JP2014154615A - 有機発光素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】高効率かつ駆動耐久性能が向上した有機発光素子を提供する。
【解決手段】一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層と、を有し、前記有機化合物層が、下記一般式[1]に示されるイリジウム錯体と、ホストであるヘテロ環含有化合物と、を有することを特徴とする、有機発光素子。
Ir(L)m(L’)n [1]
【選択図】なし

Description

本発明は、有機発光素子に関する。
有機発光素子(有機エレクトロルミネッセント素子、有機EL素子)は、陽極と陰極と、それら両電極間に配置される有機化合物層とを有する電子素子である。各電極から注入させる正孔(ホール)及び電子が有機化合物層内で再結合することで励起子が生成し、励起子が基底状態に戻る際に、有機発光素子は光を放出する。有機発光素子の最近の進歩は著しく、その特徴として、低駆動電圧、発光波長の多様化、高速応答性、発光デバイスの薄型化・軽量化が可能であること等が挙げられる。
有機発光素子のうち、燐光発光素子は、有機発光素子を構成する有機化合物層中に燐光発光材料を有し、その三重項励起子由来の発光が得られる発光素子である。ところで燐光発光素子の発光効率及び耐久寿命には更なる改善の余地があり、燐光発光材料の発光量子収率の向上と、発光層ホスト材料分子の分子構造劣化の抑制が望まれている。
特許文献1には、発光量子収率の高い赤色燐光材料として、アリールベンゾ[f]イソキノリンを配位子として有するイリジウム錯体(以下、biq系Ir錯体と記す)として、下記に示されるIr(pbiq)3が開示されている。また特許文献1には、下記に示されるIr(pbiq)3をゲストとして発光層に含ませた有機発光素子が開示されている。ところで、特許文献1にて開示されている有機発光素子が有する高い発光効率は、ゲストとして発光層に含まれるbiq系Ir錯体の高い発光量子収率に依るところが大きい。
Figure 2014154615
また特許文献2では、ヘテロ環含有化合物であるベンゾ縮合チオフェン又はベンゾ縮合フラン化合物を、発光層ホストとして用いた有機発光素子が開示されている。
特開2009−114137号公報 特表2010−535809号公報
Tetrahedron,(2010),Vol.66,p.2111−2118 J.Am.Chem.Soc.,(2001),Vol.123,p.4304−4312
しかし特許文献1において、アリールナフト[2,1−f]イソキノリン配位子を有するイリジウム錯体は、発光層に含まれるゲストとして使用されていない。また特許文献2にて開示されている有機発光素子の発光色は緑色であり、発光色が赤色の有機発光素子は開示されていない。
本発明は、上述した課題を解決するためになされるものであり、その目的は、高効率かつ駆動耐久性能が向上した有機発光素子を提供することにある。
本発明の有機発光素子は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層と、を有し、
前記有機化合物層が、下記一般式[1]に示されるイリジウム錯体と、ホストであるヘテロ環含有化合物と、を有することを特徴とする。
Ir(L)m(L’)n [1]
(式[1]において、Irはイリジウムである。L及びL’は、それぞれ異なる二座配位子を表す。ただしL又はL’は、少なくとも1つ以上のアルキル基を含む配位子である。mは、2であり、nは、1である。部分構造Ir(L)mは、下記一般式[2]で示される部分構造である。
Figure 2014154615
(式[2]において、R11乃至R14は、それぞれ、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基、置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素環基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。R15乃至R24は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシ基又は置換アミノ基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。部分構造Ir(L’)nは、一価の二座配位子を含む部分構造である。))
本発明の有機発光素子は、発光量子収率も赤色の色純度も高いniq系Ir錯体と、結合安定性の高いヘテロ環化合物とが有機化合物層(特に、発光層)に含まれている。従って、本発明によれば、高効率かつ駆動耐久性能が向上した有機発光素子を提供することができる。
有機発光素子とこの有機発光素子に接続するスイッチング素子とを有する表示装置を示す断面模式図である。
以下、本発明について詳細に説明する。
(1)有機発光素子
本発明の有機発光素子は、一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層と、を有している。また本発明において、有機化合物層は、下記一般式[1]に示されるイリジウム錯体と、ホストであるヘテロ環含有化合物と、を有する。
Ir(L)m(L’)n [1]
尚、一般式[1]に示されるイリジウム錯体及びヘテロ環含有化合物の詳細については、後述する。
本発明の有機発光素子の具体的な素子構成としては、基板上に、下記(1)乃至(6)に示される電極層及び有機化合物層を順次積層した多層型の素子構成が挙げられる。尚、いずれの素子構成においても有機化合物層には発光材料を有する発光層が必ず含まれる。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(4)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極
ただしこれらの素子構成例はあくまでもごく基本的な素子構成であり、本発明の有機発光素子の素子構成はこれらに限定されるものではない。
例えば、電極と有機化合物層との界面に絶縁性層、接着層あるいは干渉層を設ける、電子輸送層もしくは正孔輸送層がイオン化ポテンシャルの異なる二つの層から構成される、発光層が発光材料の異なる二つの層から構成される等多様な層構成を採ることができる。
本発明において、発光層から出力される光の取り出し態様(素子形態)としては、基板側の電極から光を取り出すいわゆるボトムエミッション方式でもよいし、基板の反対側から光を取り出すいわゆるトップエミッション方式でもよい。また基板側及び基板の反対側から光を取り出す、両面取り出し方式も採用することができる。
上記(1)乃至(6)に示される素子構成において、(6)の構成は、電子阻止層及び正孔阻止層を共に有している構成であるので、好ましい。つまり、電子阻止層及び正孔阻止層を有する(6)では、正孔と電子の両キャリアを発光層内に確実に閉じ込めることができるので、キャリア漏れがなく発光効率が高い有機発光素子となる。
本発明の有機発光素子において、一般式[1]のイリジウム錯体及びヘテロ環含有化合物は、有機化合物層のうち、発光層に含まれることが好ましい。このとき発光層は、少なくとも一般式[1]のイリジウム錯体と、ヘテロ環含有化合物と、を有している。このとき発光層に含まれる化合物は、発光層内の含有濃度によってその用途が異なる。具体的には、発光層内の含有濃度によって、主成分と副成分とに分かれる。
主成分となる化合物は、発光層に含まれる化合物群のうち重量比(含有濃度)が最大の化合物であり、ホストとも呼ばれる化合物である。またホストは、発光層内で発光材料の周囲にマトリックスとして存在する化合物であって、主に発光材料へのキャリアの輸送、発光材料への励起エネルギー供与を担う化合物である。
また副成分となる化合物は、主成分以外の化合物であり、その化合物の機能により、ゲスト(ドーパント)、発光アシスト材料又は電荷注入材料と呼ぶことができる。副成分の一種であるゲストは、発光層内で主たる発光を担う化合物(発光材料)である。副成分の一種である発光アシスト材料は、ゲストの発光を助ける化合物であって、発光層内での重量比(含有濃度)がホストよりも小さい化合物である。発光アシスト材料は、その機能から第2ホストとも呼ばれる。本発明において、(発光)アシスト材料として、好ましくは、イリジウム錯体である。ただし、(発光)アシスト材料として用いられるイリジウム錯体は、一般式[1]のイリジウム錯体以外のイリジウム錯体である。
ホストに対するゲストの濃度は、発光層の構成材料の全体量を基準として、0.01重量%以上50重量%以下であり、好ましくは、0.1重量%以上20重量%以下である。濃度消光を防ぐ観点から、ゲストの濃度は、10重量%以下であることが特に好ましい。
本発明において、ゲストは、ホストがマトリックスとなっている層の全体に均一に含ませてもよいし、濃度勾配を有して含ませてもよい。また層内の特定の領域にゲストを部分的に含ませて、発光層をゲストを含まないホストのみの領域を有する層としてもよい。
本発明において、一般式[1]に示されるイリジウム錯体をゲストとして、ヘテロ環含有化合物をホストとして、共に発光層に含ませる態様が好ましい。このとき、励起子やキャリアの伝達を補助することを目的として、発光層内に、一般式[1]に示されるイリジウム錯体とは別に他の燐光発光材料をさらに含ませてもよい。
また励起子やキャリアの伝達の補助を目的として、ヘテロ環含有化合物とは別の化合物を、第2ホストとして発光層にさらに含ませてもよい。
(2)イリジウム錯体
次に、本発明の有機発光素子の構成材料の一つであるイリジウム錯体について説明する。本発明の有機発光素子の構成材料の一つであるイリジウム錯体は、下記一般式[1]に示される化合物である。尚、一般式[1]のイリジウム錯体は、赤色に発光する。
Ir(L)m(L’)n [1]
式[1]において、Irはイリジウムである。
式[1]において、L及びL’は、互いに異なる二座配位子を表す。このように式[1]のイリジウム錯体は、二種類の配位子(L、L’)が、互いに異なる二座配位子であるため、この二種類の配位子は、異配位子種の関係にある。
尚、式[1]において、L及びL’のうちいずれか一方はアルキル基を有する配位子である。
式[1]において、mは、2である。
式[1]において、nは、1である。
式[1]において、部分構造Ir(L)mは、具体的には、下記一般式[2]に示される部分構造である。
Figure 2014154615
式[2]において、R11乃至R14は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基、置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素環基を表し、同じであっても異なっていてもよい。
式[2]において、R15乃至R24は、それぞれ、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシ基又は置換アミノ基を表し、同じであっても異なっていてもよい。
11乃至R24で表されるアルキル基は、好ましくは炭素原子数1以上10以下のアルキル基であり、より好ましくは炭素原子数1以上6以下のアルキル基である。炭素原子数1以上6以下のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基及びシクロヘキシル基が具体的に挙げられる。このうちメチル基もしくはtert−ブチル基がより好ましい。
11乃至R24で表されるアルコキシ基として、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等が挙げられるが、メトキシ基が好ましい。
11乃至R24で表される置換アミノ基として、具体的には、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−ターシャリブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等が挙げられる。中でも、N,N−ジメチルアミノ基もしくはN,N−ジフェニルアミノ基が好ましい。
11乃至R14で表されるアリール基として、具体的には、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられる。中でも、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基もしくはビフェニル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
11乃至R14で表される複素環基として、具体的には、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等が挙げられる。
上記アルキル基、アリール基及び複素環基がさらに有してもよい置換基としては特に制限はないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基及びシクロヘキシル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−ターシャリブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等の置換アミノ基、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等のアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等の複素環基、シアノ基、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。
上記アルキル基、アリール基及び複素環基がさらに有してもよい置換基として、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基又はビフェニル基である。特に、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基又はフェニル基である。
以上より、式[1]のイリジウム錯体は、式[2]に示されるように、錯体を構成する配位子の1つが、1−フェニルナフト[2,1−f]イソキノリン(niq)を主骨格とする配位子である。そしてこのniq系イリジウム錯体(Ir錯体)は、特に、後述する配位子L’がアルキル基を有していない場合、アルキル基を有する配位子となる。
次に、L’について説明する。部分構造Ir(L’)nは、一価の二座配位子(L’)を含む構造である。L’として、例えば、アセチルアセトン、フェニルピリジン、ピコリン酸、オキサレート、サレン等を挙げることができる。
式[1]において、部分構造Ir(L’)nは、好ましくは、下記一般式[3]乃至[5]のいずれかで示される部分構造であり、より好ましくは一般式[3]に示される部分構造である。
Figure 2014154615
式[3]乃至[5]において、R25乃至R39は、それぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基、置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素環基を表し、同じであっても異なっていてもよい。
25乃至R39で表されるアルキル基の具体例は、式[2]中のR11乃至R24で表されるアルキル基の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基であり、より好ましくは、炭素原子数1以上6以下のアルキル基であり、より好ましくはメチル基又はtert−ブチル基である。
25乃至R39で表されるアルコキシ基の具体例は、式[2]中のR11乃至R24で表されるアルコキシ基の具体例と同様である。好ましくは、メトキシ基である。
25乃至R39で表される置換アミノ基の具体例は、式[2]中のR11乃至R24で表される置換アミノ基の具体例と同様である。好ましくは、N,N−ジメチルアミノ基もしくはN,N−ジフェニルアミノ基である。
25乃至R39で表されるアリール基の具体例は、式[2]中のR11乃至R14で表されるアリール基の具体例と同様である。好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基もしくはビフェニル基であり、より好ましくは、フェニル基である。
25乃至R39で表される複素環基の具体例は、式[2]中のR11乃至R14で表される複素環基の具体例と同様である。
上記アリール基及び複素環基がさらに有していてもよい置換基として特に制限はないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基及びシクロヘキシル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−ターシャリブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等の置換アミノ基、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等のアリール基、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等の複素環基、シアノ基、トリフルオロメチル基等を挙げることができる。
上記アリール基及び複素環基がさらに有してもよい置換基として、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基又はビフェニル基である。特に、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基又はフェニル基である。
本発明において、一般式[2]中のR11乃至R24は、好ましくは、水素原子、フッ素原子及び炭素数1乃至10のアルキル基から選ばれる置換基であり、より好ましくは、水素原子、フッ素原子、メチル基及びターシャリーブチル基から選ばれる置換基である。
本発明において、一般式[3]乃至[5]のいずれかに示されるR25乃至R39は、好ましくは、水素原子及び炭素数1乃至10のアルキル基から選ばれる置換基であり、より好ましくは、水素原子、メチル基及びターシャリーブチル基から選ばれる置換基である。
本発明において、好ましくは、R11乃至R39のうち少なくとも1つが、炭素数1乃至10のアルキル基であり、より好ましくは、メチル基又はターシャリーブチル基である。
(イリジウム錯体の合成方法)
次に、一般式[1]に示されるイリジウム錯体の合成方法について説明する。一般式[1]に示されるイリジウム錯体は、非特許文献1、2等を参照して、例えば、下記(I)及び(II)に示されるプロセスを経て合成される。
(I)配位子となる有機化合物の合成
(II)有機金属錯体の合成
ここで、(I)のプロセスは、例えば、下記に示される合成ルート1又は2により配位子となる有機化合物を合成する方法である。
Figure 2014154615
Figure 2014154615
尚、合成ルート1及び2のいずれにおいても、カップリングするボロン酸化合物は、上記合成ルート1及び2で示される化合物(BS1−1乃至BS2−2)に限定されるものではない。合成ルート1においては、ボロン酸化合物であるBS1−1及びBS1−2をそれぞれ別の化合物に適宜変更することで、目的の配位子となる有機化合物を合成することができる。また合成ルート2においては、ボロン酸化合物であるBS2−1及びBS2−2をそれぞれ別の化合物に適宜変更することで、目的の配位子となる有機化合物を合成することができる。
一方、(II)のプロセスは、例えば、合成ルート3によりイリジウム錯体を合成する方法である。
Figure 2014154615
合成ルート3によれば、二種類以上の配位子(L、L’)を有する有機金属錯体を合成することができる。ここで合成ルート3においては、発光性配位子(L−1)や補助配位子(AL−1)をそれぞれ別の配位子に適宜変更することで、目的となる錯体を合成することができる。例えば、AL−1をピリジルピリジン誘導体に変更することができる。尚、係る場合、配位子導入の際の反応条件と適宜変更しておく。具体的には、合成スキームに記載されている試薬類(2−エトキシエタノール、炭酸ナトリウム)を、エタノール、トリフルオロメタンスルホン酸銀に変更すればよい。
また一般式[1]に示されるイリジウム錯体を、有機発光素子の構成材料として用いる場合には、直前の精製に昇華精製を行うことが好ましい。昇華精製は精製効果が大きいため、これにより有機化合物の高純度化が実現する。ただし、有機化合物の分子量が大きいほど昇華精製には高温が必要であり、この際高温による熱分解等が起こりやすい。従って、有機発光素子の構成材料として用いられる有機化合物としては、過大な加熱なく昇華精製を行うことができるようにするために、分子量が1200以下であることが好ましく、1100以下がより好ましい。
(3)ヘテロ環含有化合物
次に、本発明の有機発光素子において、発光層のホストとして用いられるヘテロ環含有化合物について説明する。本発明の有機発光素子に含まれるヘテロ環含有化合物は、窒素、酸素、硫黄等のヘテロ原子を含む複素環芳香族化合物である。好ましくは、下記一般式[6]又は[7]で示される化合物である。
Figure 2014154615
一般式[6]において、Wは、窒素原子を表す。一般式[7]において、Zは、酸素原子又は硫黄原子を表す。
一般式[6]及び[7]において、環B1及び環B2は、それぞれベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環及びクリセン環から選ばれる芳香族環を表す。つまり、一般式[6]の化合物は、W(窒素原子)、環B1及び環B2からなるヘテロ環が形成されている。また一般式[7]の化合物は、Z(酸素原子又は硫黄原子)、環B1及び環B2からなるヘテロ環が形成されている。ここで一般式[6]及び[7]において、環B1及び環B2は、同一であっても異なっていてもよい。
尚、環B1及び環B2は、それぞれ後述する置換基群、即ち、Y1、Y2、−(Ar1p−Ar2以外の置換基をさらに有してもよい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基から選択される炭素数が1乃至4のアルキル基、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素から選ばれるハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等の置換アミノ基、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等の複素芳香族基、シアノ基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。ここで環B1及び環B2で表される置換基がさらに有してもよいアルキル基には、置換基に含まれる水素原子がフッ素原子に置換されたものも含まれる。
以上列挙した置換基のうち、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基又はビフェニル基である。環B1及び環B2で表される置換基がさらに有してもよい置換基が芳香族炭化水素基である場合、特に好ましくは、フェニル基である。
一般式[6]及び[7]において、Y1及びY2は、それぞれアルキル基又は芳香族炭化水素基を表す。
1及びY2で表されるアルキル基は、好ましくは炭素数1乃至4のアルキル基であり、その具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基が挙げられる。これらアルキル基の中でも、好ましくは、メチル基もしくはtert−ブチル基である。
1及びY2で表される芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられるが、もちろんこれらに限定されるものではない。これらの芳香族炭化水素基の中でも、好ましくは、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基もしくはビフェニル基であり、より好ましくは、フェニル基である。
1及びY2で表される置換基のいずれかが、炭素数1乃至4のアルキル基又は芳香族炭化水素基である場合、該当する置換基は、さらに別の置換基を有してもよい。Y1及びY2で表される置換基がさらに有してもよい置換基として、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基の炭素数が1乃至4のアルキル基、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素から選ばれるハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等の置換アミノ基、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等の複素芳香族基、シアノ基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。これら置換基のうち、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基又はビフェニル基であり、より好ましくは、フェニル基である。
一般式[6]及び[7]において、aは、0乃至4の整数を表す。aが2以上の場合、複数のY1は同一であっても異なっていてもよい。
一般式[6]及び[7]において、bは、0乃至4の整数を表す。ただし環B2がベンゼン環である場合、bは、0乃至3の整数である。bが2以上の場合、複数のY2は同一であっても異なっていてもよい。
一般式[6]及び[7]において、Ar1は、2価の芳香族炭化水素基を表す。Ar1で表される2価の芳香族炭化水素基として、具体的には、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレンジイル基、フェナントレンジイル基、アントラセンジイル基、ベンゾ[a]アントラセンジイル基、フルオレンジイル基、ベンゾ[a]フルオレンジイル基、ベンゾ[b]フルオレンジイル基、ベンゾ[c]フルオレンジイル基、ジベンゾ[a,c]フルオレンジイル基、ジベンゾ[b,h]フルオレンジイル基、ジベンゾ[c,g]フルオレンジイル基、ビフェニレンジイル基、アセナフチレンジイル基、クリセンジイル基、ベンゾ[b]クリセンジイル基、ピレンジイル基、ベンゾ[e]ピレンジイル基、トリフェニレンジイル基、ベンゾ[a]トリフェニレンジイル基、ベンゾ[b]トリフェニレンジイル基、ピセンジイル基、フルオランテンジイル基、ベンゾ[a]フルオランテンジイル基、ベンゾ[b]フルオランテンジイル基、ベンゾ[j]フルオランテンジイル基、ベンゾ[k]フルオランテンジイル基、ペリレンジイル基、ナフタセンジイル基等が挙げられる。昇華精製のし易さという観点から、好ましくは、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフタレンジイル基、フルオレンジイル基、フェナントレンジイル基、クリセンジイル基及びトリフェニレンジイル基から選択される置換基である。
尚、Ar1は、置換基をさらに有してもよい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基及びtert−ブチル基から選択される炭素数が1乃至4のアルキル基、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素から選ばれるハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等の置換アミノ基、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等の複素芳香族基、シアノ基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。ここでAr1がさらに有してもよいアルキル基には、置換基に含まれる水素原子がフッ素原子に置換されたものも含まれる。
以上列挙した置換基のうち、好ましくは、メチル基、tert−ブチル基、メトキシ基、エトキシ基、カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基又はビフェニル基であることが好ましい。Ar1で表される置換基がさらに有してもよい置換基が芳香族炭化水素基である場合、特に好ましくは、フェニル基である。
式[6]及び[7]において、pは、0乃至4の整数を表す。pが2以上の場合、複数のAr1は同一であっても異なっていてもよい。
式[6]及び[7]において、Ar2は、置換あるいは無置換の1価の芳香族炭化水素基を表す。具体的には、フェニル基、ナフチル基、フェナンスリル基、アントリル基、ベンゾ[a]アントリル基、フルオレニル基、ベンゾ[a]フルオレニル基、ベンゾ[b]フルオレニル基、ベンゾ[c]フルオレニル基、ジベンゾ[a,c]フルオレニル基、ジベンゾ[b,h]フルオレニル基、ジベンゾ[c,g]フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ベンゾ[b]クリセニル基、ピレニル基、ベンゾ[e]ピレニル基、トリフェニレニル基、ベンゾ[a]トリフェニレニル基、ベンゾ[b]トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ベンゾ[a]フルオランテニル基、ベンゾ[b]フルオランテニル基、ベンゾ[j]フルオランテニル基、ベンゾ[k]フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基等が挙げられる。昇華精製のし易さという観点から、好ましくは、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナンスリル基、クリセニル基又はトリフェニレニル基である。
Ar2で表される1価の芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基として、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基等のアルキル基、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素から選ばれるハロゲン原子、メトキシ基、エトキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等のアルコキシ基、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、N−メチル−N−エチルアミノ基、N−ベンジルアミノ基、N−メチル−N−ベンジルアミノ基、N,N−ジベンジルアミノ基、アニリノ基、N,N−ジフェニルアミノ基、N,N−ジナフチルアミノ基、N,N−ジフルオレニルアミノ基,N−フェニル−N−トリルアミノ基、N,N−ジトリルアミノ基、N−メチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジアニソリルアミノ基、N−メシチル−N−フェニルアミノ基、N,N−ジメシチルアミノ基、N−フェニル−N−(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、N−フェニル−N−(4−トリフルオロメチルフェニル)アミノ基等の置換アミノ基、フェニル基、ナフチル基、フェナントリル基、アントリル基、フルオレニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、クリセニル基、ピレニル基、トリフェニレニル基、ピセニル基、フルオランテニル基、ペリレニル基、ナフタセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基等の芳香族炭化水素基、チエニル基、ピロリル基、ピラジニル基、ピリジル基、インドリル基、キノリル基、イソキノリル基、ナフチリジニル基、アクリジニル基、フェナントロリニル等、カルバゾリル基、ベンゾ[a]カルバゾリル基、ベンゾ[b]カルバゾリル基、ベンゾ[c]カルバゾリル基、フェナジニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、ベンゾチオフェニル基、ジベンゾチオフェニル基、ベンゾフラニル基、ジベンゾフラニル基、オキサゾリル基、オキサジアゾリル基等の複素芳香族基、シアノ基、トリフルオロメチル基等が挙げられる。
次に、本発明においてより一層好ましいホストの態様について説明する。
一般式[6]に示されるヘテロ環含有化合物において、Wと環B1と環B2とからなるヘテロ環、及びZと環B1は、好ましくは、下記A1群に示されるヘテロ環のうちのいずれかである。
Figure 2014154615
(式中、Qは、窒素原子を表す。)
また一般式[7]に示されるヘテロ環含有化合物において、Zと環B1と環B2とからなるヘテロ環は、好ましくは、下記A2群に示されるヘテロ環のうちのいずれかである。
Figure 2014154615
(式中、Qは、酸素原子又は硫黄原子を表す。)
さらに本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、一般式[1]のイリジウム錯体に対するホストとして、特に好ましくは、下記一般式[8]乃至[13]に示される化合物のいずれかである。
Figure 2014154615
式[8]において、E1及びE2は、それぞれ、水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基を表す。E1で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[6]中のY1の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。またE2で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[6]中のY2の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式[9]において、E3乃至E5は、それぞれ、水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基を表す。E3及びE4で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY1の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。またE5で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY2の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式[10]において、E6乃至E9は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基を表す。E6乃至E8で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY1の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。またE9で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY2の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式[11]において、E10乃至E12は、それぞれ、水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基を表す。E10及びE11で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY1の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。またE12で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY2の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式[12]において、E13乃至E18は、それぞれ、水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基を表す。E13乃至E16で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY1の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。またE17及びE18で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY2の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式[13]において、E19乃至E24は、それぞれ、水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換の芳香族炭化水素基を表す。E19乃至E22で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY1の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。またE23及びE24で表されるアルキル基及び芳香族炭化水素基、並びに芳香族炭化水素基がさらに有してもよい置換基の具体例は、一般式[7]中のY2の具体例と同様である。好ましくは、炭素原子数1以上10以下のアルキル基、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、ビフェニル基又はターフェニル基であり、より好ましくは、メチル基あるいはtert−ブチル基に代表される炭素原子数1以上6以下のアルキル基又はフェニル基である。
式[8]乃至[13]において、E1乃至E24は、好ましくは、水素原子である。化学的安定性との兼ね合いになるが、E1乃至E24が全て水素原子であると分子量が低下する。
式[8]乃至[13]において、Ar1は、置換あるいは無置換の2価の芳香族炭化水素基を表す。尚、Ar1の具体例は、式[7]中のAr1の具体例と同様である。
式[8]乃至[13]において、Ar2は、置換あるいは無置換の1価の芳香族炭化水素基を表す。尚、Ar2の具体例は、式[7]中のAr2の具体例と同様である。
式[8]乃至[13]において、pは、0乃至4の整数を表す。好ましくは、pは1である。pが2以上の場合、複数のAr1は同一であっても異なっていてもよい。
このように、式[8]乃至[13]の化合物が好ましい要因として、第一に、五員環化合物ではフラン誘導体よりもチオフェン誘導体の方が、六員環化合物ではチオキサンテン誘導体よりもキサンテン誘導体のほうが安定であるからだと考えられる。第二に、(芳香族性の)ヘテロ環骨格における化学反応性の高い部位(酸素原子、硫黄原子に対するオルト及びパラ位)に置換基を有することで、化学的安定性が増加するためだと考えられる。
また本発明の有機発光素子の構成材料として用いられる化合物は、予め精製しておくことが望ましいが、化合物の精製方法として、好ましくは、昇華精製である。なぜなら有機化合物の高純度化において昇華精製は精製効果が大きいからである。一般に昇華精製では、精製する有機化合物の分子量が大きいほど高温の加熱が必要とされ、この際高温による熱分解等を起こしやすい。従って、有機発光素子の構成材料として用いられる有機化合物は、過大な加熱なく昇華精製を行うことができるように、分子量が1500以下であることが好ましい。一方、分子量が一定である場合、分子骨格に含まれるπ共役平面が小さい化合物であるほど分子間相互作用が相対的に小さくなるので昇華精製に有利である。逆に分子骨格に含まれるπ共役平面が大きい化合物は、分子間相互作用が(相対的に)大きいので昇華精製に不利である。
一方、ホストであるヘテロ環含有化合物の分子量が小さすぎると、真空蒸着の際に蒸着速度が不安定になる。従って、以上に説明した分子量のバランス及びπ共役平面の大きさを考慮すると、一般式[8]乃至[13]のヘテロ環含有化合物において、pは、好ましくは、1である。さらに、化学的安定性との兼ね合いになるが、E1乃至E22が全て水素原子であると分子量が低下するので、より一層好ましい。
(4)ホスト及びゲストがもたらす作用効果
本発明の有機発光素子において、有機化合物層(例えば、発光層)は、一般式[1]のイリジウム錯体と、ヘテロ環含有化合物(好ましくは、一般式[6]又は[7]で示されるヘテロ環含有化合物)と、を有する。
一般式[1]のイリジウム錯体は、少なくとも1つのアリールナフト[2,1−f]イソキノリン配位子がイリジウム金属に配位している有機金属錯体、即ち、niq系Ir錯体である。niq系Ir錯体は、高い発光量子収率を有している赤色発光性の燐光発光材料である。ここで赤色発光とは、発光ピーク波長が580nm以上650nm以下、即ち最低三重項励起準位(T1)が1.9eV以上2.1eV以下の範囲にある発光のことをいう。そして、niq系Ir錯体をゲストとして発光層に含ませた有機発光素子は、発光効率が非常に高い。
ところで、有機発光素子の駆動耐久寿命を向上させることは、輝度劣化を小さくして駆動耐久寿命を向上させることと同じである。ここで輝度劣化を小さくして駆動耐久寿命を向上させるためには、発光層に関して以下の施策を行えばよいことが知られている。
(I)発光層内でのキャリアバランスの向上
(II)発光領域(キャリア再結合領域)の拡大
(III)発光層に含まれるホスト分子の構造安定性向上
即ち、輝度劣化要因として考えられる、(i)発光層とキャリア輸送層との界面において発生し得るキャリア溜り、(ii)発光材料の劣化に繋がる局所的発光、(iii)ホストの劣化といった3つの要因を抑制する。これによって、有機発光素子を長寿命化させることができる。
そして本発明者らは、上記の長寿命化指針に着目し、niq系Ir錯体を用いた有機発光素子は、発光層に含まれるホストの材料特性の観点から、駆動耐久寿命のさらなる向上(長寿命化)が可能であると考えた。具体的には、上述したヘテロ環含有化合物をniq系Ir錯体と共に有機化合物層(特に、発光層)に含ませることで、有機発光素子のさらなる長寿命化が可能であると考えた。
ゲストとして有機化合物層(特に、発光層)に含まれるniq系Ir錯体との組み合わせを考えた場合、発光層に含まれるホストが適度な正孔輸送性を有すると、上述した(I)(キャリアバランス向上)と(II)(発光領域拡大)に対して効果が大きいと考えられた。
そして、本発明の発明者らの鋭意検討により、適度な正孔輸送性を有する材料として、窒素、酸素又は硫黄を含むヘテロ環を分子構造中に有する化合物が、niq系Ir錯体に組み合わせる発光層ホストとして適していることを見出した。ヘテロ環上の窒素、酸素または硫黄原子により、正孔が適度にトラップされることで、適度な正孔輸送性を有することができると考えられる。
また、本発明において(ホストとして)用いられ得るヘテロ環含有化合物は特に限定されないが、分子構造内に結合安定性の低い結合を有しない化合物の方がより好ましい。分子構造内に結合安定性の低い結合、即ち、結合エネルギーの小さい不安定な結合を有する化合物は、有機発光素子を構成する発光層にホストとして含ませた場合、素子駆動時に化合物の構造的劣化が起こりやすい。また発光素子の耐久寿命に悪影響を及ぼす可能性高い。
例示化合物X−135を例に取ると、結合安定性の低い結合とは、カルバゾール環とフェニレン基を繋ぐ結合(窒素−炭素結合)のことである。下記に、例示化合物X−135とH−308との結合エネルギーの計算値の比較を示す。尚、計算手法は、b3−lyp/def2−SV(P)を用いて行った。
Figure 2014154615
上記結果より、本発明の有機発光素子の構成材料であるヘテロ環含有化合物は、ヘテロ環−アリール基の結合が炭素−炭素結合である場合、結合エネルギーが5eV程度で大きく、結合安定性が高い。そのため、本発明の有機発光素子の構成材料であるヘテロ環含有化合物は、材料の構造安定性が高いため、ホストとして有機化合物層(例えば、発光層)に含ませることで素子駆動時の材料劣化が抑えることができる。つまり(III)(ホスト分子の構造安定性向上)に対して効果が大きいことが分かる。
ところで、上述したヘテロ環含有化合物やその類似化合物は、特許文献2等において、ゲストとなる緑燐光発光性のイリジウム錯体に対するホストとして用いられている。一方、本発明者らは、上述したヘテロ環含有化合物が、ゲストとなる赤燐光発光性の有機金属錯体に対するホストとして好適であることを見出した。なぜなら、上記ヘテロ環含有化合物のS1エネルギー値及びT1エネルギー値が、赤燐光発光層ホストに適しているからである。
即ち、T1励起子クエンチを防ぐために、ホストのT1エネルギーは2.1eV以上であることが好ましい。加えて、良好なキャリア注入によって駆動電圧の高電圧化を防ぐために、ホストのS1エネルギーはなるべく低いほうがよく、好ましくは3.0eV以下である。つまり、S1エネルギーとT1エネルギーの差であるΔS−T値が、なるべく小さい方が好ましい。これらの点で、上記ヘテロ環含有化合物は、ホストとして赤燐光発光層に含ませることが好適である。
以上より、赤燐光発光性の一般式[1]のイリジウム錯体をゲストとして、ヘテロ環含有化合物をホストとして、それぞれ含ませた有機発光素子は、発光効率が高く、かつ長寿命である。
次に、より好ましいホストの態様について説明する。
ヘテロ環含有化合物として、ベンゼン、ナフタレン及び縮合多環化合物が有するsp2炭素原子を窒素原子で置き換えた化合物(ピリジン、キノリン、アザフルオレン等)がある。これら化合物は、HOMO(最高被占有軌道)準位及びLUMO(最低空軌道)準位がいずれも低下することが知られている。従って、ベンゼン、ナフタレン及び縮合多環化合物が有するsp2炭素原子を窒素原子で置き換えた化合物の骨格を有する化合物をホストとして用いると、発光層に電子を注入しすくなる一方で、正孔を注入しにくくなる。そのため、適用可能な電荷輸送層やゲストの種類が限られる。
(5)イリジウム錯体の具体例
以下に、ゲストとなるイリジウム錯体の具体例を示す。
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
Figure 2014154615
例示化合物KK−01乃至KK−27が該当する第1群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[3]で表され、R25及びR27の少なくとも1つがメチル基であるイリジウム錯体である。
これら第1群のイリジウム錯体は発光量子収率が非常に高い錯体で、発光層ゲスト分子に用いたときに、発光効率の高い有機発光素子が得られる。さらに第1群のイリジウム錯体は、2つの1−フェニルナフト[2,1−f]イソキノリン誘導体の配位子と、1つのアセチルアセトンというジケトン系二座配位子とからなるイリジウム錯体である。そのため、錯体の分子量が比較的小さいので、昇華精製が容易である。
例示化合物KK−28乃至KK−54が該当する第2群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[3]で表され、R25及びR27の少なくとも1つがターシャリーブチル基であるイリジウム錯体である。
これら第2群のイリジウム錯体は発光量子収率が非常に高い錯体で、ゲストとして発光層に含ませたときに、発光効率の高い有機発光素子が得られる。さらに第2群のイリジウム錯体は、2つの1−フェニルナフト[2,1−f]イソキノリン誘導体の配位子と、1つのジピバロイルメタンというジケトン系二座配位子とからなるイリジウム錯体である。そのため、錯体の分子量が比較的小さい上に、ジピバロイルメタンが立体障害基として働くので、昇華精製が容易である。さらに溶解性も高いので合成または精製時のハンドリングが容易である。
例示化合物KK−55乃至KK−63が該当する第3群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[4]で表されるイリジウム錯体である。
これら第3群のイリジウム錯体は、ピコリン酸誘導体を配位子として一つ有しており、ジケトン系二座配位子を有する場合よりも短波長の発光ピーク波長を有する錯体である。
例示化合物KK−64乃至KK−72が該当する第4群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[5]で表されるイリジウム錯体である。
これら第4群のイリジウム錯体は、非発光性の配位子としてフェニルピリジン誘導体を1つ有し、1−フェニルナフト[2,1−f]イソキノリン配位子由来の赤色発光が得られる。そのため、1−フェニルナフト[2,1−f]イソキノリンを配位子としたホモレプティックのイリジウム錯体に比べて、分子量が小さくて昇華精製が容易であり、かつホモレプティックのイリジウム錯体と同等の長寿命の有機発光素子を得ることができる。
例示化合物KK−73乃至KK−76が該当する第5群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[3]で表されるイリジウム錯体である。
これら第5群のイリジウム錯体は発光量子収率が非常に高い錯体で、ゲストとして発光層に含ませたときに、発光効率の高い有機発光素子が得られる。
また第5群のイリジウム錯体は、1−フェニルナフト[2,1−f]イソキノリン誘導体からなる配位子にフェニル基等の置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素芳香族基が導入されているイリジウム錯体である。このため、上記アリール基又は上記複素芳香族基が立体障害を誘起する置換基として機能するため、昇華精製が容易である。
例示化合物KK−77及びKK−78が該当する第6群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[3]で表されるイリジウム錯体である。
これら第6群に該当するイリジウム錯体は、発光量子収率が非常に高い錯体であり、ゲストとして発光層に含ませると、発光効率の高い有機発光素子が得られる。さらに第6群のイリジウム錯体は、配位子にフッ素原子が置換しているイリジウム錯体である。そのため、アルキル基の立体障害基に加えて、さらに発光性配位子同士の反発を起こすために、昇華精製が容易で、かつマトリックスに対して5重量%以上といった高濃度のドーピングであっても発光効率が低下することなく発光することができる。
例示化合物KK−79乃至KK−81が該当する第7群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[3]で表されるイリジウム錯体である。
これら第7群のイリジウム錯体は発光量子収率が非常に高い錯体で、発光層ゲストに用いたときに、発光効率の高い有機発光素子が得られる。さらに第7群のイリジウム錯体は、配位子に置換アミノ基を有しているイリジウム錯体である。そのため化合物のHOMO準位が浅く(真空準位に近く)、HOMO準位の浅いホスト(ホスト分子)と組み合わせるときに電荷の障壁を小さくすることができ、素子の低電圧駆動を実現させる。また、置換アミノ基が立体障害基としても機能するため、昇華精製が容易である。
例示化合物KK−82乃至KK−87が該当する第8群のイリジウム錯体は、式[1]で示されるイリジウム錯体のうち、Ir(L’)nが式[3]で表されるイリジウム錯体である。
これら第8群のイリジウム錯体は発光量子収率が非常に高い錯体で、(発光層の)ゲストに用いたときに、発光効率の高い有機発光素子が得られる。さらに第8群のイリジウム錯体は、置換基として長鎖のアルキル基を有しているイリジウム錯体である。そのため、錯体の溶解性が非常に高く、湿式法などの塗布による成膜が容易である。
(5)へテロ環含有化合物の具体例
以下に、ホストとなるヘテロ環含有化合物の具体的な構造式を例示する。
Figure 2014154615
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例示化合物のうち、X−101乃至X−140に示されるヘテロ環含有化合物は、式[8]で示されるカルバゾール化合物である。これら第1群のヘテロ環含有化合物は、カルバゾールの特長が活かされ、正孔移動度が適度に低く、かつ構造安定性が高い。従って、これら第1群のヘテロ環含有化合物をホストとして発光層に含ませることで、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスが最適化され、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。
例示化合物のうち、H−101乃至H−158に示されるヘテロ環含有化合物は、一般式[9]のジベンゾチオフェン化合物である。これら第2群のヘテロ環含有化合物は、ジベンゾチオフェンの特長が活かされ、正孔移動度が適度に低く、かつ構造安定性が高い。従って、これら第2群のヘテロ環含有化合物をホストとして発光層に含ませると、第1群のヘテロ環含有化合物と同様に、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスが最適化される。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。
例示化合物のうち、H−201乃至H−229に示すヘテロ環含有化合物は、一般式[10]のベンゾナフトチオフェン化合物である。これら第3群のヘテロ環含有化合物も、第1群及び第2群のヘテロ環含有化合物と同様に、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスの最適化が可能となる。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。またベンゾナフトチオフェンのπ共役はジベンゾチオフェンのそれよりも大きいので、第3群のヘテロ環含有化合物のS1エネルギー(HOMO−LUMOエネルギーギャップ)は、第2群のヘテロ環含有化合物よりも小さい。従って、ホストとして発光層に含ませると、キャリア輸送層からのキャリア注入障壁が小さくなるので、発光素子の駆動電圧を低くすることができる。
例示化合物のうち、H−301乃至H−329に示されるヘテロ環含有化合物は、一般式[11]のベンゾフェナントロチオフェン化合物である。これら第4群のヘテロ環含有化合物も、第1群乃至第3群のヘテロ環含有化合物と同様に、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスの最適化が可能となる。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。またベンゾフェナントロチオフェンのπ共役はベンゾナフトチオフェン及びジベンゾチオフェンのそれよりも大きいので、上記と同様の理由で、発光素子の駆動電圧をさらに低くすることができる。
例示化合物のうち、H−401乃至H−444に示すヘテロ環含有化合物は、一般式[12]のジベンゾキサンテン化合物である。これら第5群のヘテロ環含有化合物は、ジベンゾキサンテンの特長が活かされ、正孔移動度が適度に低く、かつ構造安定性が高く、さらにHOMO準位が比較的浅い。これら第5群ヘテロ環含有化合物も第1群乃至第4群のヘテロ環含有化合物と同様に、ホストとして発光層内に含ませることにより、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスの最適化が可能となる。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。
例示化合物のうち、H−501乃至H−518に示されるヘテロ環含有化合物は、一般式[13]で示されるジベンゾキサンテン化合物である。これら第6群のヘテロ環含有化合物も、第5群のヘテロ環含有化合物と同様に、ホストとして発光層内に含ませることにより、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスの最適化が可能となる。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。
例示化合物のうち、H−601乃至H−642に示されるヘテロ環含有化合物は、一般式[7]に示されるヘテロ環含有化合物のうち、Zが酸素原子である含酸素ヘテロ環を有する化合物である。ただしこの群(第7群)の化合物は、一般式[12]及び[13]のジベンゾキサンテン化合物ではない含酸素ヘテロ環含有化合物である。これら第7群のヘテロ環含有化合物は、第1群乃至第6群のヘテロ環含有化合物と同様に構造安定性が高い化合物であり、酸素原子の電子供与性が効いてHOMO準位が比較的浅い化合物である。これら第7群ヘテロ環含有化合物も第1群乃至第6群のヘテロ環含有化合物と同様に、ホストとして発光層内に含ませることにより、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスの最適化が可能となる。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。
例示化合物のうち、H−701乃至H−748に示されるヘテロ環含有化合物は、一般式[7]のヘテロ環含有化合物のうち、式[7]中のZが硫黄原子であり、かつ一般式〔9〕乃至〔11〕のベンゾ縮合チオフェン化合物に該当しない化合物である。これら第8群のヘテロ環含有化合物は第1群乃至第6群のヘテロ環含有化合物と同様に構造安定性が高い化合物である。また分子中に硫黄原子が含まれていることによりS1エネルギーが比較的小さい化合物である。これら第8群ヘテロ環含有化合物も第1群乃至第7群のヘテロ環含有化合物と同様に、ホストとして発光層内に含ませることにより、発光層内におけるゲスト(一般式[1]のイリジウム錯体)とのキャリアバランスの最適化が可能となる。従って、発光効率が高く長寿命の有機発光素子が得られる。また第8群のヘテロ環含有化合物をホストとして発光層に含ませることにより、駆動電圧を低くすることができる。
(6)その他の材料
以上説明したように、本発明の有機発光素子は、発光層に、ゲストである一般式[1]のイリジウム錯体及びホストであるヘテロ環含有化合物が少なくとも含まれている。ただし、本発明では、これら化合物以外にも、必要に応じて従来公知の低分子系及び高分子系の材料を使用することができる。より具体的には正孔注入輸送性材料、ホスト、発光アシスト材料、あるいは電子注入輸送性材料等を上記イリジウム錯体及び上記へテロ環含有化合物と一緒に使用することができる。
以下にこれらの材料例を挙げる。
正孔注入輸送性材料としては、陽極からの正孔の注入を容易にして、かつ注入された正孔を発光層へ輸送できるように正孔移動度が高い材料が好ましい。また有機発光素子中において結晶化等の膜質の劣化を防ぐために、ガラス転移点温度が高い材料が好ましい。正孔注入輸送性能を有する低分子及び高分子系材料としては、トリアリールアミン誘導体、アリールカルバゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、ポリ(ビニルカルバゾール)、ポリ(チオフェン)、その他導電性高分子が挙げられる。さらに上記の正孔注入輸送性材料は、電子阻止層にも好適に使用される。
以下に、正孔注入輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure 2014154615
主に発光機能に関わる発光材料としては、一般式[1]のイリジウム錯体もしくはその誘導体の他に、縮環化合物(例えばフルオレン誘導体、ナフタレン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、テトラセン誘導体、アントラセン誘導体、ルブレン等)、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、スチルベン誘導体、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、白金錯体、レニウム錯体、銅錯体、ユーロピウム錯体、ルテニウム錯体、及びポリ(フェニレンビニレン)誘導体、ポリ(フルオレン)誘導体、ポリ(フェニレン)誘導体等の高分子誘導体が挙げられる。
以下に、発光材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure 2014154615
発光層に含まれるホストあるいはアシスト材料としては、上記へテロ環含有化合物以外にも、芳香族炭化水素化合物もしくはその誘導体の他、カルバゾール誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、トリス(8−キノリノラート)アルミニウム等の有機アルミニウム錯体、有機ベリリウム錯体等が挙げられる。
以下に、発光層に含まれるホストあるいはアシスト材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure 2014154615
電子注入輸送性材料としては、陰極からの電子の注入が容易で注入された電子を発光層へ輸送することができるものから任意に選ぶことができ、正孔輸送性材料の正孔移動度とのバランス等を考慮して選択される。電子注入性能および電子輸送性能を有する材料としては、オキサジアゾール誘導体、オキサゾール誘導体、ピラジン誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、有機アルミニウム錯体等が挙げられる。さらに上記の電子注入輸送性材料は、正孔阻止層にも好適に使用される。
以下に、電子注入輸送性材料として用いられる化合物の具体例を示すが、もちろんこれらに限定されるものではない。
Figure 2014154615
また電子注入輸送性材料として、上記電子注入輸送性材料とアルカリ金属やアルカリ土類金属の化合物とを混合してなる混合物を使用してもよい。上記電子注入輸送性材料と混合する金属化合物として、例えば、LiF、KF、Cs2CO3、CsF等が挙げられる。
陽極の構成材料としては仕事関数がなるべく大きなものがよい。例えば、金、白金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、コバルト、セレン、バナジウム、タングステン等の金属単体あるいはこれらを組み合わせた合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム、酸化亜鉛ガリウム、酸化ガリウム亜鉛インジウム等の金属酸化物が使用できる。またポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマーも使用できる。特に、透明酸化物半導体(酸化錫インジウム(ITO)、酸化亜鉛インジウム、酸化ガリウム亜鉛インジウム等)は、移動度が高く電極材料に好適である。
これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また、陽極は一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。
一方、陰極の構成材料としては仕事関数の小さなものがよい。例えばリチウム等のアルカリ金属、カルシウム等のアルカリ土類金属、アルミニウム、チタニウム、マンガン、銀、鉛、クロム等の金属単体が挙げられる。あるいはこれら金属単体を組み合わせた合金も使用することができる。例えばマグネシウム−銀、アルミニウム−リチウム、アルミニウム−マグネシウム等が使用できる。酸化錫インジウム(ITO)等の金属酸化物の利用も可能である。これらの電極物質は一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。また陰極は一層構成でもよく、多層構成でもよい。
本発明の有機発光素子を構成する有機化合物層(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、電子注入層等)は、以下に示す方法により形成される。
発明の有機発光素子を構成する有機化合物層は、真空蒸着法、イオン化蒸着法、スパッタリング、プラズマ等のドライプロセスを用いることができる。またドライプロセスに代えて、適当な溶媒に溶解させて公知の塗布法(例えば、スピンコーティング、ディッピング、キャスト法、LB法、インクジェット法等)により層を形成するウェットプロセスを用いることもできる。
ここで真空蒸着法や溶液塗布法等によって層を形成すると、結晶化等が起こりにくく経時安定性に優れる。また塗布法で成膜する場合は、適当なバインダー樹脂と組み合わせて膜を形成することもできる。
上記バインダー樹脂としては、ポリビニルカルバゾール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、これらバインダー樹脂は、ホモポリマー又は共重合体として一種類を単独で使用してもよいし、二種類以上を混合して使用してもよい。さらに必要に応じて、公知の可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の添加剤を併用してもよい。
(7)本発明の有機発光素子の用途
本発明の有機発光素子は、表示装置や照明装置の構成部材として用いることができる。他にも、電子写真方式の画像形成装置の露光光源や液晶表示装置のバックライト、白色光源にカラーフィルターを有する発光装置等の用途がある。カラーフィルターは例えば赤、緑、青の3つの色が透過するフィルターが挙げられる。
本発明の表示装置は、本発明の有機発光素子を表示部に有する。尚、この表示部は複数の画素を有する。
そしてこの画素は、本発明の有機発光素子と、発光輝度を制御するための能動素子(スイッチング素子)又は増幅素子の一例であるトランジスタとを有し、この有機発光素子の陽極又は陰極とトランジスタのドレイン電極又はソース電極とが電気接続されている。ここで表示装置は、PC等の画像表示装置として用いることができる。上記トランジスタとして、例えば、TFT素子が挙げられ、このTFT素子は、例えば、透明酸化物半導体からなる素子であって基板の絶縁性表面に設けられている。
表示装置は、エリアCCD、リニアCCD、メモリーカード等からの画像情報を入力する画像入力部を有し、入力された画像を表示部に表示する情報処理装置でもよい。
また、撮像装置やインクジェットプリンタが有する表示部は、タッチパネル機能を有していてもよい。このタッチパネル機能の駆動方式は特に限定されない。
また表示装置はマルチファンクションプリンタの表示部に用いられてもよい。
照明装置は例えば室内を照明する装置である。照明装置は白色(色温度が4200K)、昼白色(色温度が5000K)、その他青から赤のいずれの色を発光するものであってもよい。
本発明の照明装置は、本発明の有機発光素子と、この有機発光素子と接続するインバーター回路と、を有している。尚、この照明装置は、カラーフィルターをさらに有してもよい。
本発明の画像形成装置は、感光体とこの感光体の表面を帯電させる帯電手段と、感光体を露光して靜電潜像を形成するための露光手段と、感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像器とを有する画像形成装置である。ここで画像形成装置に備える露光手段は、本発明の有機発光素子を含んでいる。
また本発明の有機発光素子は、感光体を露光するための露光装置の構成部材として使用することができる。本発明の有機発光素子を有する露光装置は、例えば、本発明の有機発光素子を所定の方向に沿って列を形成して配置されている露光装置がある。
次に、図面を参照しながら本発明の表示装置につい説明する。図1は、有機発光素子とこの有機発光素子に接続されるTFT素子とを有する表示装置の例を示す断面模式図である。尚、図1の表示装置1を構成する有機発光素子として、本発明の有機発光素子が用いられている。
図1の表示装置1は、ガラス等の基板11とその上部にTFT素子又は有機化合物層を保護するための防湿膜12が設けられている。また符号13は金属のゲート電極13である。符号14はゲート絶縁膜14であり、15は半導体層である。
TFT素子18は、半導体層15とドレイン電極16とソース電極17とを有している。TFT素子18の上部には絶縁膜19が設けられている。コンタクトホール20を介して有機発光素子を構成する陽極21とソース電極17とが接続されている。
尚、有機発光素子に含まれる電極(陽極、陰極)とTFTに含まれる電極(ソース電極、ドレイン電極)との電気接続の方式は、図1に示される態様に限られるものではない。つまり陽極又は陰極のうちいずれか一方とTFT素子ソース電極またはドレイン電極のいずれか一方とが電気接続されていればよい。
図1の表示装置1では多層の有機化合物層を1つの層の如く図示をしているが、有機化合物層22は、複数層であってよい。陰極23の上には有機発光素子の劣化を抑制するための第一の保護層24や第二の保護層25が設けられている。
図1の表示装置1が白色を発する表示装置の場合、図1中の有機化合物層22に含まれる発光層は、赤色発光材料、緑色発光材料及び青色発光材料を混合してなる層としてもよい。また赤色発光材料からなる層、緑色発光材料からなる層、青色発光材料からなる層をそれぞれ積層させてなる積層型の発光層としてもよい。さらに別法として、赤色発光材料からなる層、緑色発光材料からなる層、青色発光材料からなる層を横並びにするなりして一の発光層の中にドメインを形成した態様であってもよい。
図1の表示装置1ではスイッチング素子としてトランジスタを使用しているが、これに代えてMIM素子をスイッチング素子として用いてもよい。
また図1の表示装置1に使用されるトランジスタは、単結晶シリコンウエハを用いたトランジスタに限らず、基板の絶縁性表面上に活性層を有する薄膜トランジスタでもよい。活性層として単結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ、活性層としてアモルファスシリコンや微結晶シリコンなどの非単結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ、活性層としてインジウム亜鉛酸化物やインジウムガリウム亜鉛酸化物等の非単結晶酸化物半導体を用いた薄膜トランジスタであってもよい。尚、薄膜トランジスタはTFT素子とも呼ばれる。
図1の表示装置1に含まれるトランジスタは、Si基板等の基板内に形成されていてもよい。ここで基板内に形成されるとは、Si基板等の基板自体を加工してトランジスタを作製することを意味する。つまり、基板内にトランジスタを有することは、基板とトランジスタとが一体に形成されていると見ることもできる。
基板内にトランジスタを設けるかどうかについては、精細度によって選択される。例えば1インチでQVGA程度の精細度の場合はSi基板内に有機発光素子を設けることが好ましい。
以上の説明の通り、本発明の有機発光素子を用いた表示装置を駆動することにより、良好な画質で、長時間安定な表示が可能になる。
[合成例1]例示化合物KK−01の合成
Figure 2014154615
(1)化合物1−2の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物[1−1]:6.0g(22.4mmol)
化合物[B1−1]:3.47g(20.2mmol)
トルエン:160ml
エタノール:80ml
炭酸ナトリウム水溶液(2規定):80ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.30g(1.12mmol)を添加した。次に、反応溶液を60℃に昇温した後、この温度(60℃)で7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製した後、メタノールで洗浄することにより、化合物1−2を4.0g(収率74%)得た。
(2)化合物1−3の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
(メトキシメチル)トリフェニルホスホニウムクロリド:5.76g(16.8mmol)
カリウムtert−ブトキシド(1MのTHF溶液):16.8ml(16.8mmol)
脱水エーテル:30ml
次に、反応容器に投入したものを室温で30分撹拌させることで懸濁させた。次に、懸濁液に、脱水THF45mlに化合物[1−2](1.8g、6.72mmol)を溶解させて得たTHF溶液を滴下した後、室温のまま10時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製した後、トルエンとエタノールとの混合溶媒で再結晶することにより、化合物1−3を780mg(収率39%)得た。
(3)化合物1−4の合成
脱水ジクロロメタン40mlに化合物1−3(2.0g、6.76mmol)を溶解させて得た溶液にメタンスルホン酸4mlを滴下した後、室温で18時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製した後、トルエンとエタノールとの混合溶媒で3回再結晶した。次に、得られた結晶をメタノールで洗浄することにより、化合物1−4を485mg(収率27%)得た。
(4)化合物1−5の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物[1−4]:0.485g(1.84mmol)
化合物[B1−2]:0.269g(2.21mmol)
トルエン:40ml
エタノール:20ml
炭酸ナトリウム水溶液(2規定):20ml
次に、反応溶液を窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)106mg(0.092mmol)を添加した。次に、反応溶液を85℃に昇温した後、7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製),展開溶媒:熱トルエン)で精製後、トルエンで再結晶し、化合物1−5を365mg(収率65%)得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。
σ(ppm):8.88−8.84(d,1H),8.78−8.76(d,1H),8.75−8.71(t,2H),8.54−8.53(d,1H),8.25−8.22(d,1H),8.10−8.08(d,1H),8.05−8.03(d,1H),7.78−7.69(m,4H),7.60−7.51(m,3H)
(5)化合物1−6の合成
化合物1−5,300mg(0.982mmol)と塩化イリジウム(III)水和物,157mg(0.447mmol)を2−エトキシエタノール12mlと水3mlに溶解させ、窒素雰囲気中で100度に昇温し7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノール、トルエンを用いて洗浄した。乾燥後、化合物1−6を300mg(収率73%)得た。
(6)例示化合物KK−01の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物1−6、200mg(0.12mmol)
アセチルアセトン:2.0g(20.2mmol)
炭酸ナトリウム:500mg(4.72mmol)
2−エトキシエタノール:5ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で95℃に昇温した後、この温度(95℃)で7時間攪拌した。反応終了後、水を投入することで析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。乾燥後、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW200(富士シリシア製)、展開溶媒:熱クロロベンゼン)で精製し後、例示化合物KK−01を190mg(収率88%)得た。続いて1×10-4Pa、390℃の条件下で昇華精製を行うことにより、例示化合物KK−01の昇華品を5mg得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。σ(ppm):9.14−9.11(d,2H),8.92−8.90(d,2H),8.86−8.84(d,2H),8.73−8.69(m,4H),8.41−8.39(d,2H),8.29−8.27(d,2H),8.13−8.11(d,2H),8.08−8.06(d,2H),7.82−7.79(t,2H),7.76−7.72(t,2H),6.97−6.93(t,2H),6.71−6.67(t,2H),6.46−6.44(d,2H),5.26(s,1H),1.81(s,3H)
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である900.22を確認した。また、得られた化合物の1×10-5mol/lにおけるトルエン溶液の室温での発光スペクトルを、日立製F−4500を用いて480nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行ったところ、最大発光波長は613nmであった。また、化合物の室温、溶液状態での絶対量子収率を浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置(C9920−02)を用いて測定したところ、0.9(Ir(pbiq)3を1.0としたときの相対値)であった。
[合成例2]例示化合物KK−03の合成
Figure 2014154615
(1)化合物2−2の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物[2−1]:8.0g(40.4mmol)
化合物[B2−1]:5.91g(48.5mmol)
トルエン:200ml
エタノール:100ml
炭酸ナトリウム水溶液(2規定):100ml
次に、反応溶液を窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)2.33g(2.02mmol)を添加した。次に、反応溶液を60℃に昇温した後、この温度(60℃)で7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製),展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製した後、メタノールで洗浄することにより、化合物2−2を5.89g(収率61%)得た。
(2)化合物B2−2の合成
反応容器内にてN,N,N’−トリメチルエチレンジアミン8.64ml(68mmol)を脱水THF160mlに溶解させた後、反応溶液を−40℃で30分撹拌した。そこへn−ブチルリチウム(1.6Mのヘキサン溶液)を40ml(64mmol)滴下した後、反応溶液の温度を−40℃に維持したまま30分間撹拌した。次に、4−tert−ブチルベンズアルデヒド10ml(60mmol)を滴下した後、反応溶液の温度を−40℃に維持したまま30分間撹拌した。次に、n−ブチルリチウム(1.6Mのヘキサン溶液)を112ml(180mmol)滴下した後、反応溶液の温度を−40℃に維持したまま30分間撹拌した。次に、反応溶液を室温までゆっくり昇温させながら10時間撹拌した。次に、反応溶液を再び−40℃まで冷却した後、ホウ酸トリメチル40ml(360mmol)を滴下し、反応溶液の温度を−40℃に維持したまま30分間撹拌した。次に、反応溶液を室温までゆっくり昇温させながら20時間撹拌した。次に、2規定の塩酸400mlに反応溶液を注ぎ込み、室温で30分間撹拌した。次に、水を投入し、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製した後、ヘプタンで洗浄することにより、化合物B2−2を2.45g(収率20%)得た。
(3)化合物2−3の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物2−2:2.0g(8.34mmol)
化合物[B2−2]:1.89g(9.18mmol)
ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0):0.24g(0.417mmol)
2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル:0.34g(0.834mmol)
リン酸カリウム:3.54g(16.7mmol)
脱水トルエン:350ml
水:1ml
次に、反応溶液を130℃に昇温した後、この温度(130℃)で6時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製することにより、化合物2−3を1.98g(収率65%)得た。
(4)化合物2−4の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
(メトキシメチル)トリフェニルホスホニウムクロリド:4.64g(13.5mmol)
カリウムtert−ブトキシド(1MのTHF溶液):13.5ml(13.5mmol)
脱水エーテル:25ml
次に、反応容器に投入したものを室温で30分撹拌させることで懸濁させた。次に、懸濁液に脱水THF50mlに化合物[2−3](1.98g、5.42mmol)を溶解させた溶液を滴下した後、室温のまま16時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製することにより、化合物2−4を2.0g(収率94%)得た。
(5)化合物2−5の合成
反応容器内において、脱水ジクロロメタン40mlに化合物2−4(2.0g、5.08mmol)を溶解させた溶液に、メタンスルホン酸4mlを滴下した後、室温で18時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製することにより、化合物2−5を1.5g(収率82%)得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。σ(ppm):8.85−8.83(d,1H),8.79−8.77(d,1H),8.74(s,1H),8.68−8.66(d,1H),8.54−8.52(d,1H),8.06−8.04(d,1H),7.99−7.97(d,1H),7.81−7.76(m,3H),7.60−7.51(m,3H),1.52(s,9H)
(6)化合物2−6の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物2−5:650mg(1.80mmol)
塩化イリジウム(III)水和物:288mg(0.817mmol)
2−エトキシエタノール:20ml
水:5ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で100℃に昇温した後、この温度(100℃)で8時間攪拌した。反応終了後、水を投入することで析出した固体をろ取し、水、エタノールを用いて洗浄し、乾燥することにより、化合物2−6を620mg(収率73%)得た。
(7)例示化合物KK−03の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物2−6:300mg(0.16mmol)
アセチルアセトン:2.0g(20.2mmol)
炭酸ナトリウム:600mg(5.66mmol)
2−エトキシエタノール:7ml
窒素雰囲気中で95度に昇温し、8時間攪拌した。反応後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。乾燥後、得られた固体(残渣)をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW200(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製することにより、例示化合物KK−03を180mg(収率56%)得た。続いて1×10-4Pa、375℃の条件下で昇華精製を行い、例示化合物KK−03の昇華品を4mg得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。σ(ppm):9.13−9.11(d,2H),8.96−8.94(d,2H),8.81(s,2H),8.72−8.70(d,2H),8.66−8.64(d,2H),8.40−8.38(d,2H),8.29−8.27(d,2H),8.09−8.07(d,2H),8.02−8.00(d,2H),7.84−7.82(d,2H),6.96−6.92(t,2H),6.71−6.68(t,2H),6.47−6.45(d,2H),5.26(s,1H),1.81(s,3H),1.56(s,9H)
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1012.32を確認した。また、得られた化合物の1×10-5mol/lにおけるトルエン溶液の室温での発光スペクトルを、日立製F−4500を用いて480nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行ったところ、最大発光波長は613nmであった。また、化合物の室温、溶液状態での絶対量子収率を浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置(C9920−02)を用いて測定したところ、1.0(Ir(pbiq)3を1.0としたときの相対値)であった。
[合成例3]例示化合物KK−02の合成
Figure 2014154615
(1)化合物3−2の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物[3−1]:4.0g(20.2mmol)
化合物[B3−1]:3.96g(22.2mmol)
トルエン:100ml
エタノール:50ml
炭酸ナトリウム水溶液(2規定):50ml
次に、反応溶液を窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.17g(1.01mmol)を添加した。次に、反応溶液を60℃に昇温した後、6時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製),展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/3)で粗精製後、メタノールで洗浄することにより、化合物3−2のクルードを5.98g(収率100%)得た。
(2)化合物3−3の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物3−2(クルード):5.98g(20.2mmol)
化合物[B3−2]:3.63g(24.2mmol)
ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0):0.58g(1.01mmol)
2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,6’−ジメトキシビフェニル:0.88g(2.13mmol)
リン酸カリウム:8.58g(40.4mmol)
脱水トルエン:300ml
水:1ml
次に、反応溶液を130℃で昇温し、この温度(130℃)で5時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/3)で精製することにより、化合物3−3を5.0g(収率68%)得た。
(3)化合物3−4の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
(メトキシメチル)トリフェニルホスホニウムクロリド:11.7g(34.2mmol)
カリウムtert−ブトキシド(1MのTHF溶液):34.2ml(34.2mmol)
脱水エーテル:60ml
次に、反応容器内の内容物を室温で30分撹拌させて懸濁させた。次に、この懸濁液に脱水THF120mlに化合物[3−3](5.0g、13.7mmol)を溶解させたTHF溶液を滴下して、室温のまま16時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製することにより、化合物3−4を5.15g(収率96%)得た。
(4)化合物3−5の合成
反応容器に、メタンスルホン酸4mlと、脱水ジクロロメタン30mlと、を投入して、室温で5分撹拌した。次に、脱水ジクロロメタン20mlに化合物3−4(2.1g、2.96mmol)を溶解させた溶液を滴下した後、室温のまま17時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製することにより、化合物3−5を1.07g(収率55%)得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。
σ(ppm):8.84−8.83(d,1H),8.79−8.77(d,1H),8.75−8.71(m,2H),8.52−8.51(d,1H),8.32−8.30(d,1H),8.09−8.07(d,1H),8.05−8.03(d,1H),7.75−7.69(m,4H),7.60−7.58(m,2H),1.43(s,9H)
(5)化合物3−6の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物3−5:650mg(1.80mmol)
塩化イリジウム(III)水和物:288mg(0.817mmol)
2−エトキシエタノール:20ml
水:5ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で100℃に昇温した後、この温度(100℃)で8時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。次に、洗浄した固体を乾燥することにより、化合物3−6を710mg(収率83%)得た。
(6)例示化合物KK−02の合成
反応容器に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物3−6:350mg(0.18mmol)
アセチルアセトン:2.0g(20.2mmol)
炭酸ナトリウム:650mg(6.13mmol)
2−エトキシエタノール:8ml
次に、反応溶液を、95℃に昇温した後、この温度(95℃)で8時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。乾燥後、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW200(富士シリシア製)、展開溶媒:熱クロロベンゼン)で精製することにより、例示化合物KK−02を140mg(収率67%)得た。続いて1×10-4Pa、335℃の条件下で昇華精製を行い、例示化合物KK−02の昇華品を4mg得た。
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1012.87を確認した。また、得られた化合物の1×10-5mol/lにおけるトルエン溶液の室温での発光スペクトルを、日立製F−4500を用いて480nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行ったところ、最大発光波長は614nmであった。また、化合物の室温、溶液状態での絶対量子収率を浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置(C9920−02)を用いて測定したところ、0.9(Ir(pbiq)3を1.0としたときの相対値)であった。
[合成例4]例示化合物KK−04の合成
Figure 2014154615
(1)化合物4−2の合成
系内を窒素雰囲気にした反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
2−ナフトール:34.9g(242mmol)
2−クロロ−2−メチルプロパン:47.3g(510mmol)と
塩化アルミニウム:2.45g(18.4mmol)
脱水ジクロロメタン:150ml
次に、反応溶液を40℃に昇温し、この温度(40℃)で6時間撹拌させた。反応終了後、室温まで冷却し、溶媒を減圧留去した。次に、5%水酸化ナトリウム水溶液300mlを加えた、80℃で2時間撹拌させた後、濾過した。次に、濾取した結晶をクロロホルム500mlに溶解させて、塩酸50mlを滴下した後、室温で1時間撹拌させた。次に、水を投入し、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥した後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/クロロホルム=1/1)で精製することにより、化合物4−2を5.9g(収率12%)得た。
(2)化合物4−3の合成
系内を窒素雰囲気にした反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物4−2:5.7g(28.5mmol)
トリエチルアミン:82ml(58.7mmol)
脱水ジクロロメタン:100ml
次に、反応溶液を0℃に冷却し、この温度(0℃)で30分間撹拌させた。次に、トリフルオロメタン無水物5.7ml(33.6mmol)をゆっくり滴下した後、反応溶液を0℃に維持したまま2時間撹拌した。反応終了後、塩酸150mlを加え、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:ヘプタン/クロロホルム=2/1)で精製することにより、化合物4−3を8.6g(収率90%)得た。
(3)化合物4−4の合成
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物4−3:10.0g(30.1mmol)
ビス(ピナコラト)ジボロン:11.5g(45.1mmol)
ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0):0.87g(1.50mmol)
トリシクロヘキシルホスフィン:0.84g(3.01mmol)
酢酸カリウム:8.86g(90.3mmol)
1,4−ジオキサン:200ml
次に、反応溶液を100℃二勝温し、この温度(100℃)で4時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:トルエン/ヘプタン=2/1)で精製することにより、化合物4−4を7.33g(収率78%)得た。
(4)化合物4−5の合成
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物1−1:3.83g(14.3mmol)
化合物4−4:4.0g(12.9mmol)
トルエン:200ml
エタノール:100ml
炭酸ナトリウム水溶液(2規定):100ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.83g(0.72mmol)を添加した。次に、反応溶液を60℃に昇温した後、この温度(60℃)で7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/2)で精製後、メタノールで洗浄することにより、化合物4−5を1.6g(収率38%)得た。
(5)化合物4−6の合成
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
(メトキシメチル)トリフェニルホスホニウムクロリド:4.23g(12.4mmol)
カリウムtert−ブトキシド(1MのTHF溶液):12.4ml(12.4mmol)
脱水エーテル25ml
次に、反応容器内のものを室温で30分撹拌させて懸濁させた。次に、懸濁液に脱水THF40mlに化合物4−5(1.6g、4.94mmol)を溶解させたTHF溶液を滴下した後、室温のまま10時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:酢酸エチル/ヘプタン=1/3)で精製することにより、化合物4−6を1.5g(収率86%)得た。
(6)化合物4−7の合成
反応容器内に、メタンスルホン酸4mlと脱水ジクロロメタン20mlを投入した後、室温で5分撹拌した。そこへ脱水ジクロロメタン20mlに化合物4−6(1.5g、4.69mmol)を溶解させた溶液を滴下した後、室温のまま17時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をクロロホルムで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製し、トルエンで2回再結晶することにより、化合物4−7を600mg(収率40%)得た。
(7)化合物4−8の合成
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物4−7:600mg(1.88mmol)
化合物B2−1:274mg(2.25mmol)
トルエン:60ml
エタノール:30ml
炭酸ナトリウム水溶液(2規定):30ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気下、室温で攪拌しながら、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)108mg(0.094mmol)を添加した。次に、反応溶液を85℃に昇温した後、この温度(85℃)で7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、有機層をトルエンで抽出し無水硫酸ナトリウムで乾燥後、溶媒を減圧留去した。次に、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW300(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製後、エタノールで洗浄することにより、化合物4−8を540mg(収率80%)得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。
σ(ppm):8.84−8.83(d,1H),8.72−8.68(m,3H),8.53−8.52(d,1H),8.22−8.20(d,1H),8.08−8.05(d,1H),7.98(s,1H),7.84−7.82(d,1H),7.78−7.76(m,2H),7.60−7.52(m,3H),1.49(s,9H)
(8)化合物4−9の合成
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物4−8:500mg(1.38mmol)
塩化イリジウム(III)水和物:222mg(0.63mmol)
2−エトキシエタノール:20ml
水:5ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で100℃に昇温した後、この温度(100℃)で7時間攪拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取した。次に、濾取した固体を、水、エタノールを用いて洗浄した後、乾燥することにより、化合物4−9を550mg(収率84%)得た。
(9)例示化合物KK−04の合成
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物4−8:250mg(0.13mmol)
アセチルアセトン:2.0g(20.2mmol)
炭酸ナトリウム:500mg(4.72mmol)
2−エトキシエタノール:5ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で95℃に昇温し、この温度(95℃)で7時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。乾燥後、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW200(富士シリシア製),展開溶媒:クロロホルム)で精製することにより、例示化合物KK−04を160mg(収率60%)得た。続いて1×10-4Pa、390℃の条件下で昇華精製を行い、例示化合物KK−04の昇華品を10mg得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。
σ(ppm):9.11−9.09(d,2H),8.88−8.86(d,2H),8.78−8.76(d,2H),8.71−8.70(d,2H),8.68−8.66(d,2H),8.39−8.37(d,2H),8.29−8.27(d,2H),8.10−8.08(d,2H),8.00(s,2H),7.89−7.87(d,2H),6.96−6.93(t,2H),6.71−6.67(t,2H),6.47−6.45(d,2H),5.26(s,1H),1.81(s,3H),1.52(s,9H)
またMALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1012.29を確認した。また、得られた化合物の1×10-5mol/lにおけるトルエン溶液の室温での発光スペクトルを、日立製F−4500を用いて480nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行ったところ、最大発光波長は612nmであった。また、化合物の室温、溶液状態での絶対量子収率を浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置(C9920−02)を用いて測定したところ、1.0(Ir(pbiq)3を1.0としたときの相対値)であった。
[合成例5]例示化合物KK−28の合成
Figure 2014154615
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物1−6:100mg(0.060mmol)
ジピバロイルメタン:3.0g(16.3mmol)
炭酸ナトリウム:200mg(1.89mmol)
2−エトキシエタノール:5ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で95℃に昇温し、この温度(95℃)で7時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。乾燥後、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW200(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製することにより、例示化合物KK−01を56mg(収率48%)得た。続いて1×10-4Pa、385℃の条件下で昇華精製を行い、例示化合物KK−28の昇華品を7mg得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。
σ(ppm):9.16−9.14(d,2H),8.91−8.88(d,2H),8.86−8.84(d,2H),8.71−8.69(d,2H),8.61−8.60(d,2H),8.32−8.28(m,4H),8.11−8.09(d,2H),8.07−8.05(d,2H),7.82−7.78(t,2H),7.75−7.71(t,2H),6.98−6.95(t,2H),6.71−6.68(t,2H),6.60−6.59(d,2H),5.46(s,1H),0.85(s,18H)
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である984.35を確認した。また、得られた化合物の1×10-5mol/lにおけるトルエン溶液の室温での発光スペクトルを、日立製F−4500を用いて480nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行ったところ、最大発光波長は616nmであった。また、化合物の室温、溶液状態での絶対量子収率を浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置(C9920−02)を用いて測定したところ、1.0(Ir(pbiq)3を1.0としたときの相対値)であった。
[合成例6]例示化合物KK−31の合成
Figure 2014154615
反応容器内に、以下の試薬、溶媒を投入した。
化合物4−9:250mg(0.13mmol)
ジピバロイルメタン:3.0g(16.3mmol)
炭酸ナトリウム:500mg(1.89mmol)
2−エトキシエタノール:12ml
次に、反応溶液を、窒素雰囲気中で95℃に昇温し、この温度(95℃)で7時間撹拌した。反応終了後、水を投入し、析出した固体を濾取し、水、エタノールを用いて洗浄した。乾燥後、残渣をカラムクロマトグラフィー(クロマト用ゲル:BW200(富士シリシア製)、展開溶媒:クロロホルム)で精製することにより、例示化合物KK−31を175mg(収率61%)得た。続いて1×10-4Pa、390℃の条件下で昇華精製を行い、例示化合物KK−31の昇華品を15mg得た。
1H−NMR測定(400MHz,CDCl3)により、この化合物の構造を確認した。
σ(ppm):9.13−9.11(d,2H),8.87−8.84(d,2H),8.78−8.76(d,2H),8.68−8.65(d,2H),8.60−8.58(d,2H),8.30−8.28(m,4H),8.08−8.06(d,2H),7.99(s,2H),7.89−7.86(d,2H),6.97−6.94(t,2H),6.71−6.67(t,2H),6.61−6.59(d,2H),5.45(s,1H),1.51(s,18H),0.84(s,18H)
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1096.53を確認した。また、得られた化合物の1×10-5mol/lにおけるトルエン溶液の室温での発光スペクトルを、日立製F−4500を用いて480nmの励起波長においてフォトルミネッセンスの測定を行ったところ、最大発光波長は614nmであった。また、化合物の室温、溶液状態での絶対量子収率を浜松ホトニクス社製の絶対PL量子収率測定装置(C9920−02)を用いて測定したところ、1.0(Ir(pbiq)3を1.0としたときの相対値)であった。
[合成例7]例示化合物KK−29の合成
合成例3(6)において、アセチルアセトンの代わりにジピバロイルメタンを用いたことを除いては、合成例3と同様の方法により例示化合物KK−29を得た。MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1096.10を確認した。
[合成例8]例示化合物KK−30の合成
実施例2(7)において、アセチルアセトンの代わりにとジピバロイルメタンを用いたことを除いては、合成例2と同様の方法により例示化合物KK−30を得た。MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1096.85を確認した。
[合成例9]例示化合物KK−35の合成
実施例1(6)において、化合物B1−1の代わりに下記に示される化合物B1−Aを、アセチルアセトンの代わりにジピバロイルメタンを、それぞれ用いたことを除いては、合成例1と同様の方法により例示化合物KK−35を得た。
Figure 2014154615
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1012.55を確認した。
[合成例10](例示化合物KK−36の合成)
合成例2(7)において、化合物B2−1の代わりに下記に示される化合物B2−Aを、アセチルアセトンの代わりにジピバロイルメタンを、それぞれ用いたことを除いては、合成例2と同様の方法により例示化合物KK−36を得た。
Figure 2014154615
MALDI−TOF MS(マトリックス支援イオン化−飛行時間型質量分析)によりこの化合物のM+である1012.49を確認した。
[合成例11乃至15](例示化合物X−106、131、135、137及び145の合成)
Figure 2014154615
上記合成スキームにより、9H−カルバゾールを出発原料として、Pd触媒を用いたクロスカップリング反応により、例示化合物X−106、131、135、137及び145を合成した。得られた化合物(例示化合物X−106、131、135、137、145)の構造確認は、それぞれ、MALDI−TOF−MSにて行った。結果を表1に示す。
[合成例16乃至18](例示化合物H−108、H−131、H−139の合成)
下記に示す合成スキームにより、4−ジベンゾチオフェンボロン酸を出発原料として、Pd触媒を用いたクロスカップリング反応を用いて、例示化合物H−108、H−131及びH−139をそれぞれ合成した。
Figure 2014154615
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−108、H−131、H−139)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例19及び20](例示化合物H−206、H−210の合成)
下記に示す合成スキームにより、ベンゾ[b]ナフト[2,1−d]チオフェン−10−ボロン酸を合成し、続いてPd触媒を用いたクロスカップリング反応を行うことにより例示化合物H−206及びH−210をそれぞれ合成した。
Figure 2014154615
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−206、H−210)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例21及び22](例示化合物H−317及びH−322の合成)
下記に示す合成スキームにより、2−クロロベンゾ[b]フェナントロ[3,4−d]チオフェンを合成し、続いてPd触媒を用いたクロスカップリング反応を行うことにより例示化合物H−317及びH−322をそれぞれ合成した。
Figure 2014154615
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−317、H−322)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例23乃至25](例示化合物H−401、H−422、H−424の合成)
非特許文献4を参考にして、下記に示す合成スキームにより、ジベンゾ[b,mn]キサンテン−7−ボロン酸を合成した。続いてPd触媒を用いたクロスカップリング反応を行うことにより、例示化合物H−401、H−422及びH−424をそれぞれ合成した。
Figure 2014154615
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−401、H−422、H−424)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例26](例示化合物H−439の合成)
合成例27において、出発原料を9−ヒドロキシフェナントレンから3,6−ジメチルフェナントレン−9−オールに変更したこと以外は、合成例27と同様の方法により例示化合物H−439を合成した。MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−439)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例27乃至29](例示化合物H−507、H−508、H−509の合成)
下記に示す合成スキームにより、5−クロロジベンゾ[b,mn]キサンテンを合成し、続いてPd触媒を用いたクロスカップリング反応を行うことにより例示化合物H−507、H−508及びH−509を合成した。
Figure 2014154615
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−507、H−508、H−509)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例30](例示化合物H−629の合成)
合成例22において、出発原料を2−ブロモベンゾ[b]チオフェンから2−ブロモベンゾフランに変更したこと以外は、合成例22と同様の方法により例示化合物H−629を合成した。
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−629)の同定を行った。結果を表2に示す。
[合成例31](例示化合物H−712の合成)
下記に示す合成スキームにより例示化合物H−712を合成した。
Figure 2014154615
具体的には、合成例22及び23において化合物として得られたベンゾ[b]ナフト[2,1−d]チオフェンから、特許文献4を参考にして、5−ブロモベンゾ[b]ナフト[2,1−d]チオフェンを合成した。続いて、Pd触媒を用いたクロスカップリング反応を行うことにより例示化合物H−712を合成した。
MALDI−TOF−MSにて得られた化合物(例示化合物H−712)の同定を行った。結果を表2に示す。
Figure 2014154615
[実施例1]
本実施例では、基板上に、陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極がこの順に設けられた構成の有機発光素子を以下に示す方法で作製した。
まずガラス基板上に、ITOを成膜し、所望のパターニング加工を施すことによりITO電極(陽極)を形成した。このときITO電極の膜厚を100nmとした。このようにITO電極が形成された基板をITO基板として、以下の工程で使用した。
上記ITO基板上に、下記表3に示す有機化合物層及び電極層を連続成膜することにより有機発光素子を得た。尚、このとき対向する電極(金属電極層、陰極)の電極面積が3mm2となるようにした。
Figure 2014154615
得られた素子について、ヒューレッドパッカード社製・微小電流計4140Bを用いた電流電圧特性測定及びトプコン社製BM7を用いた発光輝度測定を行い、素子の特性を測定・評価した。本実施例において、発光素子の最大発光波長は618nmであり、色度は(x,y)=(0.67,0.33)であった。
その結果、輝度を2000cd/m2に設定して本実施例の有機発光素子を発光させた時の発光効率は23.6cd/Aであった。また電流値100mA/cm2における本実施例の有機発光素子の輝度半減寿命は300時間であった。
[実施例2乃至26、比較例1乃至5]
実施例1において、正孔輸送層(HTL)、電子阻止層(EBL)、発光層ホスト(HOST)、発光層ゲスト(GUEST)、正孔阻止層(HBL)及び電子輸送層(ETL)として用いた化合物を、下記表4に示される化合物に適宜変更した。これを除いては、実施例1と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた素子について実施例1と同様に素子の特性を測定・評価した。測定の結果を表4に示す。
Figure 2014154615
比較例1及び2の有機発光素子は、実施例の有機発光素子と比較して、いずれも発光効率においてほぼ同等であるが、輝度半減寿命が短かった。これは、発光層に含まれるホストが一般式[5]に示されるヘテロ環含有化合物ではないことに起因している。従って、本発明の有機発光素子において、発光層のホストとして用いられている一般式[5]に示されるヘテロ環含有化合物は、構造安定性の高く適度な正孔輸送性を有している化合物である。よって本発明の有機発光素子は、発光効率が高くかつ輝度半減寿命も長いことが分かった。
一方、比較例3乃至5で用いた発光素子は、実施例の有機発光素子と比較して、いずれも輝度半減寿命においてほぼ同等であるが、発光効率が低かった。これは、発光層に含まれるゲストが一般式[1]に示されるbiq系Ir錯体ではないことに起因している。従って、実施例の有機発光素子のように、長寿命化に効果のある一般式[5]のヘテロ環含有化合物と、高い発光効率を有する一般式[1]のbiq系Ir錯体と、を組み合わせた場合に限り、発光効率及び輝度半減寿命において改善された有機発光素子が得られる。
[実施例27]
本実施例では、基板上に、陽極/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止層/電子輸送層/陰極がこの順に設けられた構成の有機発光素子を作製した。尚、本実施例において、発光層にはアシスト材料が含まれている。
まず実施例1と同様の方法で作製したITO基板上に、下記表5に示す有機化合物層及び電極層を連続成膜した。尚、このとき対向する電極(金属電極層、陰極)の電極面積が3mm2となるようにした。
Figure 2014154615
得られた素子について実施例1と同様に素子の特性を測定・評価した。ここで本実施例の有機発光素子の最大発光波長は621nmであり、色度は(x,y)=(0.67,0.33)であった。また輝度1500cd/m2発光時の発光効率は24.1cd/Aであり、電流値100mA/cm2における輝度半減寿命は270時間であった。
[実施例28乃至34、比較例6及び7]
実施例27において、正孔輸送層(HTL)、電子阻止層(EBL)、発光層ホスト(HOST)、発光層アシスト(ASSIST)、発光層ゲスト(GUEST)、正孔阻止層(HBL)及び電子輸送層(ETL)に用いた化合物を、表6の通りに変更した。これを除いては、実施例27と同様の方法により有機発光素子を作製した。得られた素子について実施例27と同様に素子の特性を測定・評価した。測定の結果を表6に示す。
Figure 2014154615
実施例27乃至34より、発光層に含まれているホストの一部をアシスト材料に代えたとしても、実施例1乃至26と同様に、高発光効率かつ長寿命の有機発光素子が得られることが示された。
一方、比較例6の有機発光素子は、発光層に含まれるホストが一般式[5]のヘテロ環含有化合物ではないので、発光層にアシスト材料を含ませたとしても、実施例と比較して輝度半減寿命が短かった。
また比較例7の有機発光素子は、発光層に含まれるゲストが一般式[1]のbiq系Ir錯体ではないので、発光層にアシスト材料を含ませたとしても、実施例と比較して発光効率が低かった。
以上より、発光層にアシスト材料を含ませた場合でも、一般式[5]のヘテロ環含有化合物と、一般式[1]のbiq系Ir錯体とを組み合わせた場合にのみ、高発光効率でかつ輝度半減寿命の長い有機発光素子が得られることがわかった。
以上説明したように、本発明に係る有機発光素子は、高い発光効率を有するナフト[2,1−f]イソキノリン骨格を配位子に有するイリジウム錯体を発光層ゲストとして、長寿命化効果のある構造安定性の高いヘテロ環含有化合物を発光層ホストとして、共に組み合わせて用いた発光素子である。これにより、発光効率が高くて且つ寿命特性も良い有機発光素子を提供することができる。
18:TFT素子、21:陽極、22:有機化合物層、23:陰極

Claims (23)

  1. 一対の電極と、前記一対の電極の間に配置される有機化合物層と、を有し、
    前記有機化合物層が、下記一般式[1]に示されるイリジウム錯体と、ホストであるヘテロ環含有化合物と、を有することを特徴とする、有機発光素子。
    Ir(L)m(L’)n [1]
    (式[1]において、Irはイリジウムである。L及びL’は、それぞれ異なる二座配位子を表す。ただしL又はL’は、少なくとも1つ以上のアルキル基を含む配位子である。mは、2であり、nは、1である。部分構造Ir(L)mは、下記一般式[2]で示される部分構造である。
    Figure 2014154615
    (式[2]において、R11乃至R14は、それぞれ、水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基、置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素環基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。R15乃至R24は、それぞれ水素原子、フッ素原子、置換あるいは無置換のアルキル基、アルコキシ基又は置換アミノ基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。部分構造Ir(L’)nは、一価の二座配位子を含む部分構造である。))
  2. 前記部分構造Ir(L’)nが、下記一般式[3]乃至[5]のいずれかで示される部分構造であることを特徴とする、請求項1に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[3]乃至[5]において、R25乃至R39は、それぞれ水素原子、アルキル基、アルコキシ基、置換アミノ基、置換あるいは無置換のアリール基又は置換あるいは無置換の複素環基を表し、それぞれ同じであっても異なっていてもよい。)
  3. 前記一般式[2]において、R11乃至R24が、それぞれ、水素原子、フッ素原子及び炭素数1乃至10のアルキル基から選ばれる置換基であり、
    前記一般式[3]乃至[5]において、R25乃至R39がそれぞれ、水素原子及び炭素数1乃至10のアルキル基から選ばれる置換基であり、
    前記R11乃至R39のうち少なくとも1つが、炭素数1乃至10のアルキル基であることを特徴とする、請求項2に記載の有機発光素子。
  4. 前記一般式[2]において、R11乃至R24が、それぞれ、水素原子、フッ素原子、メチル基及びターシャリーブチル基から選ばれる置換基であり、
    前記一般式[3]乃至[5]において、R25乃至R39が、それぞれ水素原子、メチル基及びターシャリーブチル基から選ばれる置換基であり、
    前記R11乃至R39のうち少なくとも1つが、メチル基又はターシャリーブチル基である構造であることを特徴とする、請求項2又は3に記載の有機発光素子。
  5. 前記一般式[1]において、部分構造Ir(L’)nが、一般式[3]に示される部分構造であることを特徴とする、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の有機発光素子。
  6. 前記ヘテロ環含有化合物が、下記一般式[6]又は[7]に示される化合物であることを特徴とする、請求項1乃至5に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式(6)及び式[7]において、環B1及び環B2は、それぞれベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、トリフェニレン環及びクリセン環から選ばれる芳香族環である。尚、環B1及び環B2は、さらに置換基を有していてもよい。Y1及びY2は、それぞれアルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。a及びbは、それぞれ0乃至4の整数を表し、aが2以上の場合、複数のY1は同一であっても異なっていてもよく、bが2以上の場合、複数のY2は同一であっても異なっていてもよい。Ar1は、置換基を有していてもよい2価のアリール基又は置換基を有していてもよい2価の複素環基を表す。Ar2は、置換基を有してもよい1価のアリール基又は置換基を有してもよい複素環基を表す。pは、0乃至4の整数を表し、pが2以上の場合、複数のAr1は同一であっても異なっていてもよい。式(6)において、Wは、窒素原子を表す。式[7]において、Zは、酸素原子又は硫黄原子を表す。)
  7. 前記Wと、前記環B1と、前記環B2と、からなるヘテロ環が、下記A1群に示されるヘテロ環のうちのいずれかであり、
    前記Zと、前記環B1と、前記環B2と、からなるヘテロ環が、下記A2群に示されるヘテロ環のうちのいずれかであることを特徴とする、請求項6に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式中、Qは、窒素原子を表す。)
    Figure 2014154615
    (式中、Qは、酸素原子又は硫黄原子を表す。)
  8. 前記式[6]に示されるヘテロ環含有化合物が、下記一般式[8]に示されるカルバゾール化合物であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[8]において、E1及びE2は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。)
  9. 前記式[7]に示されるヘテロ環含有化合物が、下記一般式[9]に示されるジベンゾチオフェン化合物であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[9]において、E3乃至E5は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。)
  10. 前記式[7]に示されるヘテロ環含有化合物が、下記一般式[10]に示されるベンゾナフトチオフェン化合物であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[10]において、E6乃至E9は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。)
  11. 前記式[7]に示されるヘテロ環含有化合物が、下記一般式[11]に示されるベンゾフェナントロチオフェン化合物であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[11]において、E10乃至E12は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。)
  12. 前記式[7]に示されるヘテロ環含有化合物が、下記一般式[12]に示されるジベンゾキサンテン化合物であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[12]において、E13乃至E18は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。)
  13. 前記式[7]に示されるヘテロ環含有化合物が、下記一般式[13]に示されるジベンゾキサンテン化合物であることを特徴とする、請求項6又は7に記載の有機発光素子。
    Figure 2014154615
    (式[13]において、E19乃至E24は、それぞれ水素原子、アルキル基又は置換あるいは無置換のアリール基を表す。)
  14. 前記式[8]乃至[13]に示されるヘテロ環含有化合物において、前記E1乃至E24がいずれも水素原子であることを特徴とする、請求項8乃至13の何れか一項に記載の有機発光素子。
  15. 前記有機化合物層が発光層であり、
    前記発光層に含まれるゲストが前記式[1]に示されるイリジウム錯体であり、
    前記ホストがヘテロ環含有化合物であることを有することを特徴とする、請求項1乃至14の何れか一項に記載の有機発光素子。
  16. 前記有機化合物層に、前記ホスト及び前記ゲストとは異なるアシスト材料がさらに含まれることを特徴とする、請求項15に記載の有機発光素子。
  17. 前記アシスト材料がイリジウム錯体であることを特徴とする、請求項16に記載の有機発光素子。
  18. 赤色発光することを特徴とする請求項1乃至17の何れか一項に記載の有機発光素子。
  19. 複数の画素を有し、
    前記画素が、請求項1乃至18の何れか一項に記載の有機発光素子と、前記有機発光素子に接続されている能動素子と、を有することを特徴とする、表示装置。
  20. 画像を表示するための表示部と、
    画像情報を入力するための入力部と、を有し、
    前記表示部が、請求項19に記載の表示装置であることを特徴とする、情報処理装置。
  21. 請求項1乃至18の何れか一項に記載の有機発光素子と、
    前記有機発光素子に接続されているインバーター回路と、を有することを特徴とする照明装置。
  22. 感光体と、
    前記感光体の表面を帯電させる帯電手段と、
    前記感光体を露光して静電潜像を形成するための露光手段と、
    前記感光体の表面に形成された静電潜像を現像するための現像手段と、を有する画像形成装置であって、
    前記露光手段が、請求項1乃至18の何れか一項に記載の有機発光素子を有することを
    特徴とする画像形成装置。
  23. 感光体を露光するための露光装置であって、
    前記露光装置が、請求項1乃至18の何れか一項に記載の有機発光素子を有し、
    前記有機発光素子が、列を形成して配置されていることを特徴とする、露光装置。
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