩基性物質としては、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、ピリジン、1,8−ジメチルアミノナフタレン等の3級アミン類、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド等の金属アルコキシド類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム等の無機塩基類が挙げられる。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応は、不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。不活性ガスとしては、窒素、アルゴン等が挙げられる。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応時における反応温度、反応時間、反応圧力は、原料、溶媒などによって異なるが、通常、20℃〜300℃、好ましくは50℃〜250℃、更に好ましくは80℃〜220℃の範囲である。反応時間は、通常30分〜24時間であるが、好ましくは1〜12時間、更に好ましくは2〜10時間であり、反応圧力に関しては、通常、常圧であるが、必要に応じて加圧下でも減圧下でも差し支えない。
白金錯体の製造において、白金塩と配位子の錯体形成反応時の、加熱手段は特に限定されない。具体的には、オイルバス、マントルヒーターによる加熱や、マイクロ波照射による加熱を使用することができる。
このようにして得られた白金錯体は、必要に応じて単離、精製を行うことができる。単離、精製の方法としては、カラムクロマトグラフィー、再結晶、再沈殿、昇華等が挙げられる。これらは単独で用いても併用しても構わない。
なお、一般式(1)で表される白金錯体のうち、一般式(2a−1)で表される白金錯体は以下の製造方法によっても合成可能である。ただし、下記方法に限定されることはない。
Figure 2011071459
上記式中、X、X、X、X、X53、X54、X55、R41、R42、R43、R44、R45、R46、及びLは、前記一般式(2a−3)におけるそれらと同義である。また、Xは置換可能な任意の基である。
(A−1)から(B−1)を得る工程及び(B−2)から(C−1)を得る工程として、Synth. Commun., 11, 513 (1981)に記載の方法等を用いることにより、目的の化合物を合成することができる。
(B−1)から(C−1)を得る工程及び(A−1)から(B−2)を得る工程として、Angew.Chem.Int.Ed.,42,2051−2053(2003)に記載の方法等を利用することにより、目的の化合物を合成することができる。
(C−1)から一般式(2a−1)で表される白金錯体を得る工程として、化合物(C−1)と、1〜1.5当量の塩化第一白金をベンゾニトリルに溶解させ、130℃〜加熱還流温度(ベンゾニトリルの沸点:191℃)に加熱し、30分〜4時間攪拌することにより目的の化合物を合成することができる。一般式(4)で表される白金錯体はクロロホルム、ジクロロメタン、トルエン、キシレン、アセトニトリル、ブチロニトリル、ベンゾニトリル、酢酸エチル等を用いた再結晶や、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、昇華精製などにより精製することができる。
なお、上記に示した製造方法において、定義された置換基が、ある合成方法の条件下で変化するか、又は該方法を実施するのに不適切な場合、官能基の保護、脱保護(例えば、プロテクティブ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス(Protective
Groups in Organic Synthesis)、グリーン(T. W.
Greene)著、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ・インコーポレイテッド(John Wiley & Sons Inc.)(1981年)等)等の手段により容易に製造が可能である。また、必要に応じて適宜置換基導入等の反応工程の順序を変化させることも可能である。
本発明の他の態様において、発光層が前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の少なくとも1種と、下記一般式(A1)〜(A4)で表されるモノアニオン性の2座配位子と原子量40以上の金属を含む燐光性金属錯体の少なくとも1種とを含むことが好ましい。
なお、本発明における配位子の一般式中、*は金属への配位部位であって、E1aと金属の結合、及びE1pと金属の結合はそれぞれ独立に共有結合であっても、配位結合であっても良い。
以下、一般式(A1)〜(A4)で表される2座配位子について説明する。
〔一般式(A1)〜(A4)で表される2座配位子〕
Figure 2011071459
(一般式(A1)〜(A4)中、E1a〜E1qはそれぞれ独立に炭素原子又はヘテロ原子を表す。R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。一般式(A1)〜(A4)で表される骨格はそれぞれ合計で18π電子構造を有する。)
該2座配位子は他の配位子と結合して3座、4座、5座、6座の配位子を形成しても良い。
1a〜E1qは炭素原子又はヘテロ原子から選ばれ、好ましくは炭素原子又は窒素原子から選ばれる。また、E1aとE1pは異なる原子である事が好ましい。また、該金属錯体は18π電子構造を有する。
1a〜E1eから形成される環は5員のヘテロ環を表し、具体的にはオキサゾール、チアゾール、イソキサゾール、イソチアゾール、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、テトラゾールなどが挙げられる。好ましくはイミダゾール又はピラゾールであり、より好ましくはイミダゾールである。これらの5員環は他の環によって縮環されていても良い。
また、E1a〜E1eのうち少なくとも1つは窒素原子を表すことが好ましく、E1a〜E1eのうち2つ、又は3つが窒素原子を表すことが更に好ましく、E1a〜E1eのうち2つが窒素原子を表すことが特に好ましい。E1a〜E1eのうち2つが窒素原子を表す場合、E1a、E1d、及びE1eのうち2つが窒素原子を表すことが好ましく、E1aとE1d、又はE1aとE1eが窒素原子を表すことがより好ましく、E1aとE1dが窒素原子を表すことが更に好ましい。
1f〜E1kから形成される環は5員又は6員の芳香族炭化水素環又はヘテロ環であり、好ましくは6員環であり、より好ましくは6員の芳香族炭化水素環である。E1f〜E1kから形成される環の具体例としては、ベンゼン、オキサゾール、チアゾール、イソキサゾール、イソチアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジンなどが挙げられる。好ましくはピリジン又はベンゼンであり、より好ましくはベンゼンである。
1l〜E1qから形成される環は、5員又は6員の芳香族炭化水素環又はヘテロ環であり、好ましくは6員環であり、より好ましくは6員の芳香族炭化水素環である。E1l〜E1qから形成される環の具体例としては、ベンゼン、オキサゾール、チアゾール、イソキサゾール、イソチアゾール、オキサジアゾール、チアジアゾール、フラン、チオフェン、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾール、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジンなどが挙げられる。好ましくはピリジン又はベンゼンであり、より好ましくはベンゼンである。
1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。該置換基は、好ましくは以下に説明する置換基群Zから選ばれる基である。
置換基群Zについて具体的には、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アミノ基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ヘテロ環オキシ基、アシル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アシルオキシ基、アシルアミノ基、アルコキシカルボニルアミノ基、アリールオキシカルボニルアミノ基、スルホニルアミノ基、スルファモイル基、カルバモイル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロアリールチオ基、スルホニル基、スルフィニル基、ウレイド基、リン酸アミド基、ヒドロキシ基、メルカプト基、ハロゲン基、シアノ基、スルホ基、カルボキシル基、ニトロ基、ヒドロキサム酸基、スルフィノ基、ヒドラジノ基、イミノ基、ヘテロアリール基以外のヘテロ環基、シリル基、シリルオキシ基、重水素原子などが挙げられる。これらの置換基は、更に他の置換基によって置換されてもよい。
ここで、アルキル基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ドデシル、n−オクタデシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、1−アダマンチル、トリフルオロメチルなどが挙げられる。
また、アルケニル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばビニル、アリル、1−プロペニル、1−イソプロペニル、1−ブテニル、2−ブテニル、3−ペンテニルなどが挙げられる。
また、アルキニル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばエチニル、プロパルギル、1−プロピニル、3−ペンチニルなどが挙げられる。
アリール基とは、芳香族炭化水素モノラジカルを指す。アリール基が置換されている場合、置換基として好ましくはフルオロ基、炭化水素置換基、ヘテロ原子置換炭化水素置換基、シアノ基などが挙げられる。アリール基として好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、o−メチルフェニル、m−メチルフェニル、p−メチルフェニル、2,6−キシリル、p−クメニル、メシチル、ナフチル、アントラニル、などが挙げられる。
ヘテロアリール基とは、芳香族ヘテロ環状モノラジカルを指す。置換されている場合、置換基として好ましくはフルオロ基、炭化水素置換基、ヘテロ元素置換炭化水素置換基、シアノ基などが挙げられる。ヘテロ環基として例えば、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、トリアジニル、キノリル、イソキノリニル、ピロリル、インドリル、フリル、チエニル、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル、アゼピニルなどが挙げられる。
また、アミノ基としては、好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜10であり、例えばアミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノなどが挙げられる。
また、アルコキシ基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメトキシ、エトキシ、ブトキシ、2−エチルヘキシロキシなどが挙げられる。
また、アリールオキシ基としては、好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルオキシ、1−ナフチルオキシ、2−ナフチルオキシなどが挙げられる。
また、ヘテロ環オキシ基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルオキシ、ピラジルオキシ、ピリミジルオキシ、キノリルオキシなどが挙げられる。
また、アシル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばアセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。
また、アルコキシカルボニル基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニル、エトキシカルボニルなどが挙げられる。
また、アリールオキシカルボニル基としては、好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルなどが挙げられる。
また、アシルオキシ基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。
また、アシルアミノ基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜10であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノなどが挙げられる。
また、アルコキシカルボニルアミノ基としては、好ましくは炭素数2〜30、より好ましくは炭素数2〜20、特に好ましくは炭素数2〜12であり、例えばメトキシカルボニルアミノなどが挙げられる。
また、アリールオキシカルボニルアミノ基としては、好ましくは炭素数7〜30、より好ましくは炭素数7〜20、特に好ましくは炭素数7〜12であり、例えばフェニルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。
また、スルホニルアミノ基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルホニルアミノ、ベンゼンスルホニルアミノなどが挙げられる。
また、スルファモイル基としては、好ましくは炭素数0〜30、より好ましくは炭素数0〜20、特に好ましくは炭素数0〜12であり、例えばスルファモイル、メチルスルファモイル、ジメチルスルファモイル、フェニルスルファモイルなどが挙げられる。
また、カルバモイル基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばカルバモイル、メチルカルバモイル、ジエチルカルバモイル、フェニルカルバモイルなどが挙げられる。
また、アルキルチオ基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメチルチオ、エチルチオなどが挙げられる。
また、アリールチオ基としては、好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニルチオなどが挙げられる。
また、ヘテロアリールチオ基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばピリジルチオ、2−ベンズイミダゾリルチオ、2−ベンズオキサゾリルチオ、2−ベンズチアゾリルチオなどが挙げられる。
また、スルホニル基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメシル、トシル、トリフルオロメタンスルホニルなどが挙げられる。
また、スルフィニル基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばメタンスルフィニル、ベンゼンスルフィニルなどが挙げられる。
また、ウレイド基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばウレイド、メチルウレイド、フェニルウレイドなどが挙げられる。
また、リン酸アミド基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜12であり、例えばジエチルリン酸アミド、フェニルリン酸アミドなどが挙げられる。
又はハロゲン原子としては、例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
また、ヘテロアリール基以外のヘテロ環基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜12であり、ヘテロ原子としては、例えば窒素原子、酸素原子、硫黄原子、具体的には例えば、ピペリジル、モルホリノ、ピロリジルなどが挙げられる。
また、シリル基としては、好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリル、トリエチルシリル、トリイソプロピルシリル、ジメチル‐tert−ブチルシリル、ジメチルフェニルシリル、ジフェニル‐tert−ブチルシリル、トリフェニルシリル、トリ−1−ナフチルシリル、トリ−2−ナフチルシリルなどが挙げられる。
また、シリルオキシ基としては、好ましくは炭素数3〜40、より好ましくは炭素数3〜30、特に好ましくは炭素数3〜24であり、例えばトリメチルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシなどが挙げられる。
1a〜R1iは、好ましくは水素原子、炭化水素置換基(好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基)、シアノ基、フルオロ基、OR2a、SR2a、NR2a2b、BR2a2b、又はSiR2a2b2cである。R2a〜R2cはそれぞれ独立に炭化水素置換基、又はヘテロ原子で置換された炭化水素置換基であり、R1a〜R1i、R2a〜R2cのうちの2つが互いに結合し、飽和又は不飽和の、芳香族環又は非芳香族環を形成していても良い。窒素原子に結合している場合、R1a〜R1iは存在しない
1a〜R1iは少なくとも1つが母骨格に対し2面角が70度以上であるアリール基であることが好ましく、下記一般式ss−1で表される置換基であることがより好ましく、2,6−ジ置換アリール基であることが更に好ましく、R1bが2,6−ジ置換アリール基であることが最も好ましい。
Figure 2011071459
(一般式ss−1中、Ra、Rb、Rcはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、又はアリール基のいずれかを表す。Rcの数は0〜3個である。)
Ra、Rb、Rcが表すアルキル基としては、好ましくは炭素数1〜30、より好ましくは炭素数1〜20、特に好ましくは炭素数1〜10であり、例えばメチル、エチル、n−プロピル、iso−プロピル、n−ブチル、tert−ブチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ドデシル、n−オクタデシル、n−ヘキサデシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、1−アダマンチル、トリフルオロメチルなどが挙げられ、メチル基、又はイソプロピル基が好ましい。
Ra、Rb、Rcが表すアリール基としては、好ましくは炭素数6〜30、より好ましくは炭素数6〜20、特に好ましくは炭素数6〜12であり、例えばフェニル、o−メチルフェニル、m−メチルフェニル、p−メチルフェニル、2,6−キシリル、p−クメニル、メシチル、ナフチル、アントラニル、などが挙げられ、フェニル基、2,6−キシリル、メシチル、が好ましく、フェニル基がより好ましい。
Ra、Rbの少なくとも1つはアルキル基又はアリール基から選ばれることが好ましく、Ra、Rbの少なくとも1つはアルキル基から選ばれることがより好ましく、Ra、Rbが共にアルキル基であることが更に好ましく、Ra、Rbが共にメチル基、又はイソプロピル基であることが最も好ましい。
2,6−ジ置換アリール基として好ましくは2,6−ジメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、2,6−ジイソプロピルフェニル基、2,4,6−トリイソプロピルフェニル基、2,6−ジメチル−4−フェニルフェニル基、2,6−ジメチル−4−(2,6−ジメチルピリジン−4−イル)フェニル基、2,6−ジフェニルフェニル基、2,6−ジフェニル−4−イソプロピルフェニル基、2,4,6−トリフェニルフェニル基、2,6−ジイソプロピル−4−(4−イソプロピルフェニル)フェニル基、2,6−ジイソプロピル−4−(3,5−ジメチルフェニル)フェニル基、2,6−ジイソプロピル−4−(ピリジン−4−イル)フェニル基、又は2,6−ジ−(3,5−ジメチルフェニル)フェニル基である。
Rcの数は、好ましくは0又は1である。複数のRcは同一でも異なっても良い。
一方で、R1a〜R1iは、少なくとも1つがアルキル基であることが好ましい。特に、R1eがアルキル基であることがより好ましい。アルキル基は4以上の炭素原子から成るベンジル位より離れた部位で分岐しているアルキル基であることが好ましく、メチル基又はネオペンチル基であることが好ましく、ネオペンチル基であることがより好ましい。
1a及びR1bの少なくとも1つは電子供与性基であることが好ましく、R1aが電子供与性置換基であることが好ましく、R1aがメチル基であることがより好ましい。
炭化水素置換基とは、1価又は2価で、鎖状、分岐又は環状の置換基であり、炭素原子と水素原子のみからなるものを指す。
1価の炭化水素置換基の例としては、炭素数1〜20のアルキル基;炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、アリール基から選ばれる1つ以上の基によって置換された炭素数1〜20のアルキル基;炭素数3〜8のシクロアルキル基;炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、アリール基から選ばれる1つ以上の基によって置換された炭素数3〜8のシクロアルキル基;炭素数6〜18のアリール基;炭素数1〜20のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、アリール基から選ばれる1つ以上の基によって置換されたアリール基等が挙げられる。
2価の炭化水素基の例としては、−CH−、−CHCH−、−CHCHCH−、1,2−フェニレン基等が挙げられる。
本発明における燐光性金属錯体が有する金属は、原子量40以上の金属であり、周期表の8族〜10族に属する金属であることが好ましい。また、非放射性であることが好ましい。本発明における燐光性金属錯体が有する金属は、Re、Ru、Os、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、又はAuのいずれかであることがより好ましく、Os、Ir、Ptであることが更に好ましく、Ir、Ptであることが特に好ましく、高い発光効率、高い錯体安定性、発光層内の正孔・電子輸送のキャリアバランス制御の観点からIrであることが最も好ましい。
本発明においては、一般式の配位子から成る金属錯体は主配位子若しくはその互変異性体と副配位子若しくはその互変異性体の組み合わせで構成されるか、金属錯体の配位子の全てが主配位子又はその互変異性体で表される部分構造のみで構成されていてもよい。
更に従来公知の金属錯体形成に用いられる、所謂配位子として当該業者が周知の配位子(配位化合物ともいう)を必要に応じて副配位子として有していてもよい。
本発明に記載の効果を好ましく得る観点からは、錯体中の配位子の種類は1〜2種類から構成されることが好ましく、更に好ましくは1種類である。錯体分子内に反応性基を導入する際には合成容易性という観点から配位子が2種類からなることも好ましい。
従来公知の金属錯体に用いられる配位子としては、種々の公知の配位子があるが、例えば、「Photochemistry and Photophysics of Coordination Compounds」Springer−Verlag社 H.Yersin著 1987年発行、「有機金属化学−基礎と応用−」裳華房社 山本明夫著 1982年発行等に記載の配位子(例えば、ハロゲン配位子(好ましくは塩素配位子)、シアノ配位子、ホスフィン配位子、含窒素ヘテロアリール配位子(例えば、ビピリジル、フェナントロリンなど)、ジケトン配位子(例えば、アセチルアセトンなど)が挙げられる。好ましくは、ジケトン類あるいはピコリン酸誘導体である。
以下に、副配位子の例を具体的に挙げるが、本発明はこれらに限定されない。
Figure 2011071459
(上記Mは原子量40以上の金属原子を表す。Rx、Ry及びRzはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。)
一般式(A1)〜(A4)のいずれかで表されるモノアニオン性の2座配位子は、一般式(A1)又は(A3)で表されるモノアニオン性の2座配位子であることが好ましい。
一般式(A1)及び(A3)で表されるモノアニオン性の2座配位子は、好ましくは一般式(A1−1)若しくは(A3−1)又は(A1−2)若しくは(A3−2)で表されるモノアニオン性の2座配位子であることが好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(A1−1)、(A3−1)、(A1−2)及び(A3−2)中、E1f〜E1qはそれぞれ独立に炭素原子又はヘテロ原子を表す。R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。一般式(A1−1)、(A3−1)、(A1−2)及び(A3−2)で表される骨格はそれぞれ合計で18π電子構造を有する。)
一般式(A1−1)、(A3−1)、(A1−2)及び(A3−2)中、E1f〜E1q及びR1a〜R1iの定義は、一般式(A1)及び(A3)におけるE1f〜E1q及びR1a〜R1iと同様であり、好ましいものも同様である。
一般式(A1−1)、(A3−1)、(A1−2)及び(A3−2)で表されるモノアニオン性の2座配位子は、一般式(A1−3)又は(A3−3)で表されるモノアニオン性の2座配位子であることが好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(A1−3)及び(A3−3)中、E1f〜E1kはそれぞれ独立に炭素原子又はヘテロ原子を表す。R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。一般式(A1−3)及び(A3−3)で表される骨格はそれぞれ合計で18π電子構造を有する。)
一般式(A1−3)及び(A3−3)中、E1f〜E1q及びR1a〜R1iの定義は(A1−1)、(A3−1)、(A1−2)及び(A3−2)におけるE1f〜E1q及びR1a〜R1iと同様であり、好ましいものも同様である。
一般式(A1−3)及び(A3−3)で表されるモノアニオン性の2座配位子と原子量40以上の金属を含む燐光性金属錯体は、一般式(A9)で表されるイリジウム錯体であることが好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(A9)中、R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。X−Yは前記(l−1)〜(l−14)から選ばれる少なくとも1種のモノアニオン性の二座配位子を表す。nは1〜3の整数を表す。)
一般式(A9)中、R1a〜R1iの好ましいものは、一般式(A1)におけるR1a〜R1iの好ましいものと同様である。
X−Yは副配位子を表し、nは1から3の整数を表し、好ましくはn=3である。副配位子として具体的には前記で挙げた例と同様の配位子を好適に用いる事ができ、好ましくはアセチルアセトナト配位子又は置換されたアセチルアセトナト配位子類縁体である。
合成の容易さの観点からはnは3である事が好ましいが、nを1〜2として配位子を安価な副配位子に置き換える事もコスト削減の観点からまた好ましい。
nが3である場合、前記一般式(A9)は、下記一般式(A9−1)で表される。
Figure 2011071459
(一般式(A9−1)中、R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。)
一般式(A9−1)中、R1a〜R1iの好ましいものは、一般式(A1)におけるR1a〜R1hと同様である。
一般式(A9)で表される金属錯体は、一般式(A10)で表される金属錯体であることが好ましい。
Figure 2011071459
一般式(A1)及び(A3)は、より具体的には以下のような構造が好ましく、中でも(X−64)〜(X−68)が最も好ましい。以下の具体例中、R1a〜R1iは、一般式(A1)におけるR1a〜R1iと同義であり、好ましい範囲も同じである。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
発光層中の発光材料は、発光層中に一般的に発光層を形成する全化合物質量に対して、0.1質量%〜50質量%含有されるが、耐久性、外部量子効率の観点から1質量%〜50質量%含有されることが好ましく、2質量%〜40質量%含有されることがより好ましい。
発光層の厚さは、特に限定されるものではないが、通常、2nm〜500nmであるのが好ましく、中でも、外部量子効率の観点で、3nm〜200nmであるのがより好ましく、5nm〜100nmであるのが更に好ましい。
<ホスト材料>
本発明に用いられるホスト材料としては、本発明の化合物の他、例えば、以下の材料を挙げることができる。
ホスト材料は電子輸送材料及びホール輸送性材料を挙げることができ、電荷輸送材料であることが好ましい。ホスト材料は1種であっても2種以上であっても良く、例えば、電子輸送性のホスト材料とホール輸送性のホスト材料を混合した構成が挙げられる。
ピロール、インドール、カルバゾール、アザインドール、アザカルバゾール、トリアゾール、オキサゾール、オキサジアゾール、ピラゾール、イミダゾール、チオフェン、ポリアリールアルカン、ピラゾリン、ピラゾロン、フェニレンジアミン、アリールアミン、アミノ置換カルコン、スチリルアントラセン、フルオレノン、ヒドラゾン、スチルベン、シラザン、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合物、ポルフィリン系化合物、ポリシラン系化合物、ポリ(N−ビニルカルバゾール)、アニリン系共重合体、チオフェンオリゴマー、ポリチオフェン等の導電性高分子オリゴマー、有機シラン、カーボン膜、ピリジン、ピリミジン、トリアジン、イミダゾール、ピラゾール、トリアゾ−ル、オキサゾ−ル、オキサジアゾ−ル、フルオレノン、アントラキノジメタン、アントロン、ジフェニルキノン、チオピランジオキシド、カルボジイミド、フルオレニリデンメタン、ジスチリルピラジン、フッ素置換芳香族化合物、ナフタレンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、フタロシアニン、8−キノリノ−ル誘導体の金属錯体やメタルフタロシアニン、ベンゾオキサゾ−ルやベンゾチアゾ−ルを配位子とする金属錯体に代表される各種金属錯体及びそれらの誘導体(置換基や縮環を有していてもよい)等を挙げることができる。
本発明における発光層において、前記ホスト材料(一般式(I)で表される化合物も含む)の三重項最低励起エネルギー(Tエネルギー)が、前記燐光発光材料のTエネルギーより高いことが色純度、発光効率、駆動耐久性の点で好ましい。
また、本発明におけるホスト化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、発光効率、駆動電圧の観点から、発光層を形成する全化合物質量に対して15質量%以上95質量%以下であることが好ましい。
有機電界発光素子は、更に、下記一般式(a)で表される化合物を発光層に含むことが好ましい。
一般的に、積層型有機電子デバイスの有機薄膜界面での電荷(電子/正孔)注入においては、隣接しているふたつの材料のイオン化ポテンシャル(Ip)同士や電子親和力(Ea)同士の差が小さい方が、電荷の注入障壁が小さくなり、有機電界発光素子の駆動電圧を低減できることが知られているが、材料のIpやEa以外にも、材料の分子間の相互作用等に由来するエネルギー準位が重要な役割を果たす。また、有機層内の電荷の移動に関しても、材料分子間の相互作用を適切に制御することにより、電荷移動度を大きくし、素子の駆動電圧を下げることができる。一般式(a)で表される化合物を発光材料とともに適切に用いることにより、材料分子間の相互作用を制御できる可能性があり、結果的に、駆動電圧を低下させることが可能となる。
また、素子駆動時における材料分子間の相互作用状態(例えば、会合状態)の変化は、素子特性の変化を引き起こし、結果的に素子の輝度(すなわち、素子寿命)の低下の一因となりうるが、一般式(a)で表される化合物を用いることにより、予め、安定な相互作用状態を形成し、この問題を回避できる。本発明の有機電界発光素子において用いられる、一般式(a)で表される化合物は、化学的な安定性に優れ、素子駆動中における材料の分解等の変質が少なく、当該材料の分解物による、有機電界発光素子の効率低下や素子寿命の低下を防ぐことが出来る。
次に本発明の有機電界発光素子に用いる一般式(a)で表される化合物について、詳細に説明する。
Figure 2011071459
一般式(a)において、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、パーフルオロアルキル基、シリル基を表し、該R〜Rの少なくとも1つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基である。X〜X12は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、パーフルオロアルキル基、シリル基を表す。
〜R、及び、X〜X12で表されるアルキル基としては、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル(すなわち、2−ブチル)、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、n−ヘキシル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアルケニル基としては、例えば、ビニル、アリル(すなわち、1−(2−プロペニル))、1−(1−プロペニル)、2−プロペニル、1−(1−ブテニル)、1−(2−ブテニル)、1−(3−ブテニル)、1−(1,3−ブタジエニル)、2−(2−ブテニル)、1−(1−ペンテニル)、5−(シクロペンタジエニル)、1−(1−シクロヘキセニル)などが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアルキニル基としては、例えば、エチニル、プロパルギル(すなわち、1−(2−プロピニル))、1−(1−プロピニル)、1−ブタジイニル、1−(1,3−ペンタジイニル)などが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアリール基としては、例えば、フェニル、o−トリル(すなわち、1−(2−メチルフェニル))、m−トリル、p−トリル、1−(2,3−ジメチルフェニル)、1−(3,4−ジメチルフェニル)、2−(1,3−ジメチルフェニル)、1−(3,5−ジメチルフェニル)、1−(2,5−ジメチルフェニル)、p−クメニル、メシチル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントラニル、2−アントラニル、9−アントラニル、及び、4−ビフェニリル(すなわち、1−(4−フェニル)フェニル)、3−ビフェニリル、2−ビフェニリルなどのビフェニリル類、4−p−テルフェニリル(すなわち、1−4−(4−ビフェニリル)フェニル)、4−m−テルフェニリル(すなわち、1−4−(3−ビフェニリル)フェニル)などのテルフェニリル類などが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるヘテロアリール基としては、含まれるヘテロ原子としては、例えば、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などが挙げられ、具体的には、例えば、イミダゾリル、ピラゾリル、ピリジル、ピラジル、ピリミジル、トリアジニル、キノリル、イソキノリニル、ピロリル、インドリル、フリル、チエニル、ベンズオキサゾリル、ベンズイミダゾリル、ベンズチアゾリル、カルバゾリル、アゼピニルなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアルコキシ基としては、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、シクロプロポキシ、n−ブトキシ、tert−ブトキシ、シクロヘキシロキシ、フェノキシなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアシル基としては、例えば、アセチル、ベンゾイル、ホルミル、ピバロイルなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアシロキシ基としては、例えば、アセトキシ、ベンゾイルオキシなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアミノ基としては、例えば、アミノ、メチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジベンジルアミノ、ジフェニルアミノ、ジトリルアミノ、ピロリジノ、ピペリジノ、モルフォリノなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるエステル基としては、例えば、メチルエステル(すなわち、メトキシカルボニル)、エチルエステル、イソプロピルエステル、フェニルエステル、ベンジルエステルなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるアミド基としては、例えば、アミドの炭素原子で連結した、N,N−ジメチルアミド(すなわち、ジメチルアミノカルボニル)、N−フェニルアミド、N,N−ジフェニルアミドや、アミドの窒素原子で連結した、N−メチルアセトアミド(すなわち、アセチルメチルアミノ)、N−フェニルアセトアミド、N−フェニルベンズアミドなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるハロゲンとしては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるパーフルオロアルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、1−パーフルオロプロピル、2−パーフルオロプロピル、パーフルオロペンチルなどが挙げられる。
〜R、及び、X〜X12で表されるシリル基としては、例えば、トリメチルシリル、トリエチルシリル、トリイソプロピルシリル、トリフェニルシリル、メチルジフェニルシリル、ジメチルフェニルシリル、tert−ブチルジメチルシリル、tert−ブチルジフェニルシリルなどが挙げられる。
上記のR〜R、及び、X〜X12は、更に他の置換基で置換されていてもよい。例えば、アルキル基にアリール基が置換したものとしては、ベンジル、9−フルオレニル、1−(2−フェニルエチル)、1−(4−フェニル)シクロヘキシルなどが挙げられ、アリール基にヘテロアリール基が置換されたものとしては、1−(4−Nーカルバゾリル)フェニル、1−(3,5−ジ(Nーカルバゾリル))フェニル、1−(4−(2−ピリジル)フェニル)などが挙げられる。
上記のR〜Rとして好ましくは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、エステル基、シリル基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、シリル基であり、特に好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基である。
上記のX〜X12として好ましくは、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、エステル基、シリル基であり、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基であり、特に好ましくは、水素原子である。
〜R、及び、X〜X12で表されるアルキル基としては好ましくは、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、シクロペンチル、シクロヘキシルであり、より好ましくは、メチル、エチル、tert−ブチル、n−ヘキシル、シクロヘキシルであり、特に好ましくは、メチル、エチルである。
〜R、及び、X〜X12で表されるアリール基として好ましくは、フェニル、o−トリル、1−(3,4−ジメチルフェニル)、1−(3,5−ジメチルフェニル)、1−ナフチル、2−ナフチル、9−アントラニル、及び、ビフェニルリル類、テルフェニリル類であり、より好ましくは、フェニル、ビフェニルリル類、テルフェニリル類であり、より好ましくは、フェニルである。
〜R、及び、X〜X12で表される水素原子は、重水素原子であってもよく、重水素原子である方が好ましい。
一般式(a)で表される化合物に含まれる水素原子は、その一部、若しくは、すべてが重水素原子で置換されていても良い。
〜Rの少なくとも1つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基であるが、二重結合としては、例えば、C=C、C=O、C=S,C=N、N=N、S=O、P=Oなどが挙げられ、好ましくはC=C、C=O、C=N、S=O、P=Oであり、より好ましくはC=C、C=O、C=Nであり、特に好ましくはC=Cである。三重結合としては、C≡C、C≡Nが挙げられ、好ましくはC≡Cである。
〜Rの二重結合あるいは三重結合を有する基としては、アリール基が好ましく、なかでも、下記で表されるフェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基が好ましく、フェニル基が特に好ましい。
Figure 2011071459
〜Rの少なくとも1つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基であるが、R〜Rで二重結合、あるいは三重結合を有するものの数は2−4が好ましく、3−4がより好ましく、4が特に好ましい。
〜Rで二重結合、あるいは三重結合を有するものの数が1−3の場合、残りの単結合のみからなるR〜Rは、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、シリル基が好ましく、水素原子、アルキル基、シリル基が好ましく、水素原子、アルキル基が特に好ましい。
〜R、及び、X〜X12は互いに連結して環構造を形成していても良い。たとえば、下記のように、X、X、Xが互いに連結して、ジアマンタン構造を形成していてもよく、更に、X、X、X12が互いに連結して、トリアマンタン構造を形成していてもよい。これらのジアマンタン構造、トリアマンタン構造は、更に置換基で置換されていてもよい。
Figure 2011071459
本発明に於いては、一般式(a)で表される化合物は、好ましくは複数混合して含有される。好ましくは、二重結合を有する基が互いに異なる化合物、若しくはその置換数が互いに異なる化合物を混合して用いることができる。例えば、二重結合を有する基として上記のフェニル基、ビフェニリル基、テルフェニリル基が挙げられ、それらの置換数が1〜4の化合物が挙げられる。例えば、これらの二重結合を有する基の置換数が1のモノ置換体と置換数が4のテトラ置換体を混合して用いることができる。
以下に本発明に用いられる一般式(a)で表される化合物の具体例を挙げるが、本発明の化合物がこれらに限定されるものではない。
Figure 2011071459

Figure 2011071459

Figure 2011071459

Figure 2011071459
一般式(a)で表される化合物は、アダマンタン、若しくは、ハロゲン化アダマンタンと、ハロゲン化アルキル若しくは、アルキルマグネシウムハライド(グリニヤー試薬)を適当に組み合わせることによって合成できる。例えば、インジウムを用いて、ハロゲン化アダマンタンと、ハロゲン化アルキルをカップリングすることができる(文献1)。また、ハロゲン化アルキルをアルキル銅試薬に変換し、芳香族化合物のグリニヤー試薬とカップリングすることもできる(文献2)。また、ハロゲン化アルキルを、適当なアリールホウ酸とパラジウム触媒を用いてカップリングすることもできる(文献3)。
文献1:Tetrahedron Lett. 39, 1998, 9557−9558.
文献2:Tetrahedron Lett. 39, 1998, 2095−2096.
文献3:J. Am. Chem. Soc. 124, 2002, 13662−13663.
アリール基を有するアダマンタン骨格は、アダマンタン、若しくは、ハロゲン化アダマンタンと、対応するアレーンやアリールハライドを適当に組み合わせることにより合成できる。
なお、上記に示した製造方法において、定義された置換基が、ある合成方法の条件下で変化するか、又は該方法を実施するのに不適切な場合、官能基の保護、脱保護(例えば、プロテクティブ・グループス・イン・オーガニック・シンセシス(Protective
Groups in Organic Synthesis)、グリーン(T. W.
Greene)著、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ・インコーポレイテッド(John Wiley & Sons Inc.)(1981年)等)等の手段により容易に製造が可能である。また、必要に応じて適宜置換基導入等の反応工程の順序を変化させることも可能である。
一般式(a)で表される化合物の分子量は、有機電界発光素子を真空蒸着プロセスや溶液塗布プロセスを用いて作成するので、蒸着適性や溶解性の観点から、2000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以下であることが特に好ましい。また、蒸着適性の観点では、分子量が小さすぎると蒸気圧が小さくなり、気相から固相への変化がおきず、有機層を形成することが困難となるので、250以上が好ましく、350以上がより好ましく、400以上が特に好ましい。
一般式(a)で表される化合物は、一般式(I)で表される化合物と組み合わせて用いることが好ましく、一般式(I)で表される化合物及び4座配位子を有する白金錯体と組み合わせて用いることがより好ましい。
本発明において本発明の一般式(a)で表される化合物は、その用途が限定されることはなく、有機層内のいずれの層に含有されてもよい。本発明の一般式(a)で表される化合物の導入層としては、後述の発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層、励起子ブロック層、電荷ブロック層のいずれか、若しくは複数に含有されるのが好ましく、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層のいずれか、若しくは複数に含有されるのがより好ましく、発光層、正孔注入層、正孔輸送層のいずれか、若しくは複数に含有されるのが特に好ましく、発光層に用いることが最も好ましい。
一般式(a)で表される化合物の発光層における含量は、電荷輸送性材料の電荷輸送性を抑制しない程度の量に制限して用いる必要があり、本発明の一般式(a)で表される化合物は0.1〜70質量%含まれることが好ましく、0.1〜30質量%含まれることがより好ましく、0.1〜25質量%含まれることが特に好ましい。
また、一般式(a)で表される化合物を、複数の有機層に用いる場合はそれぞれの層において、上記の範囲で含有することが好ましい。
本発明の有機電界発光素子は前記電極が陽極を含み、前記発光層と該陽極の間に電荷輸送層を有し、該電荷輸送層がカルバゾール化合物を含むことが好ましい。(電荷輸送層)
電荷輸送層とは、有機電界発光素子に電圧を印加した際に電荷移動が起こる層をいう。具体的には正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層、発光層、正孔ブロック層、電子輸送層又は電子注入層が挙げられる。好ましくは、正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層である。塗布法により形成される電荷輸送層が正孔注入層、正孔輸送層、電子ブロック層又は発光層であれば、低コストかつ高効率な有機電界発光素子の製造が可能となる。また、電荷輸送層として、より好ましくは、正孔注入層、正孔輸送層又は電子ブロック層である。
(正孔注入層、正孔輸送層)
正孔注入層、正孔輸送層は、陽極又は陽極側から正孔を受け取り陰極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる正孔注入材料、正孔輸送材料は、低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
正孔注入層、正孔輸送層がカルバゾール化合物を含有することが好ましい。
カルバゾール化合物は下記一般式(a)で表されるカルバゾール化合物であることが好ましい。
Figure 2011071459
(一般式(a)中、Rは該骨格の水素原子に置換し得る置換基を表し、Rは複数存在する場合はそれぞれ同じでも異なってもよい。nは0〜8の整数を表す。)
一般式(a)で表される化合物を、正孔輸送層中で用いる場合は、一般式(a)で表される化合物は50〜100質量%含まれることが好ましく、80〜100質量%含まれることが好ましく、95〜100質量%含まれることが特に好ましい。
また、一般式(a)で表される化合物を、複数の有機層に用いる場合はそれぞれの層において、上記の範囲で含有することが好ましい。
一般式(a)で表される化合物は、いずれかの有機層に、一種類のみを含有していてもよく、複数の一般式(a)で表される化合物を任意の割合で組み合わせて含有していてもよい。
一般式(a)で表される化合物を含む正孔輸送層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、3nm〜200nmであるのがより好ましく、5nm〜100nmであるのが更に好ましい。また、該正孔輸送層は発光層に接して設けられている事が好ましい。
該正孔輸送層は、上述した材料の一種又は二種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
Rが表す置換基としては具体的にはハロゲン原子、アルコキシ基、シアノ基、ニトロ基、アルキル基、アリール基、芳香族複素環基が挙げられ、炭素数10以下のアルキル基、炭素数10以下の置換又は無置換のアリール基が好ましく、炭素数6以下のアルキル基である事がより好ましい。 nは0〜8の整数を表し、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましい。
一般式(a)を構成する水素原子は、水素の同位体(重水素原子等)も含む。この場合化合物中の全ての水素原子が水素同位体に置き換わっていてもよく、また一部が水素同位体を含む化合物である混合物でもよい。
一般式(a)で表される化合物は、種々の公知の合成法を組み合わせて合成することが可能である。 最も一般的には、カルバゾール化合物に関してはアリールヒドラジンとシクロヘキサン誘導体との縮合体のアザーコープ転位反応の後、脱水素芳香族化による合成(L.F.Tieze,Th.Eicher著、高野、小笠原訳、精密有機合成、339頁(南江堂刊))が挙げられる。また、得られたカルバゾール化合物とハロゲン化アリール化合物のパラジウム触媒を用いるカップリング反応に関してはテトラヘドロン・レターズ39巻617頁(1998年)、同39巻2367頁(1998年)及び同40巻6393頁(1999年)等に記載の方法が挙げられる。反応温度、反応時間については特に限定されることはなく、前記文献に記載の条件が適用できる。
本発明の一般式(a)で表される化合物は、真空蒸着プロセスで薄層を形成することが好ましいが、溶液塗布などのウェットプロセスも好適に用いることが出来る。化合物の分子量は、蒸着適性や溶解性の観点から2000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、800以下であることが特に好ましい。また蒸着適性の観点では、分子量が小さすぎると蒸気圧が小さくなり、気相から固相への変化がおきず、有機層を形成することが困難となるので、250以上が好ましく、300以上が特に好ましい。
以下に、本発明における一般式(a)で表される化合物の具体例を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
(電子注入層、電子輸送層)
電子注入層、電子輸送層は、陰極又は陰極側から電子を受け取り陽極側に輸送する機能を有する層である。これらの層に用いる電子注入材料、電子輸送材料は低分子化合物であっても高分子化合物であってもよい。
正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層については、例えば、特開2008−270736、特開2007−266458に詳述されており、これらの公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
(正孔ブロック層)
正孔ブロック層は、陽極側から発光層に輸送された正孔が、陰極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陰極側で隣接する有機層として、正孔ブロック層を設けることができる。
正孔ブロック層を構成する化合物の例としては、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナト)4−フェニルフェノラート(Alminum(III)bis(2−methyl−8−quinolinato) 4−phenylphenolate(略号BAlq))等のアルミニウム錯体、トリアゾール誘導体、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(2,9−dimethyl−4,7−diphenyl−1,10−phenanthroline(略号:BCP))等のフェナントロリン誘導体等が挙げられる。
正孔ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
正孔ブロック層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
(電子ブロック層)
電子ブロック層は、陰極側から発光層に輸送された電子が、陽極側に通りぬけることを防止する機能を有する層である。本発明において、発光層と陽極側で隣接する有機層として、電子ブロック層を設けることができる。
電子ブロック層を構成する化合物の例としては、例えば前述の正孔輸送材料として挙げたものが適用できる。
電子ブロック層の厚さとしては、1nm〜500nmであるのが好ましく、5nm〜200nmであるのがより好ましく、10nm〜100nmであるのが更に好ましい。
電子ブロック層は、上述した材料の1種又は2種以上からなる単層構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数層からなる多層構造であってもよい。
(保護層)
本発明において、有機EL素子全体は、保護層によって保護されていてもよい。
保護層に含まれる材料としては、水分や酸素等の素子劣化を促進するものが素子内に入ることを抑止する機能を有しているものであればよい。
保護層については、例えば、特開2008−270736、特開2007−266458に詳述されており、これらの公報に記載の事項を本発明に適用することができる。
(封止)
更に、本発明の素子は、封止容器を用いて素子全体を封止してもよい。
また、封止容器と発光素子の間の空間に水分吸収剤又は不活性液体を封入してもよい。水分吸収剤としては、特に限定されることはないが、例えば、酸化バリウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、五酸化燐、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、フッ化セシウム、フッ化ニオブ、臭化カルシウム、臭化バナジウム、モレキュラーシーブ、ゼオライト、酸化マグネシウム等を挙げることができる。不活性液体としては、特に限定されることはないが、例えば、パラフィン類、流動パラフィン類、パーフルオロアルカンやパーフルオロアミン、パーフルオロエーテル等のフッ素系溶剤、塩素系溶剤、シリコーンオイル類が挙げられる。
本発明の素子は、陽極と陰極との間に直流(必要に応じて交流成分を含んでもよい)電圧(通常2ボルト〜15ボルト)、又は直流電流を印加することにより、発光を得ることができる。
本発明の素子の駆動方法については、特開平2−148687号、同6−301355号、同5−29080号、同7−134558号、同8−234685号、同8−241047号の各公報、特許第2784615号、米国特許5828429号、同6023308号の各明細書、等に記載の駆動方法を適用することができる。
本発明の素子は、表示素子、ディスプレイ、バックライト、電子写真、発光装置、照明光源、記録光源、露光光源、読み取り光源、標識、看板、インテリア、光通信等に好適に利用できる。
次に、図2を参照して本発明の発光装置について説明する。
本発明の発光装置は、前記有機電界発光素子を用いてなる。
図2は、本発明の発光装置の一例を概略的に示した断面図である。
図2の発光装置20は、透明基板(支持基板)2、有機電界発光素子10、封止容器11等により構成されている。
有機電界発光素子10は、基板2上に、陽極(第一電極)3、有機層11、陰極(第二電極)9が順次積層されて構成されている。また、陰極9上には、保護層12が積層されており、更に、保護層12上には接着層14を介して封止容器16が設けられている。なお、各電極3、9の一部、隔壁、絶縁層等は省略されている。
ここで、接着層14としては、エポキシ樹脂等の光硬化型接着剤や熱硬化型接着剤を用いることができ、例えば熱硬化性の接着シートを用いることもできる。
本発明の発光装置の用途は特に制限されるものではなく、例えば、照明装置のほか、テレビ、パーソナルコンピュータ、携帯電話、電子ペーパ等の表示装置とすることができる。
次に、図3を参照して本発明の照明装置について説明する。
本発明の実施携帯にかかる照明装置40は、図3に示すように、前述した有機電界発光素子10と、光散乱部材30とを備えている。より具体的には、照明装置40は、有機電界発光素子10の基板2と光散乱部材30とが接触するように構成されている。
光散乱部材30は、光を散乱できるものであれば特に制限されないが、図3においては、透明基板31に微粒子32が分散した部材とされている。例えば、ガラス基板を好適に挙げることができる。微粒子32としては、透明樹脂微粒子を好適に挙げることができる。ガラス基板及び透明樹脂微粒子としては、いずれも、公知のものを使用できる。このような照明装置40は、有機電界発光素子10からの発光が光り散乱部材30の光入射面30Aに入射されると、入射光を光散乱部材により散乱させ、散乱光を光出射面30Bから照明光として出射するものである。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<合成例>
合成例1:例示化合物A−1の合成
Figure 2011071459
ナスフラスコにフェニルヒドラジン36.03g、4−ターシャル−ブチルシクロヘキサノン51.39g、エタノール600ml、塩酸200mlを入れ、加熱還流下にて4時間攪拌した。その後室温まで冷却し、析出した結晶をろ過し、乾燥した。目的の化合物(1)が68.30g(収率90.1%)得られた。H−NMR (300 MHz,in CDCl):δ(ppm)=1.00(s,9H),1.53(m,2H),2.10(m,1H),2.40(m,1H),2.77(m,2H),2.83(m,1H),7.10(m,2H),7.26(dd,J=4.5,1.8Hz,1H),7.46(dd,J=4.5,1.8Hz,1H),7.63(b,1H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(1)68.00g、パラジウム/炭素(10%)(水含率50%)17.7g、キシレン600mlを入れ、加熱還流下にて3日間攪拌した。ろ過によりパラジウム/炭素を除去し、ろ液はエバポレーターにより濃縮した。得られた残留物にヘキサン500mlを入れ、加熱還流した。冷却後、ろ過により沈殿物を回収した。目的の化合物(2)が40.86g(収率61.1%)得られた。H−NMR (300 MHz, in CDCl):δ(ppm)=1.44(s,9H),7.21(m,1H),7.37−7.40(m,3H),7.49(dd,J=8.4,1.8Hz,1H),7.94(b,1H),8.07(s,1H),8.09(d,J=4.5Hz,1H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(2)4.68g、m−ジブロモベンゼン2.36g、酢酸パラジウム0.09g、炭酸ルビジウム9.27g、キシレン100mlを入れた後、トリ−ターシャル−ブチルホスフィン0.32gを入れ、加熱還流下にて8時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物A−1が4.39g(収率84%)得られた。H−NMR (300 MHz,in CDCl):δ(ppm)=1.45(s,18H),7.28(t,J=6.9Hz,2H),7.41(t,J=7.2Hz,2H),7.46−7.53(m,6H),7.67(dd,J=7.8,1.8Hz,2H),7.79−7.82(m,2H),8.14(s,2H),8.16(d,J=4.8Hz,2H)
合成例2:例示化合物A−36の合成
Figure 2011071459
窒素下、三つ口フラスコに水素化ナトリウム(油性60%)20g、DMF100mlを入れ、DMF200mlに溶かしたカルバゾール61.45gを徐々に滴下した。滴下後、30分攪拌し、3−ブロモフルオロベンゼン61.25gを滴下し、110℃で6時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物(3)が57.5g(収率50.8%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in CDCl3):δ(ppm)=7.28-7.33(m, 2H), 7.39-7.62(m, 7H), 7.75 (s, 1H), 8.14(d, J=3.9Hz, 2H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(2)2.46g、化合物(3)3.22g、酢酸パラジウム0.045g、炭酸ルビジウム4.62g、キシレン100mlを入れた後、トリ−ターシャル−ブチルホスフィン0.16gを入れ、加熱還流下にて8時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物A−36が2.18g(収率47%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in CDCl3):δ(ppm)=1.51(s, 9H), 7.31(t, J=6.9Hz, 3H), 7.41(t, J=7.2Hz, 1H), 7.44(t, J=7.2Hz, 2H), 7.50-7.54(m, 5H), 7.66-7.72(m, 2H), 7.79-7.82(m, 2H), 8.13-8.17(m, 4H)
合成例3:例示化合物C−1の合成
Figure 2011071459
窒素下、三つ口フラスコに化合物(2)11.16g、3,3‘−ジブロモビフェニル6.24g、酢酸パラジウム0.18g、炭酸ルビジウム18.48g、キシレン200mlを入れた後、トリ−ターシャル−ブチルホスフィン0.64gを入れ、加熱還流下にて12時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物C−1が8.93g(収率74.8%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in CDCl3):δ(ppm)=1.45(s, 18H), 7.27(t, J=6.6Hz, 2H), 7.36-7.51(m, 8H), 7.57(dt, J=3.4, 2.1Hz, 2H), 7.64-7.72(m, 4H), 7.85(s, 2H), 8.15-8.17(m, 4H)
合成例4:例示化合物C−9の合成
Figure 2011071459
窒素下、三つ口フラスコに1−ブロモ−4−(トリメチルシリル)ベンゼン13.29g、o−クロロアニリン7.01g、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム(0)0.13g、tert−ブトキシナトリウム6.34g、トルエン60mlを入れた後、トリ−ターシャル−ブチルホスフィン1.12gを入れ、、加熱還流下にて10時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、ヘキサン50mlを加え、還流し、沈殿物をろ過回収し、目的の化合物(4)が13.50g(収率89%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in DMSO-d6):δ(ppm)=0.20(s, 9H), 6.98(t, J=7.8Hz, 1H), 7.07(d, J=8.4Hz, 2H), 7.24(t, J=8.1Hz, 1H), 7.32(d, J=8.4Hz, 2H),7.37-7.42(m, 2H), 7.96(s, 1H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(4)12.41g、酢酸パラジウム0.56g、炭酸カリウム69.0g、N,N−ジメチルアセトアミド250mlを入れた後、トリシクロヘキシルホスフィン1.45gを入れ、加熱還流下にて12時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物(5)が6.91g(収率64.2%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in DMSO-d6):δ(ppm)=0. 20(s, 9H), 7.14(t, J=7.8Hz, 1H), 7.38(t, J=8.1Hz, 1H), 7.41(m, 2H), 7.51(d, J=7.8Hz, 1H), 7.99(d, J=7.8Hz, 1H), 8.23(s, 1H), 11.45(s, 1H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(5)5.74g、3,3‘−ジブロモビフェニル3.12g、酢酸パラジウム0.09g、炭酸ルビジウム9.24g、キシレン100mlを入れた後、トリ−ターシャル−ブチルホスフィン0.32gを入れ、加熱還流下にて12時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物C−9が4.93g(収率78.4%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in DMSO-d6):δ(ppm) =0. 20(s, 9H), 7.24(t, J=7.8Hz, 2H), 7.38(t, J=8.1Hz, 2H), 7.40-7.48(m, 4H), 7.50-7.53(m, 4H), 7.66(d, J=7.8Hz, 2H), 7.78(d, J=7.5Hz, 2H), 8.09(s, 2H), 8.13(d, J=7.8Hz, 2H), 8.37(s, 2H)
合成例5:例示化合物C−32の合成
Figure 2011071459
ナスフラスコにフェニルヒドラジン8.8g、4−ターシャル−アミルシクロヘキサノン13.6g、エタノール300ml、塩酸100mlを入れ、加熱還流下にて4時間攪拌した。その後室温まで冷却し、析出した結晶をろ過し、乾燥し、目的の化合物(7)を得た。窒素下、三つ口フラスコに得られた化合物(7)、パラジウム/炭素(10%)(水含率50%)4.4g、キシレン150mlを入れ、加熱還流下にて3日間攪拌した。ろ過によりパラジウム/炭素を除去し、ろ液はエバポレーターにより濃縮した。得られた残留物にヘキサン100mlを入れ、加熱還流した。冷却後、ろ過により沈殿物を回収した。目的の化合物(8)が10.4g(収率54.3%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in DMSO-d6):δ(ppm)=0.64(t, J=7.5Hz, 3H), 1.35(s, 6H), 1.71(q, J=7.2Hz, 2H), 7.12(t, J=8.1Hz, 1H), 7.34(t, J=8.1Hz, 1H), 7.39(m, 2H), 7.44(d, J=8.1Hz, 1H), 8.03(s, 1H), 8.11(d, J=7.5Hz, 1H), 11.08(s, 1H)
窒素下、三つ口フラスコに水素化ナトリウム(油性60%)1.1g、DMF20mlを入れ、DMF30mlに溶かした化合物(8)5.33gを徐々に滴下した。滴下後、30分攪拌し、3−ブロモフルオロベンゼン3.94gを滴下し、110℃で6時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物(9)が5.73g(収率65%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in CDCl3): 2H), 7.14-7.46(m, 5H), 7.60-7.74(m, 3H), 7.74 (s, 1H), 8.18(s, 1H), 8.28(d, J=7.8, 1H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(9)5.17g、THF100mlを入れ、ドライアイス−アセトンバスを用いて、−60℃以下に冷却した。1.6M n−ブチルリチウム ヘキサン溶液9.1ml滴下した後、30分攪拌し、更に2−イソプロポキシ−4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン3.69gを加え、攪拌しながら室温まで戻した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物(10)が3.07g(収率53%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in DMSO-d6):2H), 7.24-7.31(m, 2H), 7.33(s, 1H), 7.43(t, J=8.1Hz, 1H), 7.52(d, J=7.8Hz, 1H), 7.67-7.82(m, 4H), 8.24(s, 1H), 8.28(d, J=7.2Hz, 1H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(10)2.22g、3,5−ジブロモベンゾニトリル2.60g、酢酸パラジウム26mg、トリフェニルホスフィン0.13g、炭酸ナトリウム2.65g、ジメトキシエタン50ml、水50mlを入れ、加熱還流下にて10時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物(11)が1.48g(収率60%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in DMSO-d6):δ(ppm)=0.64(t, J=7.5Hz, 3H), 1.35(s, 6H), 1.71(q, J=7.2Hz, 2H), 7.31(t, J=8.1Hz, 1H), 7.41-7.47(m, 4H), 7.70(d, J=7.8, 1H), 7.80(t, J=7.8Hz, 1H), 7.96(d, J=7.5Hz, 1H), 8.11(s, 1H), 8.17(s, 1H), 8.24-8.28(m, 2H), 8.32-8.38(m, 2H)
窒素下、三つ口フラスコに化合物(11)1.23g、カルバゾール0.47g、酢酸パラジウム14mg、炭酸ルビジウム1.73g、キシレン20mlを入れた後、トリ−ターシャル−ブチルホスフィン0.05gを入れ、加熱還流下にて8時間攪拌した。反応溶液に水を加え、酢酸エチルにて抽出を行った。得られた油層をエバポレーターにより濃縮し、残留物をシリカゲルカラムにて精製した。目的の化合物C−32が1.16g(収率80%)得られた。1H-NMR (300 MHz, in CDCl3): δ(ppm)=0.68(t, J=7.2Hz, 3H), 1.24(s, 6H), 1.64(q, J=7.2Hz, 2H), 7.28-7.36(m, 3H), 7.40-7.46(m, 8H), 7.66-7.78(m, 3H), 7.85(s, 1H), 7.70(s, 1H), 7.99(s, 1H), 8.11(s, 1H), 8.13-8.17(m, 4H)
<有機電界発光素子>
(実施例1)[比較素子C1−1の作成]
厚み0.5mm、2.5cm角のITO膜を有するガラス基板(ジオマテック社製、表面抵抗10Ω/□)を洗浄容器に入れ、2−プロパノール中で超音波洗浄した後、30分間UV−オゾン処理を行った。この透明陽極(ITO膜)上に真空蒸着法にて以下の有機化合物層を順次蒸着した。
本発明の実施例における蒸着速度は、特に断りのない場合は0.2nm/秒である。蒸着速度は水晶振動子を用いて測定した。以下に記載の膜厚も水晶振動子を用いて測定したものである。
第1層:HI−3及びF4TCNQ(表中に記載せず):(重量比99:1);膜厚120nm
第2層:HT−1:膜厚7nm
第3層:HT−8:膜厚3nm
第4層(発光層):発光材料A及び比較化合物1(重量比15:85):膜厚30nm
第5層:ET−3:膜厚29nm
第6層:EI−1:膜厚1nm
この上に、フッ化リチウム0.1nm及び金属アルミニウムを100nmをこの順に蒸着し陰極とした。
このものを、大気に触れさせること無く、窒素ガスで置換したグローブボックス内に入れ、ガラス製の封止缶及び紫外線硬化型の接着剤(XNR5516HV、長瀬チバ(株)製)を用いて封止し、素子C1−1を得た。
[比較素子C1−2、本発明の素子1−1〜1−36の作製]
各層の構成を表5に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C1−2、本発明の素子1−1〜1−36を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表5にまとめた。
なお、本明細書の全ての実施例において、第4層に2種のホスト材料を用いた場合、表中においては「第1のホスト材料/第2のホスト材料」と記載する。また、その場合の2種類のホスト材料と発光材料との重量比は、発光材料:第1のホスト材料:第2のホスト材料=15:65:20である。
(有機電界発光素子の性能評価)
(a)駆動耐久性
各素子を輝度が1000cd/mになるように直流電圧を印加し、輝度が500cd/mになるまでの時間を測定した。この輝度半減時間を駆動耐久性評価の指標とした。(b)駆動電圧
各素子を輝度が1000cd/mになるように直流電圧を印加し発光させる。この時の印加電圧を駆動電圧評価の指標とした。
得られた結果を相対値として表5にまとめた。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
(実施例2)[比較素子C2−1、本発明の素子2−1〜2−30の作製]
各層の構成を表6に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C2−1、本発明の素子2−1〜2−30を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表6にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例3)
[比較素子C3−1、C3−2、本発明の素子3−1〜3−9の作製]
各層の構成を表7に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C3−1、C3−2、本発明の素子3−1〜3−9を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表7にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例4)[比較素子C4−1、C4−2、本発明の素子4−1〜4−10の作製]
各層の構成を表8に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C4−1、C4−2、本発明の素子4−1〜4−10を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表8にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例5)[比較素子C5−1、C5−2、本発明の素子5−1〜5−10、5−21〜5−29、5−31〜5−33の作製]
各層の構成を表9に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C5−1、C5−2、本発明の素子5−15−10、5−21〜5−29、5−31〜〜5−33を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表9にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例6)[比較素子C6−1、C6−2、本発明の素子6−1〜6−10、6−21〜6−28の作製]
各層の構成を表10に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C6−1、C6−2、本発明の素子6−1〜6−10、6−21〜6−28を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表10にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例7)[比較素子C7−1、本発明の素子7−1〜7−5の作製]
各層の構成を表11に記載のものに変更し、第3層を設けなかったこと以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C7−1、本発明の素子7−1〜7−5を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表11にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例8)[比較素子C8−1、C8−2、本発明の素子8−1〜8−33の作製]
各層の構成を表12に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C8−1、C8−2、本発明の素子8−1〜8−33を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表12にまとめた。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
(実施例9)[比較素子C9−1、本発明の素子9−1〜9−26の作製]
各層の構成を表13に記載のものに変更し、第3層を設けなかったこと以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C9−1、本発明の素子9−1〜9−26を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表13にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例10)[比較素子C10−1、本発明の素子10−1〜10−9の作製]
各層の構成を表14に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C10−1、本発明の素子10−1〜10−9を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表14にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例11)[比較素子C11−1、本発明の素子11−1〜11−11の作製]
各層の構成を表15に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C11−1、本発明の素子11−1〜11−11を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表15にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例12)[比較素子C12−1、C12−2、本発明の素子12−1〜12−18の作製]
各層の構成を表16に記載のものに変更した以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C12−1、C12−2、本発明の素子12−1〜12−18を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表16にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例14)[比較素子C14−1、C14−2、本発明の素子14−1〜14−13の作製]
各層の構成を表17に記載のものに変更し、第3層を設けなかったこと以外は比較素子C1−1と同様に比較素子C14−1、C14−2、本発明の素子14−1〜14−13を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表17にまとめた。
Figure 2011071459
(実施例15及び16)
各層の構成を表18〜19に記載のものに変更し、第3層を設けなかったこと以外は比較素子C1−1と同様に表18〜19に記載の素子を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表18〜19にまとめた。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
(実施例17〜25)
各層の構成を表20〜28に記載のものに変更したこと以外は比較素子C1−1と同様に表20〜28に記載の素子を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表20〜28にまとめた。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
上記結果から明らかなように、本発明の素子は比較素子に比べ、駆動電圧に優れ、かつ耐久性に極めて優れている。
(実施例26〜30)
各層の構成を表29〜33に記載のものに変更したこと以外は比較素子C1−1と同様に表29〜33に記載の素子を作製し、評価した。用いた発光材料に由来するりん光発光が得られた。得られた結果を表29〜33にまとめた。なお、表33に示す比較素子C30−1と本発明の素子30−1〜30−4については第3層を設けなかった。
(有機電界発光素子の性能評価)
(c)駆動耐久性各素子を輝度が300cd/mになるように直流電圧を印加し、輝度が150cd/mになるまでの時間を測定した。この輝度半減時間を駆動耐久性評価の指標とした。
(d)初期耐久性
各素子を輝度が300cd/mになるように直流電圧を印加し、輝度が270cd/mになるまでの時間を測定した。この10%輝度低下時間を初期耐久性評価の指標とした。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
上記結果から明らかなように、本発明の素子は比較素子に比べ、耐久性に優れ、かつ初期耐久性に極めて優れている。
実施例で使用した化合物の構造を以下に示す。
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459

Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
Figure 2011071459
2・・・基板
3・・・陽極
4・・・正孔注入層
5・・・正孔輸送層
6・・・発光層
7・・・正孔ブロック層
8・・・電子輸送層
9・・・陰極
10・・・有機電界発光素子(有機EL素子)
11・・・有機層
12・・・保護層
14・・・接着層
16・・・封止容器
20・・・発光装置
30・・・光散乱部材
30A・・・光入射面
30B・・・光出射面
32・・・微粒子
40・・・照明装置

Claims (16)

  1. 一対の電極間に、発光層を含む有機層を有する有機電界発光素子であって、下記一般式(I)で表される化合物を、有機層に含有することを特徴とする有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(I)中、R11、R12、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R14は水素原子、又は−Q(R16)(R17)R18を表す。Qは炭素原子又はケイ素原子を表す。R16、R17、R18はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R15は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。nは1又は2を表す。)
  2. 前記一般式(I)で表される化合物が、下記一般式(II)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(II)中、R21、R22、R23はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R24は水素原子、又は−C(R26)(R27)R28を表す。R26、R27、R28はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R25は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  3. 前記一般式(II)で表される化合物が、下記一般式(III)で表される化合物であることを特徴とする請求項2に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(III)中、R31は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R34は水素原子、又は−C(CH36を表す。R36は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R35は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  4. 前記一般式(III)で表される化合物が、下記一般式(IV)で表される化合物であることを特徴とする請求項3に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(IV)中、R41はメチル基又はエチル基を表す。R44は水素原子、又は−C(CH46を表す。R46はメチル基又はエチル基を表す。R45は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  5. 前記一般式(IV)で表される化合物が、下記一般式(V)で表される化合物であることを特徴とする請求項4に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(V)中、R51はメチル基又はエチル基を表す。R55は水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  6. 前記一般式(V)で表される化合物において、R55が水素原子である請求項5に記載の有機電界発光素子。
  7. 前記一般式(I)で表される化合物が、下記一般式(VII)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(VII)中、R71、R72、R73はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R74は水素原子、又は−C(R76)(R77)R78を表す。R76、R77、R78はそれぞれ独立に炭素数1〜6のアルキル基を表す。R75、R79はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  8. 前記一般式(VII)で表される化合物が、下記一般式(VIII)で表される化合物であることを特徴とする請求項7に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(VIII)中、R81は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R84は水素原子、又は−C(CH86を表す。R86は炭素数1〜6のアルキル基を表す。R85、R89はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  9. 前記一般式(VIII)で表される化合物が、下記一般式(IX)で表される化合物であることを特徴とする請求項8に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(IX)中、R91はメチル基又はエチル基を表す。R94は水素原子、又は−C(CH96を表す。R96はメチル基又はエチル基を表す。R95、R99はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  10. 前記一般式(IX)で表される化合物が、下記一般式(X)で表される化合物であることを特徴とする請求項9に記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(X)中、R101はメチル基又はエチル基を表す。R105、R109はそれぞれ独立に水素原子、置換又は無置換のアルキル基、シアノ基、置換又は無置換のアリール基、又は置換又は無置換のヘテロアリール基を表す。)
  11. 前記一般式(X)で表される化合物において、R105とR109が水素原子である請求項10に記載の有機電界発光素子
  12. 前記一般式(I)〜(X)で表される化合物のTが61kcal/mol以上である請求項1〜11のいずれかに記載の有機電界発光素子。
  13. 前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の分子量が450〜1200である請求項1〜12のいずれかに記載の有機電界発光素子。
  14. 前記発光層が前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の少なくとも1種と、下記一般式(A1)〜(A4)で表されるモノアニオン性の2座配位子と原子量40以上の金属を含む燐光性金属錯体の少なくとも1種とを含む請求項1〜13のいずれかに記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(A1)〜(A4)中、E1a〜E1qはそれぞれ独立に炭素原子又はヘテロ原子を表す。R1a〜R1iはそれぞれ独立に水素原子又は置換基を表す。一般式(A1)〜(A4)で表される骨格はそれぞれ合計で18π電子構造を有する。)
  15. 前記発光層が前記一般式(I)〜(X)で表される化合物の少なくとも1種と、下記一般式(1)で表される4座白金錯体の少なくとも1種とを含む請求項1〜13のいずれかに記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(1)中、X1、X2、X3及びX4は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表す。X1、X2、X3及びX4の内、いずれか1つ以上は、窒素原子を表す。X5、X6、X7、X8、X9及びX10は、それぞれ独立に炭素原子又は窒素原子を表す。X11、X12は、それぞれ独立に、炭素原子又は窒素原子を表し、X13、X14及びX15は、それぞれ独立に、炭素原子、窒素原子、酸素原子、又は硫黄原子を表し、X11、X12、X13、X14及びX15により表される5員環骨格に含まれる窒素原子の数は、2以下である。Lは単結合又は2価の連結基を表す。)
  16. さらに、下記一般式(a)で表される化合物を発光層に含むことを特徴とする請求項10〜15のいずれかに記載の有機電界発光素子。
    Figure 2011071459
    (一般式(a)において、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、パーフルオロアルキル基、シリル基を表し、該R〜Rの少なくとも1つは、二重結合、あるいは三重結合を有する基である。X〜X12は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アシル基、アシロキシ基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、エステル基、アミド基、ハロゲン基、パーフルオロアルキル基、シリル基を表す。)
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