JP2014208632A - 新規イミダゾール化合物、電子デバイス用材料、発光素子、電子デバイス及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、発光素子構造の低層化が可能であり、薄膜の安定性に優れた新規イミダゾール化合物を提供する。【解決手段】本発明は一般式(1)で示されるイミダゾール化合物を提供するものである。【化1】(式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R1、R2、R3及びR4のうち少なくとも1つは、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基である。)【選択図】なし
Description
本発明は、新規イミダゾール化合物、電子デバイス用材料、発光素子、電子デバイス及びその製造方法に関し、とりわけ有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子等の発光素子の発光層を構成する発光材料として、また発光素子の発光層を構成するホスト材料として有用な新規イミダゾール化合物、これを含有する電子デバイス用材料、この電子デバイス用材料を含有する発光素子、その発光素子を含む電子デバイス及びその電子デバイスの製造方法に関する。
電子デバイス用材料、特には有機EL素子等の発光素子の発光層を構成する発光材料やホスト材料として、これまで様々な検討が行われてきている。
例えば、特許文献1には、2,4,5−トリアリール置換イミダゾール化合物及び1,2,4,5−テトラアリール置換イミダゾール化合物を青色蛍光発光材料に用いることが記載されている。
また、特許文献2には、o−フェニルピリジン誘導体を発光材料に用いること、2,4,5−トリス(6−ピリジルビフェニル)イミダゾール誘導体を燐光ホスト材料として用いることが記載されている。
さらに、非特許文献1には、CBP(4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル)やmCP(N,N’−ジカルバゾイル−3,5−ベンゼン)をホスト材料として用いることが記載されている。
また、非特許文献2には、ベンゾジフラン誘導体をバイポーラー性ホスト材料として用いることが記載されている。
例えば、特許文献1には、2,4,5−トリアリール置換イミダゾール化合物及び1,2,4,5−テトラアリール置換イミダゾール化合物を青色蛍光発光材料に用いることが記載されている。
また、特許文献2には、o−フェニルピリジン誘導体を発光材料に用いること、2,4,5−トリス(6−ピリジルビフェニル)イミダゾール誘導体を燐光ホスト材料として用いることが記載されている。
さらに、非特許文献1には、CBP(4,4’−N,N’−ジカルバゾール−ビフェニル)やmCP(N,N’−ジカルバゾイル−3,5−ベンゼン)をホスト材料として用いることが記載されている。
また、非特許文献2には、ベンゾジフラン誘導体をバイポーラー性ホスト材料として用いることが記載されている。
燐光発光材料を発光材料(ドーパント)として用いた発光素子におけるホスト材料は、電子とホールの輸送能力を十分に持ち、且つ高いガラス転移点(Tg)と成膜性を有することが必要である。
しかしながら、良く知られたホスト化合物であるCBPは薄膜の安定性が不十分である。またmCPはガラス転移点(Tg)が低いので、素子を形成した際の熱安定性が低いという問題があった。
また、近年、高い発光効率を得るために、素子構造は非常に多くの層からなる多層構造になってきているので、素子構造の低層化による製造工程の簡略化、コストダウンが求められている。例えば非特許文献2に記載のベンゾジフラン誘導体を用いた発光素子においては、有機層の単層化ないし低層化を実現可能であるが、素子構成が特殊であり、製造が困難である。また、その成膜プロセスは真空蒸着法に限られるので、製造工程が煩雑であるという問題もある。すなわち、素子構成と製造プロセスをともに簡略化しうる電子デバイス用材料がこれまで見つかっていないのが現状である。
Appl.Phys.Lett.2003,82,2422
Adv.Mater.2009,21,3776
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、発光素子構造の低層化が可能であり、薄膜の安定性に優れた新規イミダゾール化合物を提供することである。また、本発明の目的は、かかる新規イミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料、この電子デバイス用材料を含有する発光素子、その発光素子を含む電子デバイス及びその電子デバイスの製造方法を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、イミダゾール環に、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結した、置換基を有していてもよいジベンゾチオフェニル基を有するイミダゾール化合物が、上記課題を解決しうることを見出した。
また、上記イミダゾール化合物を含有する発光素子、例えば発光層における発光材料やホスト材料として上記イミダゾール化合物を含有する発光素子が好適であることをも見出した。
さらに、上記イミダゾール化合物は、ガラス転移点(Tg)が高いので、薄膜を成膜した場合に薄膜の安定性が高いことをも見出した。
また、上記イミダゾール化合物を含有する発光素子、例えば発光層における発光材料やホスト材料として上記イミダゾール化合物を含有する発光素子が好適であることをも見出した。
さらに、上記イミダゾール化合物は、ガラス転移点(Tg)が高いので、薄膜を成膜した場合に薄膜の安定性が高いことをも見出した。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[13]の構成を有する。
[1]一般式(1)で示されるイミダゾール化合物。
[1]一般式(1)で示されるイミダゾール化合物。
(式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R1、R2、R3及びR4のうち少なくとも1つは、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基である。)
[2]前記一般式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R3及びR4のうち少なくとも1つが、下記一般式(8)で示される基である前記[1]に記載のイミダゾール化合物。
(式(8)中、Xは不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表し、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。)
[3]一般式(2)で示される前記[1]又は[2]に記載のイミダゾール化合物。
(式(2)中、Xは不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表し、R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表し、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。なお、複数あるX及びR5〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。)
[4]一般式(3)で示される前記[1]に記載のイミダゾール化合物。
(式(3)中、Xは不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表し、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表し、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。)
[5]一般式(4)で示される前記[1]に記載のイミダゾール化合物。
(式(4)中、Xは不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表し、R1、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表し、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。)
[6]一般式(7)で示される前記[1]に記載のイミダゾール化合物。
(式(7)中、Aは不飽和炭化水素鎖又は芳香族鎖を表し、Xは不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表し、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。なお、複数あるX及びR3〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。)
[7]前記[1]〜[6]のいずれか1つに記載のイミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料。
[8]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を含有する発光素子。
[9]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を含有する層を陰極と陽極の間に有する発光素子。
[10]前記[7]に記載の電子デバイス用材料をホスト材料として含有する発光素子。
[11]前記[8]〜[10]のいずれか1つに記載の発光素子を含む電子デバイス。
[12]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を基板上に塗布し、成膜する工程を有する電子デバイスの製造方法。
[13]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を基板上に蒸着し、成膜する工程を有する電子デバイスの製造方法。
[8]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を含有する発光素子。
[9]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を含有する層を陰極と陽極の間に有する発光素子。
[10]前記[7]に記載の電子デバイス用材料をホスト材料として含有する発光素子。
[11]前記[8]〜[10]のいずれか1つに記載の発光素子を含む電子デバイス。
[12]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を基板上に塗布し、成膜する工程を有する電子デバイスの製造方法。
[13]前記[7]に記載の電子デバイス用材料を基板上に蒸着し、成膜する工程を有する電子デバイスの製造方法。
本発明の新規イミダゾール化合物は、ガラス転移点(Tg)が高いので、薄膜を成膜した場合に薄膜の安定性が高い。したがって、本発明の新規イミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料を用いて、例えば発光素子に適用した場合、発光効率が向上し、発光素子が長寿命化され、かかる発光素子を含む、ディスプレイ装置などの電子デバイスも長寿命化されるという効果が得られる。
本発明の電子デバイス用材料をホスト材料として用いることによって、安定で高い量子効率の発光素子を得ることができる。
また、本発明のイミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料は優れた成膜性を有していることから、溶液塗布、蒸着、溶融塗布法による成膜が可能となる。特に、ホスト材料として、さらに燐光ドーパントのホスト材料として、従来は難しかった溶液塗布、蒸着、溶融塗布法による発光層の成膜が可能となる。
本発明の電子デバイス用材料をホスト材料として用いることによって、安定で高い量子効率の発光素子を得ることができる。
また、本発明のイミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料は優れた成膜性を有していることから、溶液塗布、蒸着、溶融塗布法による成膜が可能となる。特に、ホスト材料として、さらに燐光ドーパントのホスト材料として、従来は難しかった溶液塗布、蒸着、溶融塗布法による発光層の成膜が可能となる。
以下に、本発明を詳細に述べる。
本発明のイミダゾール化合物は、下記一般式(1)で示されるものである。
本発明のイミダゾール化合物は、下記一般式(1)で示されるものである。
一般式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表す。
一般式(1)において、R1、R2、R3及びR4のうち少なくとも1つは、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基である。ジベンゾチオフェニル基の4位で直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結していることが好ましい。
一般式(1)において、R1、R2、R3及びR4のうち少なくとも1つは、直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結したジベンゾチオフェニル基である。ジベンゾチオフェニル基の4位で直接結合するか、又は共役構造を有する結合鎖を介して連結していることが好ましい。
一般式(1)中、R1、R2、R3及びR4が示すジベンゾチオフェニル基は、イミダゾール環に直接結合していてもよく、あるいは共役構造を有する結合鎖を介して連結していてもよい。共役構造を有する結合鎖としては、例えば、後述する一般式(2)〜(7)におけるXや一般式(7)におけるAが挙げられる。
また、一般式(1)中、R1、R2、R3及びR4が示すジベンゾチオフェニル基は、置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、後述する一般式(2)〜(7)のR5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11が示す基が挙げられる。
また、一般式(1)中、R1、R2、R3及びR4が示すジベンゾチオフェニル基は、置換基を有していてもよい。かかる置換基としては、後述する一般式(2)〜(7)のR5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11が示す基が挙げられる。
一般式(1)で示されるイミダゾール化合物において、R1及びR2が、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R3及びR4のうち少なくとも1つが、下記一般式(8)で示される基であるイミダゾール化合物が好ましい。
(式(8)中、Xは不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表し、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。)
構造式(8)中、Xが示す不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖としては、後述する一般式(2)〜(7)におけるXが挙げられる。また、R5〜R11が示す炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基及び炭素数1〜6のフッ化アルキル基としては、後述する一般式(2)〜(7)に示す基が挙げられる。
構造式(8)中のR5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。また、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、イミダゾール環を基本骨格とする構造に付随するジベンゾチオフェン基の置換基であり、悪影響を与えない範囲で、任意の置換基を有していてもよい。好ましくはそれぞれ独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基である。
上記一般式(1)で示されるイミダゾール化合物の具体例として、例えば、下記式(2)〜(7)に示される化合物を挙げることができる。
一般式(2)〜(7)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表す。
R1、R2、R3及びR4が示す炭素数1〜10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜8、特に好ましくは炭素数1〜6、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。
上記炭素数1〜10のアルキル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、アミノ基、芳香族炭化水素基を有するアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基など)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など)、フェニル基、多環芳香族炭化水素基などが挙げられる。上記の芳香族炭化水素基、フェニル基、及び多環芳香族炭化水素基は、アミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を有していてもよい。
上記炭素数1〜10のアルキル基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、アミノ基、芳香族炭化水素基を有するアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基など)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など)、フェニル基、多環芳香族炭化水素基などが挙げられる。上記の芳香族炭化水素基、フェニル基、及び多環芳香族炭化水素基は、アミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を有していてもよい。
R1、R2、R3及びR4が示す芳香族炭化水素基はフェニル基、多環芳香族炭化水素基又はビフェニル基を表し、その炭素数は通常6〜20、より好ましくは6〜18、特に好ましくは炭素数6〜16、殊に好ましくは炭素数6〜12である。
上記多環芳香族炭化水素基としては、好ましくは炭素数9〜20、より好ましくは炭素数10〜18、特に好ましくは炭素数10〜16の多環芳香族炭化水素基が挙げられる。
例えば、ペンタレニル基、インデニル基、アズレニル基、ナフチル基等の炭素縮合二環系、インダセニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、フルオレニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基等の炭素縮合三環系、ピレニル基、クリセニル基等の炭素縮合四環系、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基等の炭素縮合五環系などが挙げられる。好ましくは炭素縮合二〜四環系であり、特に好ましくは炭素縮合二〜三環系である。
好ましくは炭素数10〜18の炭素縮合二〜四環系であり、特に好ましくは炭素数10〜16の炭素縮合二〜三環系である。
例えば、ペンタレニル基、インデニル基、アズレニル基、ナフチル基等の炭素縮合二環系、インダセニル基、ビフェニレニル基、アセナフチレニル基、フルオレニル基、フェナレニル基、フェナントリル基、アントラセニル基等の炭素縮合三環系、ピレニル基、クリセニル基等の炭素縮合四環系、ペリレニル基、ペンタフェニル基、ペンタセニル基等の炭素縮合五環系などが挙げられる。好ましくは炭素縮合二〜四環系であり、特に好ましくは炭素縮合二〜三環系である。
好ましくは炭素数10〜18の炭素縮合二〜四環系であり、特に好ましくは炭素数10〜16の炭素縮合二〜三環系である。
R1、R2、R3及びR4が示すフェニル基、多環芳香族炭化水素基及びビフェニル基等の芳香族炭化水素基は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、アミノ基、芳香族炭化水素基を有するアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などが挙げられる。さらに芳香族炭化水素基はアミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を有していてもよい。)、フッ化アルキル基(例えば、炭素数1〜6のフッ化アルキル基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基など)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など)などが挙げられる。
一般式(2)〜(7)におけるXは、共役構造を有し、分子の共役を保持することができる結合鎖である。通常、不飽和炭化水素鎖又は芳香族炭化水素鎖を表す。
不飽和炭化水素鎖としては、二重結合、三重結合により共役系が延びた炭素数1〜6の不飽和炭化水素鎖が挙げられ、具体的には、例えば、ビニレン、プロペニレン、テトラメチレン、1,2−ジメチルエチレン、エチニレン、1,3−ブタジイニレンなどが挙げられる。
芳香族炭化水素鎖としては、例えばベンゼンから誘導される2価鎖(以下、フェニル鎖と称することがある)、多環芳香族炭化水素から誘導される2価鎖(以下、多環芳香族炭化水素鎖と称することがある)、ビフェニルから誘導される2価鎖(例えば、4,4’−ビフェニリレンなど)(以下、ビフェニル鎖と称することがある)などが挙げられる。芳香族炭化水素鎖の炭素数は通常6〜20であり、好ましくは6〜18であり、特に好ましくは6〜12である。
Xは、これらの不飽和炭化水素鎖及び芳香族炭化水素鎖から選ばれた2種以上の鎖が組み合わせられることにより連結された連結鎖であってもよい。
不飽和炭化水素鎖としては、二重結合、三重結合により共役系が延びた炭素数1〜6の不飽和炭化水素鎖が挙げられ、具体的には、例えば、ビニレン、プロペニレン、テトラメチレン、1,2−ジメチルエチレン、エチニレン、1,3−ブタジイニレンなどが挙げられる。
芳香族炭化水素鎖としては、例えばベンゼンから誘導される2価鎖(以下、フェニル鎖と称することがある)、多環芳香族炭化水素から誘導される2価鎖(以下、多環芳香族炭化水素鎖と称することがある)、ビフェニルから誘導される2価鎖(例えば、4,4’−ビフェニリレンなど)(以下、ビフェニル鎖と称することがある)などが挙げられる。芳香族炭化水素鎖の炭素数は通常6〜20であり、好ましくは6〜18であり、特に好ましくは6〜12である。
Xは、これらの不飽和炭化水素鎖及び芳香族炭化水素鎖から選ばれた2種以上の鎖が組み合わせられることにより連結された連結鎖であってもよい。
Xが示す不飽和炭化水素鎖及び芳香族炭化水素鎖は置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、アミノ基、芳香族炭化水素基を有するアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などが挙げられる。さらに芳香族炭化水素基はアミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を有していてもよい。)、フッ化アルキル基(例えば、炭素数1〜6のフッ化アルキル基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基など)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など)などが挙げられる。
一般式(2)〜(7)中のXは、好ましくは芳香族炭化水素鎖であり、より好ましくは炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖であり、さらに好ましくはフェニル鎖、ビフェニル鎖であり、特に好ましくはフェニル鎖である。最も好ましくは結合鎖をメタ位もしくはパラ位に有するフェニル鎖である。
一般式(7)におけるAは、Xと同様に、共役構造を有し、分子の共役を保持することができる結合鎖を表す。かかる結合鎖としては、不飽和炭化水素鎖、及び芳香族炭化水素鎖、複素芳香族鎖などの芳香族鎖が挙げられ、これら不飽和炭化水素鎖、芳香族鎖から選ばれた2種以上の鎖が組み合わせられることにより連結された連結鎖であってもよい。
不飽和炭化水素鎖及び芳香族炭化水素鎖としては上記Xと同様である。
複素芳香族鎖としては、例えば、イミダゾール、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン等から誘導される2価鎖が挙げられる。この結合鎖Aにおける不飽和炭化水素鎖、及び芳香族炭化水素鎖、複素芳香族鎖などの芳香族鎖は、置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、アミノ基、芳香族炭化水素基を有するアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などが挙げられる。さらに芳香族炭化水素基はアミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を有していてもよい。)、フッ化アルキル基(例えば、炭素数1〜6のフッ化アルキル基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基など)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など)などが挙げられる。
不飽和炭化水素鎖及び芳香族炭化水素鎖としては上記Xと同様である。
複素芳香族鎖としては、例えば、イミダゾール、フラン、チオフェン、ピロール、ピリジン等から誘導される2価鎖が挙げられる。この結合鎖Aにおける不飽和炭化水素鎖、及び芳香族炭化水素鎖、複素芳香族鎖などの芳香族鎖は、置換基を有していてもよく、かかる置換基としては、例えば、アミノ基、芳香族炭化水素基を有するアミノ基(例えば、ジフェニルアミノ基、ジナフチルアミノ基などが挙げられる。さらに芳香族炭化水素基はアミノ基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基を有していてもよい。)、フッ化アルキル基(例えば、炭素数1〜6のフッ化アルキル基)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子など)、ニトロ基、シアノ基、炭素数1〜6のアルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基など)、炭素数1〜6のアルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基など)などが挙げられる。
一般式(7)中のAは、好ましくは芳香族鎖であり、より好ましくは炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖であり、さらに好ましくはフェニル鎖、ビフェニル鎖であり、特に好ましくはフェニル鎖である。最も好ましくは結合鎖をメタ位もしくはパラ位に有するフェニル鎖である。
一般式(2)〜(7)中のR5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、ジベンゾチオフェニル基が有する置換基を示すものであり、それぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、フェニル基、多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基、炭素数1〜6のフッ化アルキル基、ハロゲン原子、ニトロ基、シアノ基又はカルバゾール基を表す。
炭素数1〜6のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、アミル基、イソアミル基、tert−アミル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜3のアルキル基である。
炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜3のアルコキシ基である。
炭素数1〜6のフッ化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル等が挙げられる。
多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基としては、例えば、ジナフチルアミノ基、ジアントラセニル基などが挙げられる。
炭素数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基などが挙げられ、好ましくは炭素数1〜3のアルコキシ基である。
炭素数1〜6のフッ化アルキル基としては、例えば、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル等が挙げられる。
多環芳香族炭化水素基を有するアミノ基としては、例えば、ジナフチルアミノ基、ジアントラセニル基などが挙げられる。
一般式(2)〜(7)中のR5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ縮環して5員環もしくは6員環を形成していてもよい。また、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、イミダゾール環を基本骨格とする構造に付随するジベンゾチオフェン基の置換基であり、悪影響を与えない範囲で、任意の置換基を有していてもよい。
好ましくはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基である。
好ましくはそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜6のアルキル基である。
なお、一般式(2)及び(7)において、複数あるX及びR3〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよい。
本発明のイミダゾール化合物である一般式(1)に示されるイミダゾール化合物は、イミダゾール骨格をベースとし、イミダゾールの1,2,4,5位に置換基として特定のジベンゾチオフェニル基を含むものである。これにより、イミダゾール環の置換基による立体障害のために分子全体の平面性が崩れることで結晶性が低くなり、製膜後の薄膜の安定性が増すことなどの理由で、本発明特有の効果が得られると推測される。
一般式(1)中のR1は、好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基及び炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜16の芳香族炭化水素基である。なお、かかる芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、好ましくはフッ素、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基及びジフェニルアミノ基である。
一般式(1)中のR2は、好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基及び炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜16の芳香族炭化水素基である。なお、かかる芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、フッ素、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基及びジフェニルアミノ基が好ましい。
一般式(1)中のR3は、好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基及び炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜16の芳香族炭化水素基であり、さらに好ましくはフェニル基及びビフェニル基である。かかる芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、フッ素、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基及びジフェニルアミノ基が好ましい。
一般式(1)中のR4は、好ましくは、炭素数1〜8のアルキル基及び炭素数6〜20の芳香族炭化水素基であり、より好ましくは、炭素数1〜4のアルキル基及び炭素数6〜16の芳香族炭化水素基であり、さらに好ましくはフェニル基及びビフェニル基である。かかる芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、フッ素、トリフルオロメチル基、シアノ基、炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のアルコキシ基及びジフェニルアミノ基が好ましい。
なお、一般式(2)で示されるイミダゾール化合物は、イミダゾール環における4位と5位に特定のジベンゾチオフェニル基を含み、イミダゾール環の1位と2位に特定の官能基を有するものである。
一般式(2)で示されるイミダゾール化合物において、4位と5位にそれぞれ複数あるX及びR5〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよいが、好ましくはイミダゾール環における4位と5位の置換基が対称構造である。すなわち、複数あるX、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11がそれぞれ同一であることが好ましい。
一般式(2)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Xが芳香族炭化水素鎖を表し、R1及びR2は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Xが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R1は炭素数1〜10のアルキル基を表し、R2は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
一般式(2)で示されるイミダゾール化合物において、4位と5位にそれぞれ複数あるX及びR5〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよいが、好ましくはイミダゾール環における4位と5位の置換基が対称構造である。すなわち、複数あるX、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11がそれぞれ同一であることが好ましい。
一般式(2)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Xが芳香族炭化水素鎖を表し、R1及びR2は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Xが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R1は炭素数1〜10のアルキル基を表し、R2は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
なお、一般式(3)で示されるイミダゾール化合物は、イミダゾール環における1位に特定のジベンゾチオフェニル基を含み、イミダゾール環の2,4及び5位に特定の官能基を有するものである。
一般式(3)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Xが芳香族炭化水素鎖を表し、R2は炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Xが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R2は炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらには、2,4及び5位のR2、R3及びR4がそれぞれ同一であることが好ましい。
一般式(3)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Xが芳香族炭化水素鎖を表し、R2は炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Xが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R2は炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらには、2,4及び5位のR2、R3及びR4がそれぞれ同一であることが好ましい。
なお、一般式(4)で示されるイミダゾール化合物は、イミダゾール環における2位に特定のジベンゾチオフェニル基を含み、イミダゾール環の1,4及び5位に特定の官能基を有するものである。
一般式(4)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Xは芳香族炭化水素鎖を表し、R1、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Xは炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R1、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらには、1,4及び5位のR2、R3及びR4がそれぞれ同一であることが好ましい。
一般式(4)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Xは芳香族炭化水素鎖を表し、R1、R3及びR4は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Xは炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R1、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらには、1,4及び5位のR2、R3及びR4がそれぞれ同一であることが好ましい。
なお、一般式(7)で示されるイミダゾール化合物は、イミダゾール環における1位に特定のジベンゾチオフェニル基を含み、4位と5位に特定の官能基を有するイミダゾール環が、2位の位置で結合鎖を介して結合した化合物である。
一般式(7)で示されるイミダゾール化合物において、複数あるX及びR5〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよいが、結合鎖Aを中心に対称構造であることが好ましい。すなわち、複数あるX、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11がそれぞれ同一であることが好ましい。
一般式(7)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Aが芳香族炭化水素鎖を表し、Xが芳香族炭化水素鎖を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Aが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、Xが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
一般式(7)で示されるイミダゾール化合物において、複数あるX及びR5〜R11は、それぞれ互いに同一であっても異なっていてもよいが、結合鎖Aを中心に対称構造であることが好ましい。すなわち、複数あるX、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11がそれぞれ同一であることが好ましい。
一般式(7)で示されるイミダゾール化合物として好ましくは、Aが芳香族炭化水素鎖を表し、Xが芳香族炭化水素鎖を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
さらに好ましくは、Aが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、Xが炭素数6〜20の芳香族炭化水素鎖を表し、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜12の芳香族炭化水素基を表し、R5、R6、R7、R8、R9、R10及びR11は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表すイミダゾール化合物である。
本発明の一般式(1)〜(7)で示されるイミダゾール化合物は、ガラス転移点が高いため、熱安定性に優れた発光素子として、更には電子デバイスとして好適に用いることができる。
かかる化合物のガラス転移点(Tg)は、通常100℃以上である。発光素子の発光層として、特にはホスト材料として用いる際にアモルファス状態であることが好ましいため、かかるガラス転移点は高いもしくはピークが無いことが好ましい。後述する多様な製造方法を採用することができる点で、好ましくはガラス転移点(Tg)が、85℃以上、より好ましくは90℃以上、特に好ましくは100℃以上である。また、融点(Tm)は通常130℃〜400℃であり、好ましくは150〜380℃であり、特に好ましくは180〜350℃である。
かかる化合物のガラス転移点(Tg)は、通常100℃以上である。発光素子の発光層として、特にはホスト材料として用いる際にアモルファス状態であることが好ましいため、かかるガラス転移点は高いもしくはピークが無いことが好ましい。後述する多様な製造方法を採用することができる点で、好ましくはガラス転移点(Tg)が、85℃以上、より好ましくは90℃以上、特に好ましくは100℃以上である。また、融点(Tm)は通常130℃〜400℃であり、好ましくは150〜380℃であり、特に好ましくは180〜350℃である。
また、本発明の一般式(1)〜(7)で示されるイミダゾール化合物の分解温度(Td)は、通常280℃超であり、好ましくは290℃以上である。かかる温度が高いことで、蒸着法など高温状態に晒される方法に適用することが可能である。
一般式(1)〜(7)で示されるイミダゾール化合物は、例えばJ.Org.Chem,1937,2,319等に記載の公知一般の方法により製造することができる。さらに、イミダゾール化合物の置換基については、鈴木カップリング、薗頭カップリング等、公知の反応方法を用いて導入することが可能である。
本発明の一般式(1)〜(7)で示されるイミダゾール化合物は電子デバイス用材料として発光素子や有機薄膜太陽電池等に好適に用いることができる。
詳細には、例えば、有機ELディスプレイや有機EL照明などに用いる発光ダイオードなどの発光素子の発光層に含まれるホスト材料として好適に用いることができる。
本発明の電子デバイス用材料は、本発明の新規イミダゾール化合物を通常1〜100重量%にて含むものである。目的とする用途により、公知の溶媒、他の発光材料、他のホスト材料、添加剤等を0〜99重量%含有していてもよい。
本発明の電子デバイスは、発光素子を含み、例えば、陰極及び陽極と、これら各極間に介在する発光層とを有する発光素子を含む。かかる発光素子としては、例えば、有機EL素子が挙げられる。有機EL素子では、陽極から正孔が、陰極から電子が発光層に注入され、それらが発光層中で再結合することにより励起子が生成し、これが失活する際に発光する。この有機EL素子は、発光光源、照明装置、表示デバイスなどの電子デバイスに応用できる。
なお、有機EL素子の陰極、陽極、及び発光層を構成するその他の材料などは、公知のものから適宜選択して用いることができる。また、上記素子は、陰極と発光層との間に電子輸送材料を含む電子輸送層を備えていてもよく、陽極と有機薄膜層との間に正孔輸送材料を含む正孔輸送層を備えていてもよい。これらの電子輸送材料や正孔輸送材料も公知の材料を適宜用いることができる。
なお、有機EL素子の陰極、陽極、及び発光層を構成するその他の材料などは、公知のものから適宜選択して用いることができる。また、上記素子は、陰極と発光層との間に電子輸送材料を含む電子輸送層を備えていてもよく、陽極と有機薄膜層との間に正孔輸送材料を含む正孔輸送層を備えていてもよい。これらの電子輸送材料や正孔輸送材料も公知の材料を適宜用いることができる。
本発明のイミダゾール化合物は、電子デバイス用材料として発光層に含有される発光材料(ドーパント材料)やホスト材料として好適に用いることができる。
2種以上の化合物で構成される発光層中において、混合比(重量比)の最も低い化合物が発光材料であり、混合比(重量比)の最も高い化合物がホスト材料である。例えば、発光層が化合物A、化合物Bの2種から構成され、その混合比がA:B=10:90であれば、化合物Aが発光材料化合物であり、化合物Bがホスト化合物である。さらに、発光層が化合物A、化合物B及び化合物Cの3種から構成され、その混合比がA:B:C=5:10:85であれば、化合物Aが発光材料化合物であり、化合物Cがホスト化合物である。
本発明のイミダゾール化合物を発光材料に用いる場合、キャリア輸送、注入材料、キャリアブロック材料として正孔輸送材料や電子輸送材料に適用することも可能である。
2種以上の化合物で構成される発光層中において、混合比(重量比)の最も低い化合物が発光材料であり、混合比(重量比)の最も高い化合物がホスト材料である。例えば、発光層が化合物A、化合物Bの2種から構成され、その混合比がA:B=10:90であれば、化合物Aが発光材料化合物であり、化合物Bがホスト化合物である。さらに、発光層が化合物A、化合物B及び化合物Cの3種から構成され、その混合比がA:B:C=5:10:85であれば、化合物Aが発光材料化合物であり、化合物Cがホスト化合物である。
本発明のイミダゾール化合物を発光材料に用いる場合、キャリア輸送、注入材料、キャリアブロック材料として正孔輸送材料や電子輸送材料に適用することも可能である。
また、かかる電子デバイス用材料は、本発明の新規イミダゾール化合物を含有するので、溶液塗布、溶融塗布等の塗布法や蒸着法により基板上に薄膜を成膜し発光素子を製造することが可能である。
例えば、本発明の電子デバイス用材料を用いて発光素子の発光層を成膜する方法としては、該電子デバイス用材料の溶液を基板上に塗布する又は該電子デバイス用材料を溶融させて基板上に塗布するなどの塗布方法、該電子デバイス用材料を基板上に蒸着する方法などが挙げられる。
例えば、本発明の電子デバイス用材料を用いて発光素子の発光層を成膜する方法としては、該電子デバイス用材料の溶液を基板上に塗布する又は該電子デバイス用材料を溶融させて基板上に塗布するなどの塗布方法、該電子デバイス用材料を基板上に蒸着する方法などが挙げられる。
かかる基板としては、一般的に電子デバイスに用いられる公知の基板が挙げられ、ガラス、水晶、サファイア、シリコン、炭化ケイ素、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルスルフォン、ポリイミド、シクロオレフィン系ポリマー及びポリカーボネイトなどが挙げられる。
かかる基板は、ITO等の透明導電層を有していてもよい。
かかる基板は、ITO等の透明導電層を有していてもよい。
本発明の電子デバイス用材料の溶液を基板上に塗布する方法としては、スピンコート法、キャスト法、インクジェット法、印刷法などが挙げられる。電子デバイス用材料の溶液に用いられる溶剤としては、例えば、トルエン、キシレンなどの芳香族化合物、1,2−ジクロロエタン、クロロベンゼンなどの含ハロゲン溶剤、エチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶剤、酢酸エチルなどの脂肪族エステル、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミド系溶剤、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
電子デバイス用材料の溶液を基板や他の層の上に塗布した後、必要に応じて、加熱乾燥や減圧乾燥などを行って溶剤を除去することによって、発光層が成膜される。
電子デバイス用材料の溶液を基板や他の層の上に塗布した後、必要に応じて、加熱乾燥や減圧乾燥などを行って溶剤を除去することによって、発光層が成膜される。
本発明の電子デバイス用材料を基板上に蒸着する方法としては、例えばシグマアルドリッチ「材料科学の基礎」Vol.1,No.1記載の公知一般の蒸着法を適用することができる。
また、本発明の電子デバイス用材料を基板上に溶融塗布する方法としては、一般的な溶融コーティング法を適用することができる。
また、本発明の電子デバイス用材料を基板上に溶融塗布する方法としては、一般的な溶融コーティング法を適用することができる。
以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
実施例で得られた化合物は、それぞれ融点(mp)、赤外分光法(IR)、核磁気共鳴法(1H NMR、13C NMR)、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI)と飛行時間型(TOF)重量分析計(MS)を用いて同定した。実施例にて採用した分析条件等を実施例中に記載した。
実施例で得られた化合物は、それぞれ融点(mp)、赤外分光法(IR)、核磁気共鳴法(1H NMR、13C NMR)、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI)と飛行時間型(TOF)重量分析計(MS)を用いて同定した。実施例にて採用した分析条件等を実施例中に記載した。
〔参考例1〕
4−ジベンゾチオフェンボロン酸の合成
窒素雰囲気下、−70℃にてジベンゾチフェン(5.0g)の乾燥THF(100mL)溶液に1.57Mブチルリチウムヘキサン溶液(19.0mL)を10分かけて滴下した。溶液を室温まで昇温して4時間攪拌後、再び−60℃まで冷却し、ホウ酸トリメチル(10.0mL)を一気に加えた。反応混合物を室温まで昇温後、10%酢酸水溶液(20mL)とジエチルエーテル(100mL)を加えて2時間攪拌した。有機層を水(50mL)で3回洗浄した後、10%水酸化ナトリウム水溶液(40mL)で5回抽出した。抽出液を酢酸で中和し、析出した無色沈殿を濾取して水(100mL)で洗浄後、アセトン−水より再結晶を行い、下記に示す4−ジベンゾチオフェンボロン酸を無色針状晶として5.3g(収率85%)得た。
4−ジベンゾチオフェンボロン酸の合成
窒素雰囲気下、−70℃にてジベンゾチフェン(5.0g)の乾燥THF(100mL)溶液に1.57Mブチルリチウムヘキサン溶液(19.0mL)を10分かけて滴下した。溶液を室温まで昇温して4時間攪拌後、再び−60℃まで冷却し、ホウ酸トリメチル(10.0mL)を一気に加えた。反応混合物を室温まで昇温後、10%酢酸水溶液(20mL)とジエチルエーテル(100mL)を加えて2時間攪拌した。有機層を水(50mL)で3回洗浄した後、10%水酸化ナトリウム水溶液(40mL)で5回抽出した。抽出液を酢酸で中和し、析出した無色沈殿を濾取して水(100mL)で洗浄後、アセトン−水より再結晶を行い、下記に示す4−ジベンゾチオフェンボロン酸を無色針状晶として5.3g(収率85%)得た。
〔参考例2〕
4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾールの合成
酢酸(40ml)に、酢酸アンモニウム(1.27g)、ベンズアルデヒド(0.41g)及び4,4’−ジブロモベンジル(1.10g)を加え、24時間加熱還流した。反応終了後、反応混合物に水(60ml)を加え、析出した沈殿物をろ取し、これを水(150ml)で3回洗浄した。得られた固体をTHFに溶かした後、減圧下濃縮して得られた固体をベンゼン(80ml)で洗浄し白色固体を得た。これをTHF−ベンゼン(1:1)混合溶媒で再結晶し、無色針状晶として下記に示す4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール(1.09g、収率80%)を得た。
4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾールの合成
酢酸(40ml)に、酢酸アンモニウム(1.27g)、ベンズアルデヒド(0.41g)及び4,4’−ジブロモベンジル(1.10g)を加え、24時間加熱還流した。反応終了後、反応混合物に水(60ml)を加え、析出した沈殿物をろ取し、これを水(150ml)で3回洗浄した。得られた固体をTHFに溶かした後、減圧下濃縮して得られた固体をベンゼン(80ml)で洗浄し白色固体を得た。これをTHF−ベンゼン(1:1)混合溶媒で再結晶し、無色針状晶として下記に示す4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール(1.09g、収率80%)を得た。
〔参考例3〕
4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾールの合成
アルゴン気流下、DMF(6ml)の溶液に炭酸カリウム(1.66g)及び4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール(1.36g)を加え室温で30分間攪拌し、ヨウ化メチル(0.85g)を加え同温で30分間撹拌した。反応終了後に水(120ml)を加え、析出した沈殿物を濾取すると白色固体が得られた。これをアセトニトリルから再結晶し、下記に示す4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾール(1.18g、収率84%)を得た。
4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾールの合成
アルゴン気流下、DMF(6ml)の溶液に炭酸カリウム(1.66g)及び4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−2−フェニル−1H−イミダゾール(1.36g)を加え室温で30分間攪拌し、ヨウ化メチル(0.85g)を加え同温で30分間撹拌した。反応終了後に水(120ml)を加え、析出した沈殿物を濾取すると白色固体が得られた。これをアセトニトリルから再結晶し、下記に示す4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾール(1.18g、収率84%)を得た。
〔参考例4〕
1−(4−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
ベンズアルデヒド(0.54g)と4−ブロモアニリン(0.86g)に酢酸(5mL)を加えて10分間加熱還流後、ベンジル(1.05g)と酢酸アンモニウム(0.39g)を加えて更に3時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、メタノール(50mL)を加えて室温で2時間静置した。析出した無色粉末を濾取し、メタノール(20mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1−(4−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.83g、収率81%)を得た。
1−(4−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
ベンズアルデヒド(0.54g)と4−ブロモアニリン(0.86g)に酢酸(5mL)を加えて10分間加熱還流後、ベンジル(1.05g)と酢酸アンモニウム(0.39g)を加えて更に3時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、メタノール(50mL)を加えて室温で2時間静置した。析出した無色粉末を濾取し、メタノール(20mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1−(4−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.83g、収率81%)を得た。
〔参考例5〕
1−(3−ブロモフェニル)―2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
ベンズアルデヒド(1.06g)と3−ブロモアニリン(1.72g)酢酸(10mL)を加えて10分間加熱還流後、ベンジル(2.10g)と酢酸アンモニウム(770mg)を加えて更に4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、メタノール(50mL)を加えて室温で2時間静置した。析出した無色粉末を濾取し、メタノール(20mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1−(3−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(3.45g、収率76%)を得た。
1−(3−ブロモフェニル)―2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
ベンズアルデヒド(1.06g)と3−ブロモアニリン(1.72g)酢酸(10mL)を加えて10分間加熱還流後、ベンジル(2.10g)と酢酸アンモニウム(770mg)を加えて更に4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、メタノール(50mL)を加えて室温で2時間静置した。析出した無色粉末を濾取し、メタノール(20mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1−(3−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(3.45g、収率76%)を得た。
〔参考例6〕
1,3−ビス[1−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
イソフタルアルデヒド(0.34g)と4−ブロモアニリン(0.86g)に酢酸(5mL)を加えて15分間加熱還流後、ベンジル(1.05g)と酢酸アンモニウム(0.39g)を加えて更に3時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、エタノール(20mL)を加えると直ちに無色粉末が析出した。これを濾取してエタノール(50mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.65g、収率80%)を得た。
1,3−ビス[1−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
イソフタルアルデヒド(0.34g)と4−ブロモアニリン(0.86g)に酢酸(5mL)を加えて15分間加熱還流後、ベンジル(1.05g)と酢酸アンモニウム(0.39g)を加えて更に3時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、エタノール(20mL)を加えると直ちに無色粉末が析出した。これを濾取してエタノール(50mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.65g、収率80%)を得た。
〔参考例7〕
1,3−ビス[1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
イソフタルアルデヒド(0.67g)と3−ブロモアニリン(1.72g)に酢酸(10mL)を加えて15分間加熱還流後、ベンジル(2.10g)と酢酸アンモニウム(0.77g)を加えて更に3時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、エタノール(40mL)を加えると直ちに無色粉末が析出した。これを濾取してエタノール(50mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(3.50g、収率85%)を得た。
1,3−ビス[1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
イソフタルアルデヒド(0.67g)と3−ブロモアニリン(1.72g)に酢酸(10mL)を加えて15分間加熱還流後、ベンジル(2.10g)と酢酸アンモニウム(0.77g)を加えて更に3時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、エタノール(40mL)を加えると直ちに無色粉末が析出した。これを濾取してエタノール(50mL)で洗浄し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(3.50g、収率85%)を得た。
〔参考例8〕
1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾールの合成
3―ブロモアニリン(1.72g)とパラアセトアルデヒド(0.45g)に酢酸(10mL)を加えて100℃で30分間撹拌後、ベンジル(2.10g)と酢酸アンモニウム(0.77g) を加えて更に6時間撹拌した。反応混合物を水(50mL)に注ぎ、2M炭酸ナトリウム水溶液を加えて中和後にジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮して得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付し、クロロホルム溶出分より無色粉末として下記に示す1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾール(2.53g、収率65%)を得た。
1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾールの合成
3―ブロモアニリン(1.72g)とパラアセトアルデヒド(0.45g)に酢酸(10mL)を加えて100℃で30分間撹拌後、ベンジル(2.10g)と酢酸アンモニウム(0.77g) を加えて更に6時間撹拌した。反応混合物を水(50mL)に注ぎ、2M炭酸ナトリウム水溶液を加えて中和後にジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥後、減圧濃縮して得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付し、クロロホルム溶出分より無色粉末として下記に示す1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾール(2.53g、収率65%)を得た。
〔参考例9〕
2−(4−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
4−ブロモベンズアルデヒド(5.55g)とアニリン(2.79g)に酢酸(30mL)を加えて30分間加熱還流した後、ベンジル(6.31g)と酢酸アンモニウム(2.31g)を加えて更に5時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、塩化メチレン(100mL)を加えて分液した後、有機層を水(50mL)で4回洗浄した。得られた有機層を減圧下濃縮し、得られた残渣をエタノールで洗浄後、乾燥し、下記に示す2−(4−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(9.47g、収率70%)を得た。
2−(4−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
4−ブロモベンズアルデヒド(5.55g)とアニリン(2.79g)に酢酸(30mL)を加えて30分間加熱還流した後、ベンジル(6.31g)と酢酸アンモニウム(2.31g)を加えて更に5時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、塩化メチレン(100mL)を加えて分液した後、有機層を水(50mL)で4回洗浄した。得られた有機層を減圧下濃縮し、得られた残渣をエタノールで洗浄後、乾燥し、下記に示す2−(4−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(9.47g、収率70%)を得た。
〔参考例10〕
2−(3−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
3−ブロモベンズアルデヒド(5.55g)アニリン(2.79g)に酢酸(30mL)を加えて30分間加熱還流した後、ベンジル(6.31g)と酢酸アンモニウム(2.31g)を加えて更に5時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、塩化メチレン(100mL)を加えて分液した後、有機層を水(50mL)で4回洗浄した。得られた有機層を減圧下濃縮し、得られた残渣をエタノールで洗浄後、乾燥し、下記に示す2−(3−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(6.83g、収率51%)を得た。
2−(3−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
3−ブロモベンズアルデヒド(5.55g)アニリン(2.79g)に酢酸(30mL)を加えて30分間加熱還流した後、ベンジル(6.31g)と酢酸アンモニウム(2.31g)を加えて更に5時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、塩化メチレン(100mL)を加えて分液した後、有機層を水(50mL)で4回洗浄した。得られた有機層を減圧下濃縮し、得られた残渣をエタノールで洗浄後、乾燥し、下記に示す2−(3−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(6.83g、収率51%)を得た。
〔実施例1〕
4,5−ビス(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾールの合成
窒素雰囲気下、4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾール(1.0g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(1.1g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(99mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷し、水(50mL)を加えてジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付した。ジクロロメタン溶出分より得られた無色固体をジクロロメタン−ヘキサンから再結晶し、無色粉末として下記に示す4,5−ビス(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾール(1.3g、収率86%)を得た。
4,5−ビス(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾールの合成
窒素雰囲気下、4,5−ビス(4−ブロモフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾール(1.0g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(1.1g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(99mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷し、水(50mL)を加えてジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付した。ジクロロメタン溶出分より得られた無色固体をジクロロメタン−ヘキサンから再結晶し、無色粉末として下記に示す4,5−ビス(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1−メチル−2−フェニルイミダゾール(1.3g、収率86%)を得た。
〔実施例2〕
1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
1−(4−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.56g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(51mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、3時間加熱還流した。反応混合物を水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(WN300)に付し、ジクロロメタン:メタノール=30:1(v/v)溶出分より無色粉末として下記に示す1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.03g、収率84%)を得た。
1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
1−(4−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.56g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(51mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、3時間加熱還流した。反応混合物を水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(WN300)に付し、ジクロロメタン:メタノール=30:1(v/v)溶出分より無色粉末として下記に示す1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.03g、収率84%)を得た。
〔実施例3〕
1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
1−(3−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.50g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.83g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(77mg)に、脱気したトルエン(10mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷し、有機層を分離して5N水酸化ナトリウム水溶液(10mL)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付し、ジクロロメタン:メタノール=20:1(v/v)溶出分より得られた無色固体をジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、下記に示す1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.55g、収率84%)を得た。
1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
1−(3−ブロモフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.50g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.83g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(77mg)に、脱気したトルエン(10mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷し、有機層を分離して5N水酸化ナトリウム水溶液(10mL)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付し、ジクロロメタン:メタノール=20:1(v/v)溶出分より得られた無色固体をジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、下記に示す1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−2,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.55g、収率84%)を得た。
〔実施例4〕
1,3−ビス[1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
窒素雰囲気下、1,3−ビス[1−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.61g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(56mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(15mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(WN300)に付した。ジクロロメタン:メタノール=20:1(v/v)溶出分より得られた無色固体を、ジクロロメタン−アセトンより再結晶し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.21g、収率97%)を得た。
1,3−ビス[1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
窒素雰囲気下、1,3−ビス[1−(4−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.61g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(56mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(15mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(WN300)に付した。ジクロロメタン:メタノール=20:1(v/v)溶出分より得られた無色固体を、ジクロロメタン−アセトンより再結晶し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.21g、収率97%)を得た。
〔実施例5〕
1,3−ビス[1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
窒素雰囲気下、1,3−ビス[1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.61g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(56mg)に、脱気したトルエン(5mL)、エタノール(2mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(5mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(15mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(WN300)に付した。クロロホルム溶出分より得られた無色固体をジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.20g、収率96%)を得た。
1,3−ビス[1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼンの合成
窒素雰囲気下、1,3−ビス[1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.61g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(56mg)に、脱気したトルエン(5mL)、エタノール(2mL)及び2M炭酸ナトリウム水溶液(5mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷後、水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(15mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルクロマトグラフィー(WN300)に付した。クロロホルム溶出分より得られた無色固体をジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、無色粉末として下記に示す1,3−ビス[1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル]ベンゼン(1.20g、収率96%)を得た。
〔実施例6〕
1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾールの合成
窒素雰囲気下、1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾール(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.65g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(59mg)に、脱気したトルエン(10mL)、エタノール(2mL)及び2M酸ナトリウム水溶液(5mL)を加え、5時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷して水(50mL)に注ぎ、トルエン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付し、クロロホルム溶出分より無色固体を得た。これをジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、無色粉末として下記に示す1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾール(0.99g、収率78%)を得た。
1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾールの合成
窒素雰囲気下、1−(3−ブロモフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾール(1.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.65g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(59mg)に、脱気したトルエン(10mL)、エタノール(2mL)及び2M酸ナトリウム水溶液(5mL)を加え、5時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷して水(50mL)に注ぎ、トルエン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(WN300)に付し、クロロホルム溶出分より無色固体を得た。これをジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、無色粉末として下記に示す1−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−4,5−ジフェニル−2−メチルイミダゾール(0.99g、収率78%)を得た。
〔実施例7〕
2−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
アルゴン雰囲気下、2−(4−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.50g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.83g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(77mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷して水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ジクロロメタン溶出分をジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、無色粉末として下記に示す2−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(0.92g、収率50%)を得た。
2−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
アルゴン雰囲気下、2−(4−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.50g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(0.83g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(77mg)に、脱気したトルエン(15mL)、エタノール(5mL)及び2M酸ナトリウム水溶液(10mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷して水(50mL)に注ぎ、ジクロロメタン(20mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ジクロロメタン溶出分をジクロロメタン−ヘキサンより再結晶し、無色粉末として下記に示す2−(4−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(0.92g、収率50%)を得た。
Colorless powder;m.p.238℃
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.11−7.31(m,13H),7.43−7.45(m,3H),7.51(t,J=7.6Hz,1H),7.58(d,J=8.4Hz,2H),7.62−7.66(m,4H),7.80−7.82(m,1H),8.11(dd,J=7.6Hz,1.2Hz,1H),8.14−8.16(m,1H)
13C NMR(400MHz,CDCl3)δ120.6,121.7,122.6,124.4,125.1,126.7,126.9,126.9,127.4,128.0,128.2,128.4,128.5,128.5,129.2,129.3,130.2,130.6,131.2,134.5,135.7,136.3,136.4,137.2,138.4,138.5,139.5,140.3,146.5.
MS m/z 555([MH]+)
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.11−7.31(m,13H),7.43−7.45(m,3H),7.51(t,J=7.6Hz,1H),7.58(d,J=8.4Hz,2H),7.62−7.66(m,4H),7.80−7.82(m,1H),8.11(dd,J=7.6Hz,1.2Hz,1H),8.14−8.16(m,1H)
13C NMR(400MHz,CDCl3)δ120.6,121.7,122.6,124.4,125.1,126.7,126.9,126.9,127.4,128.0,128.2,128.4,128.5,128.5,129.2,129.3,130.2,130.6,131.2,134.5,135.7,136.3,136.4,137.2,138.4,138.5,139.5,140.3,146.5.
MS m/z 555([MH]+)
〔実施例8〕
2−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
アルゴン雰囲気下、2−(3−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(2.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(1.11g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(102mg)に、脱気したトルエン(20mL)、エタノール(6.7mL)及び2M酸ナトリウム水溶液(13.3mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷して水(65mL)に注ぎ、ジクロロメタン(30mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ジクロロメタン溶出分をエタノールで洗浄、乾燥し、無色粉末として下記に示す2−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.00g、収率41%)を得た。
2−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾールの合成
アルゴン雰囲気下、2−(3−ブロモフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(2.00g)、4−ジベンゾチオフェンボロン酸(1.11g)及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)(102mg)に、脱気したトルエン(20mL)、エタノール(6.7mL)及び2M酸ナトリウム水溶液(13.3mL)を加え、4時間加熱還流した。反応混合物を室温まで放冷して水(65mL)に注ぎ、ジクロロメタン(30mL)で2回抽出した。抽出液を硫酸マグネシウムで乾燥して減圧濃縮し、得られた固体をシリカゲルカラムクロマトグラフィーに付し、ジクロロメタン溶出分をエタノールで洗浄、乾燥し、無色粉末として下記に示す2−(3−ジベンゾチオフェン−4−イルフェニル)−1,4,5−トリフェニルイミダゾール(1.00g、収率41%)を得た。
Colorless powder;m.p.222℃
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.10−7.31(m,14H),7.40−7.46(m,4H),7.58−7.63(m,3H),7.69(d,J=7.6Hz,1H),7.74(s,1H),7.77−7.79(m,1H),8.08(d,J=8.0Hz,1H),8.12−8.14(m,1H)
13C NMR(400MHz,CDCl3)δ120.5,121.7,122.6,124.4,125.0,126.7,126.8,127.0,127.4,128.1,128.1,128.2,128.3,128.4,128.6,128.7,129.1,129.4,130.7,131.1,131.2,131.2,134.5,135.8,136.1,136.4,137.2,138.5,138.5,139.6,140.4,146.7.
MS m/z 555([MH]+)
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.10−7.31(m,14H),7.40−7.46(m,4H),7.58−7.63(m,3H),7.69(d,J=7.6Hz,1H),7.74(s,1H),7.77−7.79(m,1H),8.08(d,J=8.0Hz,1H),8.12−8.14(m,1H)
13C NMR(400MHz,CDCl3)δ120.5,121.7,122.6,124.4,125.0,126.7,126.8,127.0,127.4,128.1,128.1,128.2,128.3,128.4,128.6,128.7,129.1,129.4,130.7,131.1,131.2,131.2,134.5,135.8,136.1,136.4,137.2,138.5,138.5,139.6,140.4,146.7.
MS m/z 555([MH]+)
〔比較例1〕
従来より一般に用いられている材料であるCBP(4,4’−N,N’−Dicarbazole−biphenyl)を用いた。
従来より一般に用いられている材料であるCBP(4,4’−N,N’−Dicarbazole−biphenyl)を用いた。
〔評価項目〕
(熱的特性測定)
実施例1の化合物のDSC測定により、融点(Tm)及びガラス転移温度(Tg)の測定を行った。まずサンプルを10℃/minで加熱し、吸熱融解を示すピークが得られた温度をTmとした。これを冷却固化させアモルファス状態とした後、再度加熱を行い、吸熱ピークが観測された温度をTgとした。また、実施例1の化合物のTGA(熱重量分析)を行なって分解温度(Td)を測定した。その結果を表1に表す。
(熱的特性測定)
実施例1の化合物のDSC測定により、融点(Tm)及びガラス転移温度(Tg)の測定を行った。まずサンプルを10℃/minで加熱し、吸熱融解を示すピークが得られた温度をTmとした。これを冷却固化させアモルファス状態とした後、再度加熱を行い、吸熱ピークが観測された温度をTgとした。また、実施例1の化合物のTGA(熱重量分析)を行なって分解温度(Td)を測定した。その結果を表1に表す。
実施例2〜8の化合物及び比較例1のCBPについて、実施例1の化合物と同様に、DSC及びTGAにより測定した。結果を表1に表す。
これらの結果から、本発明のイミダゾール化合物は、CBPと同等もしくはそれ以上のTgを有していることから、本発明のイミダゾール化合物を用いて有機EL素子などの発光素子を製造した際であってもCBPと同等もしくはそれ以上の熱安定性、素子寿命が期待できることが分かる。また、素子作成時においては、CBPよりもTdが高いことから、真空蒸着などにより成膜する際の加熱による化合物の劣化をより抑制できることが分かる。
〔実施例9〕
実施例3で合成したイミダゾール化合物の0.01g/mL、0.02g/mL及び0.03g/mLクロロベンゼン溶液を用いて、洗浄済ITO(酸化インジウムスズ)付ガラス基板に、1000〜2000rpmの回転数領域でスピンコートし、130℃で10分間アニーリングすることにより、結晶化は一切生じず、極めて均質な薄膜が得られた。触針式膜厚計(Veeco社製「Dektak150」)を用いて膜厚測定を行った結果、図1に示すとおり、回転数と材料濃度により25〜100nmの範囲で膜厚が制御可能であることが分かった。
実施例3で合成したイミダゾール化合物の0.01g/mL、0.02g/mL及び0.03g/mLクロロベンゼン溶液を用いて、洗浄済ITO(酸化インジウムスズ)付ガラス基板に、1000〜2000rpmの回転数領域でスピンコートし、130℃で10分間アニーリングすることにより、結晶化は一切生じず、極めて均質な薄膜が得られた。触針式膜厚計(Veeco社製「Dektak150」)を用いて膜厚測定を行った結果、図1に示すとおり、回転数と材料濃度により25〜100nmの範囲で膜厚が制御可能であることが分かった。
〔実施例10〕
実施例6で合成したイミダゾール化合物を用いて、実施例9と同様に成膜試験を行った。その結果、結晶化は一切生じず、極めて均質な薄膜が得られた。触針式膜厚計「Veeco社製「Dektak150」」を用いて膜厚測定を行った結果、図2に示すとおり、回転数と材料濃度により25〜100nmの範囲で膜厚が制御可能であることが分かった。
実施例6で合成したイミダゾール化合物を用いて、実施例9と同様に成膜試験を行った。その結果、結晶化は一切生じず、極めて均質な薄膜が得られた。触針式膜厚計「Veeco社製「Dektak150」」を用いて膜厚測定を行った結果、図2に示すとおり、回転数と材料濃度により25〜100nmの範囲で膜厚が制御可能であることが分かった。
<塗布法による発光素子の作成及び評価>
〔実施例11〕
洗浄済みITOパターン基板(5×5cm)にPEDOT/PSS(Heraeus社製「Clevious P VP CH4000」)を0.2mL滴下し、2000rpmで90秒間スピンコートして200℃で10分間アニーリングを行い、20nmのホール注入層を成膜した。
次に、実施例3で合成したイミダゾール化合物の0.03g/mLクロロベンゼン溶液に5重量%のIr(ppy)3を添加して塗布液を0.2mL滴下し、1000rpmで30秒間スピンコートした後、130℃で10分間アニーリングを行い、100nmの発光層を成膜した。
次いで、真空蒸着によりフッ化リチウム(1nm)とアルミニウム(100nm)を成膜して陰極を形成し、さらにアルミキャップによる封止を行い、デバイスを作成した。得られた発光素子の素子特性をI−V−L測定システム(輝度計:コニカミノルタ CS−2000、ソースメーター:KEITHLEY 2420)にて評価した。その結果を図3及び図4に示す。
〔実施例11〕
洗浄済みITOパターン基板(5×5cm)にPEDOT/PSS(Heraeus社製「Clevious P VP CH4000」)を0.2mL滴下し、2000rpmで90秒間スピンコートして200℃で10分間アニーリングを行い、20nmのホール注入層を成膜した。
次に、実施例3で合成したイミダゾール化合物の0.03g/mLクロロベンゼン溶液に5重量%のIr(ppy)3を添加して塗布液を0.2mL滴下し、1000rpmで30秒間スピンコートした後、130℃で10分間アニーリングを行い、100nmの発光層を成膜した。
次いで、真空蒸着によりフッ化リチウム(1nm)とアルミニウム(100nm)を成膜して陰極を形成し、さらにアルミキャップによる封止を行い、デバイスを作成した。得られた発光素子の素子特性をI−V−L測定システム(輝度計:コニカミノルタ CS−2000、ソースメーター:KEITHLEY 2420)にて評価した。その結果を図3及び図4に示す。
〔実施例12〕
実施例3で合成したイミダゾール化合物の代わりに、実施例6で合成したイミダゾール化合物を用いたこと以外は実施例11と同様の操作を行い、デバイスを作成した。得られた発光素子の素子特性を図5及び図6に示す。
実施例3で合成したイミダゾール化合物の代わりに、実施例6で合成したイミダゾール化合物を用いたこと以外は実施例11と同様の操作を行い、デバイスを作成した。得られた発光素子の素子特性を図5及び図6に示す。
〔比較例2〕
実施例9において用いた実施例3のイミダゾール化合物を、一般的なホスト材料である比較例1のCBPに替えて、実施例9と同様に、スピンコートによる成膜試験を行った。しかし、何れの濃度の場合にもITOガラス基板上でCBP薄膜の結晶化が起こり、有機EL素子に必要なアモルファス膜を得ることができなかった。よって、実施例9における実施例3のイミダゾール化合物を用いたものと同様な発光素子を塗布法により作成することができなかった。
実施例9において用いた実施例3のイミダゾール化合物を、一般的なホスト材料である比較例1のCBPに替えて、実施例9と同様に、スピンコートによる成膜試験を行った。しかし、何れの濃度の場合にもITOガラス基板上でCBP薄膜の結晶化が起こり、有機EL素子に必要なアモルファス膜を得ることができなかった。よって、実施例9における実施例3のイミダゾール化合物を用いたものと同様な発光素子を塗布法により作成することができなかった。
<真空蒸着法による素子の作成及び評価>
〔実施例13〕
洗浄済みITO基板(膜厚110nm)に真空蒸着にて1,1−ビス[(N,N−ジ−p−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(40nm)を製膜し、ホール輸送層を形成した。これにIr(ppy)3と実施例2のイミダゾール化合物を膜厚比20:1になるように共蒸着に製膜し発光層(20nm)を形成した。次いで1,3,5−トリ(p−ピリド−3−イル−フェニル)ベンゼン(50nm)を製膜し、電子輸送層を製膜した後、フッ化リチウム(0.5nm)とアルミニウム(100nm)を成膜して陰極を形成し、キャップガラスによる封止を行い、発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図7及び図8に示す。
〔実施例13〕
洗浄済みITO基板(膜厚110nm)に真空蒸着にて1,1−ビス[(N,N−ジ−p−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(40nm)を製膜し、ホール輸送層を形成した。これにIr(ppy)3と実施例2のイミダゾール化合物を膜厚比20:1になるように共蒸着に製膜し発光層(20nm)を形成した。次いで1,3,5−トリ(p−ピリド−3−イル−フェニル)ベンゼン(50nm)を製膜し、電子輸送層を製膜した後、フッ化リチウム(0.5nm)とアルミニウム(100nm)を成膜して陰極を形成し、キャップガラスによる封止を行い、発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図7及び図8に示す。
〔実施例14〕
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例3で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図9及び図10に示す。
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例3で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図9及び図10に示す。
〔実施例15〕
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例5で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図11及び図12に示す。
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例5で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図11及び図12に示す。
〔実施例16〕
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例6で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図13及び図14に示す。
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例6で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図13及び図14に示す。
〔実施例17〕
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例8で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図15及び図16に示す。
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を実施例8で合成したイミダゾール化合物に替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図15及び図16に示す。
〔比較例3〕
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を一般的なホスト化合物であるCBPに替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図17及び図18に示す。
実施例13において用いた実施例2のイミダゾール化合物を一般的なホスト化合物であるCBPに替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図17及び図18に示す。
〔実施例18〕
洗浄済みITO基板(膜厚110nm)に真空蒸着にて1,1−ビス[(N,N−ジ−p−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(40nm)を製膜し、ホール輸送層を形成した。これにIr(piq)3と実施例1のイミダゾール化合物を膜厚比20:1になるように共蒸着に製膜し発光層(20nm)を形成した。次いで1,3,5−トリ(p−ピリド−3−イル−フェニル)ベンゼン(50nm)を製膜し、電子輸送層を製膜した後、フッ化リチウム(0.5nm)とアルミニウム(100nm)を成膜して陰極を形成し、キャップガラスによる封止を行い、発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで赤色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図19及び図20に示す。
洗浄済みITO基板(膜厚110nm)に真空蒸着にて1,1−ビス[(N,N−ジ−p−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(40nm)を製膜し、ホール輸送層を形成した。これにIr(piq)3と実施例1のイミダゾール化合物を膜厚比20:1になるように共蒸着に製膜し発光層(20nm)を形成した。次いで1,3,5−トリ(p−ピリド−3−イル−フェニル)ベンゼン(50nm)を製膜し、電子輸送層を製膜した後、フッ化リチウム(0.5nm)とアルミニウム(100nm)を成膜して陰極を形成し、キャップガラスによる封止を行い、発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで赤色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図19及び図20に示す。
〔比較例4〕
実施例18において用いた実施例1のイミダゾール化合物を一般的なホスト化合物であるCBPに替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図21及び図22に示す。
実施例18において用いた実施例1のイミダゾール化合物を一般的なホスト化合物であるCBPに替えた以外は同様に発光素子を作成した。この発光素子に電圧を印加することで緑色発光が確認された。得られた発光素子の素子特性を図21及び図22に示す。
実施例13〜18並びに比較例3及び4で得られた発光素子について、1,000cd/Aでの電流効率、及び4Vでの発光輝度を表2に示す。
以上の結果より、本発明のイミダゾール化合物は優れた成膜性を有していることから、発光材料やホスト材料として、特に燐光ドーパントのホスト材料として従来は難しかった塗布法による発光層の成膜が可能となることが分かる。また、分解温度(Td)が高いことから、真空蒸着などにより成膜する際の加熱による化合物の劣化を抑制でき、真空蒸着により作成した素子においても、高効率な素子が得られることが分かる。
さらに、本発明のイミダゾール化合物はガラス転移点(Tg)が高く、かつ融点(Tm)が高いので、薄膜を成膜した場合に薄膜の安定性が高いことが分かる。
さらに、本発明のイミダゾール化合物はガラス転移点(Tg)が高く、かつ融点(Tm)が高いので、薄膜を成膜した場合に薄膜の安定性が高いことが分かる。
また、表2の結果より、Ir(ppy)3を発光材料に用い、本発明のイミダゾール化合物をホスト材料として発光素子に適用した場合、その電流効率については、CBPを用いた比較例3と比較して、本発明のイミダゾール化合物を用いた実施例13,14,16及び17はいずれも優れた値を示した。さらに4Vの低電圧での輝度はおよそ2〜7倍の優れた値を示した。実施例15においては電流効率は同レベルであるが、4Vの低電圧での輝度はおよそ12倍の非常に優れた値を示した。
また、Ir(piq)3を発光材料に用い、本発明のイミダゾール化合物をホスト材料として発光素子に適用した場合、その電流効率については、CBPを用いた比較例4と比較して、本発明のイミダゾール化合物を用いた実施例18は優れた値を示した。さらに4Vの低電圧での輝度はおよそ75倍の非常に優れた値を示した。
このように、本発明のイミダゾール化合物を用いることにより、低電圧での駆動特性に優れた、高効率な素子が得られることが分かる。
また、Ir(piq)3を発光材料に用い、本発明のイミダゾール化合物をホスト材料として発光素子に適用した場合、その電流効率については、CBPを用いた比較例4と比較して、本発明のイミダゾール化合物を用いた実施例18は優れた値を示した。さらに4Vの低電圧での輝度はおよそ75倍の非常に優れた値を示した。
このように、本発明のイミダゾール化合物を用いることにより、低電圧での駆動特性に優れた、高効率な素子が得られることが分かる。
したがって、本発明のイミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料を、例えば、発光ダイオードなどの発光素子に適用した場合、溶液塗布、蒸着、溶融塗布法による発光層の成膜が可能になるとともに、発光効率が向上し、発光素子、ひいては電子デバイスが長寿命化されるという効果が得られる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は、2013年3月28日出願の日本特許出願(特願2013−070700)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明の新規イミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料は、発光素子や有機薄膜太陽電池等の様々な電子デバイスに利用することができる。例えば、有機EL素子等の発光素子を含む様々な電子デバイス、より具体的には、フラットパネル・ディスプレイ(例えば、コンピュータ用ディスプレイや壁掛けテレビ)や面発光体光源(例えば、照明、複写機用光源、液晶ディスプレイ用バックライト光源、計器類のバックライト光源)、表示板、標識灯等の電子デバイスにおいて、好適に利用することができる。
Claims (13)
- 前記一般式(1)中、
R1及びR2は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜10のアルキル基又は芳香族炭化水素基を表し、
R3及びR4のうち少なくとも1つが、下記一般式(8)で示される基である請求項1に記載のイミダゾール化合物。
- 一般式(2)で示される請求項1又は請求項2に記載のイミダゾール化合物。
- 一般式(7)で示される請求項1に記載のイミダゾール化合物。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載のイミダゾール化合物を含有する電子デバイス用材料。
- 請求項7に記載の電子デバイス用材料を含有する発光素子。
- 請求項7に記載の電子デバイス用材料を含有する層を陰極と陽極の間に有する発光素子。
- 請求項7に記載の電子デバイス用材料をホスト材料として含有する発光素子。
- 請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の発光素子を含む電子デバイス。
- 請求項7に記載の電子デバイス用材料を基板上に塗布し、成膜する工程を有する電子デバイスの製造方法。
- 請求項7に記載の電子デバイス用材料を基板上に蒸着し、成膜する工程を有する電子デバイスの製造方法。
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