JP2015199685A - 金属錯体及び該金属錯体を用いた発光素子 - Google Patents

金属錯体及び該金属錯体を用いた発光素子 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動電圧に優れる発光素子の製造に有用な金属錯体を提供する。【解決手段】式(1)で表される金属錯体。[Mは金属原子;mは1〜3、nは0〜2、m+nは2又3;RP1〜RP6は、H、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基等]。【選択図】なし

Description

本発明は、金属錯体及び該金属錯体を用いた発光素子に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「発光素子」という場合がある。)に用いる発光材料として、一重項励起状態からの発光を示す蛍光材料と三重項励起状態からの発光(燐光発光)を示す金属錯体とが存在する。三重項励起状態からの発光(燐光発光)を示す金属錯体は、一重項励起状態からの発光を示す蛍光材料よりも高い発光効率が期待できるため、研究開発が盛んに行われている。発光素子に用いる金属錯体としては、赤色、緑色、青色の三原色の発光色それぞれにおいて、有用な金属錯体が望まれており、探索が進められている。
三重項励起状態からの発光(燐光発光)を示す金属錯体としては、例えば、金属原子としてイリジウム原子を有する金属錯体であるFIrpic(特許文献1)及びトリアゾール環を含む配位子を有する金属錯体(特許文献2、3)が知られている。
国際公開第2002/15645号 国際公開第2004/101707号 国際公開第2012/070596号
しかしながら、上記の特許文献に記載されている金属錯体を用いて製造される発光素子は、駆動電圧が高くなってしまう傾向があり、駆動電圧に優れる発光素子の製造に有用な金属錯体が望まれている。
そこで、本発明は、駆動電圧に優れる発光素子の製造に有用な金属錯体を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる金属錯体を含有する組成物、及び、かかる金属錯体を用いて得られる発光素子を提供することを目的とする。
本発明は、下記[1]〜[11]を提供する。
[1] 下記式(1)で表される金属錯体。
Figure 2015199685
[前記式(1)中、
Mは、ルテニウム原子、ロジウム原子、パラジウム原子、オスミウム原子、イリジウム原子又は白金原子を表す。
mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表し、m+nは2又は3である。
P1、RP2、RP3、RP4、RP5及びRP6は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RP1、RP2、RP3、RP4、RP5及びRP6が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。RP1とRP2とは結合して環構造を形成していてもよく、RP2とRP3とは結合して環構造を形成していてもよく、RP3とRP4とは結合して環構造を形成していてもよく、RP4とRP5とは結合して環構造を形成していてもよい。
ここで、RP1、RP2、RP3及びRP4のうちの少なくとも1つは下記式(2)で表される基である。
Figure 2015199685
[前記式(2)中、
S1及びRS2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
S3及びRS4は、それぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
前記式(1)中の下記式(3)で表される部分は、2座配位子を表す。式(3)で表される2座配位子が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
Figure 2015199685
[式(3)中、
及びRは、金属原子Mに結合する原子であり、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表し、これらの原子は環を構成する原子であってもよい。]]
[2] 前記式(2)で表される基が、下記式(2−1)で表される基又は下記式(2−2)で表される基である、[1]に記載の金属錯体。
Figure 2015199685
[式(2−1)及び式(2−2)中、
S1及びRS2は、前記と同じ意味を表す。
1g、R2g、R3g、R11g、R12g、R13g、R14g及びR15gは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR1g、R2g、R3g、R11g、R12g、R13g、R14g及びR15gは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。]
[3] 前記RP3が前記式(2)で表される基である、[1]又は[2]に記載の金属錯体。
[4] 前記RP2がハロゲン原子である、[3]に記載の金属錯体。
[5] 前記RP1及びRP4が水素原子である、[4]に記載の金属錯体。
[6] 前記RP5及びRP6がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基である、[5]に記載の金属錯体。
[7] 前記Mがイリジウム原子又は白金原子である、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の金属錯体。
[8] 前記nが0である、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の金属錯体。
[9] [1]〜[8]のいずれか1つに記載の金属錯体と、
下記式(Y)で表される構成単位を含む高分子化合物とを含有する組成物。
Figure 2015199685
[式(Y)中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
[10] [1]〜[8]のいずれか1つに記載の金属錯体と、
正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料、酸化防止剤及び溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料とを含有する組成物。
[11] [1]〜[8]のいずれか1つに記載の金属錯体を用いて得られる発光素子。
本発明によれば、駆動電圧に優れる発光素子の製造に有用な金属錯体を提供することができる。また、本発明によれば、かかる金属錯体を含有する組成物、及び、かかる金属錯体を用いて得られる発光素子を提供することができる。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
<用語の説明>
下記の用語及び記号の意味は、特記しない限り下記の通りであり、本明細書で共通して用いられる。
「Me」はメチル基、「Et」はエチル基、「Bu」はブチル基、「i−Pr」はイソプロピル基、「t−Bu」はtert−ブチル基を表す。
本明細書において、「水素原子」は重水素原子であっても、軽水素原子であってもよい。
本明細書において、金属錯体を表す構造式中、中心金属と配位子との結合を表す実線は、共有結合又は配位結合を意味する。
「高分子化合物」とは、分子量分布を有し、ポリスチレン換算の数平均分子量が、1×10〜1×10である重合体を意味する。高分子化合物に含まれる構成単位は、合計100モル%である。
「高分子化合物」は、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体のいずれの態様であってもよいし、その他の態様であってもよい。
高分子化合物の末端基は、重合活性基がそのまま残っていると、高分子化合物を発光素子の作製に用いた場合に発光特性や輝度寿命が低下する可能性があるので、好ましくは安定な基である。この末端基としては、主鎖と共役結合している基が好ましく、炭素−炭素結合を介してアリール基又は1価の複素環基と結合している基が挙げられる。
「低分子化合物」とは、分子量分布を有さず、分子量が1×10以下である化合物を意味する。
「構成単位」とは、高分子化合物中に1個以上存在する単位を意味する。
「アルキル基」は、直鎖状、及び分岐状のいずれであってもよい。直鎖状のアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常1〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。分岐状のアルキル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。
「シクロアルキル基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3〜50であり、好ましくは3〜30であり、より好ましくは4〜20である。
アルキル基及びシクロアルキル基は、置換基を有していてもよく、置換基を有し得るアルキル基及びシクロ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、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソアミル基、2−エチルブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−プロピルヘプチル基、デシル基、3,7−ジメチルオクチル基、2−エチルオクチル基、2−ヘキシル−デシル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロオクチル基、3−フェニルプロピル基、3−(4−メチルフェニル)プロピル基、3−(3,5−ジ−ヘキシルフェニル)プロピル基、6−エチルオキシヘキシル基、シクロヘキシルメチル基、シクロヘキシルエチル基が挙げられる。
「アリール基」は、芳香族炭素環式化合物から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子1個を除いた残りの原子団を意味する。アリール基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常6〜60であり、好ましくは6〜20であり、より好ましくは6〜10である。
アリール基は、置換基を有していてもよく、置換基を有し得るアリール基としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントラセニル基、2−アントラセニル基、9−アントラセニル基、1−ピレニル基、2−ピレニル基、4−ピレニル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、4−フルオレニル基、2−フェニルフェニル基、3−フェニルフェニル基、4−フェニルフェニル基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、フッ素原子等で置換された基が挙げられる。
「アルコキシ基」は、直鎖状及び分岐状のいずれでもよい。直鎖状のアルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常1〜40であり、好ましくは4〜10である。分岐状のアルコキシ基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3〜40であり、好ましくは4〜10である。
「シクロアルコキシ基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3〜40であり、好ましくは4〜10である。
アルコキシ基及びシクロアルコキシ基は、置換基を有していてもよく、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、イソブチルオキシ基、tert−ブチルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2−エチルヘキシルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基、3,7−ジメチルオクチルオキシ基、ラウリルオキシ基が挙げられる。
「アリールオキシ基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常6〜60であり、好ましくは7〜48である。
アリールオキシ基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェノキシ基、1−ナフチルオキシ基、2−ナフチルオキシ基、1−アントラセニルオキシ基、9−アントラセニルオキシ基、1−ピレニルオキシ基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、フッ素原子等で置換された基が挙げられる。
「p価の複素環基」(pは、1以上の整数を表す。)とは、複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちのp個の水素原子を除いた残りの原子団を意味する。p価の複素環基の中でも、芳香族複素環式化合物から、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちのp個の水素原子を除いた残りの原子団である「p価の芳香族複素環基」が好ましい。
「芳香族複素環式化合物」は、オキサジアゾール、チアジアゾール、チアゾール、オキサゾール、チオフェン、ピロール、ホスホール、フラン、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、トリアジン、ピリダジン、キノリン、イソキノリン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ジベンゾホスホール等の複素環自体が芳香族性を示す化合物、及び、フェノキサジン、フェノチアジン、ジベンゾボロール、ジベンゾシロール、ベンゾピラン等の複素環自体は芳香族性を示さなくとも、複素環に芳香環が縮環されている化合物を意味する。
1価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、2〜60であり、好ましくは4〜20である。
1価の複素環基は、置換基を有していてもよく、例えば、チエニル基、ピロリル基、フリル基、ピリジル基、ピペリジル基、キノリル基、イソキノリル基、ピリミジニル基、トリアジニル基、及び、これらの基における水素原子が、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基等で置換された基が挙げられる。
「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子を示す。
「アミノ基」は、置換基を有していてもよく、置換基を有する置換アミノ基が好ましい。置換アミノ基が有する置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基が好ましい。
置換アミノ基としては、例えば、ジアルキルアミノ基、ジシクロアルキルアミノ基及びジアリールアミノ基が挙げられる。
これらの置換アミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ビス(4−メチルフェニル)アミノ基、ビス(4−tert−ブチルフェニル)アミノ基、ビス(3,5−ジ−tert−ブチルフェニル)アミノ基が挙げられる。
「アルケニル基」は、直鎖状及び分岐状のいずれであってもよい。直鎖状のアルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常2〜30であり、好ましくは3〜20である。分岐状のアルケニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3〜30であり、好ましくは4〜20である。
「シクロアルケニル基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常3〜30であり、好ましくは4〜20である。
アルケニル基及びシクロアルケニル基は、置換基を有していてもよく、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、7−オクテニル基、及び、これらの基が置換基を有する基が挙げられる。
「アルキニル基」は、直鎖状及び分岐状のいずれであってもよい。直鎖状のアルキニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子を含めないで、通常2〜20であり、好ましくは3〜20である。分岐状のアルキニル基の炭素原子数は、置換基の炭素原子を含めないで、通常4〜30であり、好ましくは4〜20である。
「シクロアルキニル基」の炭素原子数は、置換基の炭素原子を含めないで、通常4〜30であり、好ましくは4〜20である。
アルキニル基及びシクロアルキニル基は、置換基を有していてもよく、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、3−ペンチニル基、4−ペンチニル基、1−ヘキシニル基、5−ヘキシニル基、及び、これらの基が置換基を有する基が挙げられる。
「アリーレン基」は、芳香族炭素環式化合物から環を構成する炭素原子に直接結合する水素原子2個を除いた残りの原子団を意味する。アリーレン基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、6〜60であり、好ましくは6〜30であり、より好ましくは6〜18である。
アリーレン基は、置換基を有していてもよく、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、ナフタセンジイル基、フルオレンジイル基、ピレンジイル基、ペリレンジイル基、クリセンジイル基、及び、これらの基が置換基を有する基が挙げられ、好ましくは、下記式(A−1)〜式(A−20)で表される基である。アリーレン基は、これらの基が複数個結合した基を含む。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
式(A−1)〜式(A−20)中、R及びRは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表す。複数存在するR及びRは、各々、同一でも異なっていてもよく、複数存在するR同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
2価の複素環基の炭素原子数は、置換基の炭素原子数を含めないで、通常、2〜60であり、好ましくは、3〜20であり、より好ましくは、4〜15である。
2価の複素環基は、置換基を有していてもよく、例えば、ピリジン、ジアザベンゼン、トリアジン、アザナフタレン、ジアザナフタレン、カルバゾール、ジベンゾフラン、ジベンゾチオフェン、ジベンゾシロール、フェノキサジン、フェノチアジン、アクリジン、ジヒドロアクリジン、フラン、チオフェン、アゾール、ジアゾール、トリアゾールから、環を構成する炭素原子又はヘテロ原子に直接結合している水素原子のうちの2個の水素原子を除いた2価の基が挙げられ、好ましくは、下記式(AA−1)〜式(AA−34)で表される基である。2価の複素環基は、これらの基が複数個結合した基を含む。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
式(AA−1)〜式(AA−34)中、R及びRは、前記と同じ意味を表す。
「置換基」とは、ハロゲン原子、シアノ基、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリールオキシ基、アミノ基、置換アミノ基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アルキニル基又はシクロアルキニル基を表す。置換基は架橋基であってもよい。
「架橋基」とは、加熱処理、紫外線照射処理、ラジカル反応等に供することにより、新たな結合を生成することが可能な基であり、好ましくは、下記式(B−1)、(B−2)、(B−3)、(B−4)、(B−5)、(B−6)、(B−7)、(B−8)、(B−9)、(B−10)、(B−11)、(B−12)、(B−13)、(B−14)、(B−15)、(B−16)又は(B−17)で表される基である。
Figure 2015199685
前記式(B−1)〜式(B−17)で表される基は、置換基を有していてもよい。
「デンドロン」とは、原子又は環構造を分岐点とする規則的な樹枝状分岐構造(デンドリマー構造)を有する基である。なお、デンドロンを部分構造として有する化合物(デンドリマーという場合がある。)としては、例えば、国際公開第02/067343号、特開2003−231692号公報、国際公開第2003/079736号、国際公開第2006/097717号等の文献に記載されている化合物が挙げられる。
デンドロンは、好ましくは、下記式(D−A)又は式(D−B)で表される基である。
Figure 2015199685
式(D−A)中、mDA1、mDA2及びmDA3は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。GDAは、窒素原子、芳香族炭素環基又は複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2及びArDA3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2及びArDA3が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
DAは、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するTDAは、同一でも異なっていてもよい。
Figure 2015199685
式(D−B)中、mDA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6及びmDA7は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。GDAは、窒素原子、芳香族炭素環基又は複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するGDAは、同一でも異なっていてもよい。ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6及びArDA7は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6及びArDA7が複数ある場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。TDAは、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するTDAは、同一でも異なっていてもよい。
DA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6及びmDA7は、通常10以下の整数であり、5以下の整数であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。また、mDA1、mDA2、mDA3、mDA4、mDA5、mDA6及びmDA7は、同一の整数であることが好ましい。
DAは、好ましくは下記式(GDA−11)〜式(GDA−15)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2015199685
式(GDA−11)〜式(GDA−15)中、「*」は、式(D−A)におけるArDA1、式(D−B)におけるArDA1、式(D−B)におけるArDA2、又は、式(D−B)におけるArDA3との結合を表す。「**」は、式(D−A)におけるArDA2、式(D−B)におけるArDA2、式(D−B)におけるArDA4、又は、式(D−B)におけるArDA6との結合を表す。「***」は、式(D−A)におけるArDA3、式(D−B)におけるArDA3、式(D−B)におけるArDA5、又は、式(D−B)におけるArDA7との結合を表す。RDAは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は更に置換基を有していてもよい。RDAが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
DAは、好ましくは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基又はシクロアルコキシ基であり、より好ましくは水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArDA1、ArDA2、ArDA3、ArDA4、ArDA5、ArDA6及びArDA7は、好ましくは下記式(ArDA−1)〜式(ArDA−3)で表される基である。
Figure 2015199685
式(ArDA−1)〜式(ArDA−3)中、RDAは前記と同じ意味を表す。
DBは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RDBが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
DBは、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基又は1価の複素環基であり、更に好ましくはアリール基である。
DAは、好ましくは下記式(TDA−1)〜式(TDA−3)で表される基である。
Figure 2015199685
式(TDA−1)〜式(TDA−3)中、RDA及びRDBは前記と同じ意味を表す。
式(D−A)で表される基は、好ましくは下記式(D−A1)〜式(D−A3)で表される基である。
Figure 2015199685
式(D−A1)〜式(D−A3)中、Rp1、Rp2及びRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基又はハロゲン原子を表す。Rp1及びRp2が複数ある場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。np1は、0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0又は1を表す。複数あるnp1は、同一でも異なっていてもよい。
式(D−B)で表される基は、好ましくは下記式(D−B1)〜式(D−B3)で表される基である。
Figure 2015199685
式(D−B1)〜式(D−B3)中、Rp1、Rp2及びRp3は、それぞれ独立に、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基又はハロゲン原子を表す。Rp1及びRp2が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。np1は0〜5の整数を表し、np2は0〜3の整数を表し、np3は0又は1を表す。np1及びnp2が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
np1は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは1である。np2は、好ましくは0又は1であり、より好ましくは0である。np3は好ましくは0である。
p1、Rp2及びRp3は、好ましくはアルキル基又はシクロアルキル基である。
<金属錯体>
次に、本発明の金属錯体について説明する。
本発明の金属錯体は、ベンゼン環及びトリアゾール環から構成されるm個の配位子を有する金属錯体であり、具体的には前記式(1)で表される金属錯体である。
前記式(1)で表される金属錯体は、添え字mでその数を定義されている配位子と、添え字nでその数を定義されている前記式(3)で表される2座配位子から構成されている。なお、以下において、単に「配位子」という場合には、前記添え字mでその数を定義されている配位子と、添え字nでその数を定義されている2座配位子の両方を意味する。
前記式(1)中、mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表し、m+nは2又は3であり、好ましくはnは0又は1であり、より好ましくはnは0である。ここで、金属原子Mに結合できる配位子の合計数であるm+nは、金属原子Mの価数を満たす。例えば、金属原子Mがイリジウム原子の場合、mは1、2又は3であり、nは0、1又は2であり、かつ、m+nは3である。好ましくは、m=3かつn=0であるか、又は、m=2かつn=1であり、より好ましくは、m=3かつn=0である。
前記式(1)で表される金属錯体は、好ましくは、下記式(4)で表される金属錯体(即ち、n=0である金属錯体)である。
Figure 2015199685
式(4)中、M、RP1、RP2、RP3、RP4、RP5、RP6及びmは、前記と同じ意味を表す。
本発明の金属錯体において、RP1、RP2、RP3、RP4、RP5及びRP6は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表す。RP1とRP2とは結合して環構造を形成していてもよく、RP2とRP3とは結合して環構造を形成していてもよく、RP3とRP4とが結合して環構造を形成していてもよく、RP4とRP5とは結合して環構造を形成していてもよい。ここで、RP1、RP2、RP3及びRP4のうちの少なくとも1つは前記式(2)で表される基である。式(2)で表される基は、既に説明したデンドロンにも相当し得る基である。RP1、RP2、RP3及びRP4がそれぞれ複数存在する場合、それらの少なくとも1つが式(2)で表される基であればよいが、複数存在するRP1の全て、複数存在するRP2の全て、複数存在するRP3の全て、又は、複数存在するRP4の全てが、式(2)で表される基であることが好ましい。
式(2)中、RS1及びRS2は、本発明の金属錯体の合成が容易になるため、メチル基、エチル基、イソプロピル基又はプロピル基であることが好ましく、メチル基又はエチル基であることがより好ましく、メチル基であることが更に好ましい。
式(2)中、RS3及びRS4は、本発明の金属錯体の合成が容易になるため、アリール基であることが好ましい。アリール基及び1価の複素環基は置換基を有していてもよく、置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基又はハロゲン原子が好ましく、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基がより好ましい。
式(2)で表される基としては、本発明の金属錯体の溶媒に対する溶解性及び成膜性が優れるので、下記式(2−1)又は(2−2)で表される基が好ましい。また、式(2)で表される基としては、本発明の金属錯体を用いて得られる発光素子の駆動電圧が優れるので、下記式(2−2)で表される基がより好ましい。
Figure 2015199685
式(2−1)及び式(2−2)中、RS1及びRS2は、前記と同じ意味を表す。R1g、R2g、R3g、R11g、R12g、R13g、R14g及びR15gは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR1g、R2g、R3g、R11g、R12g、R13g、R14g及びR15gは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(2−1)中、本発明の金属錯体の合成が容易になるため、R2g及びR3gが水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であり、R1gが水素原子であることが好ましく、R2gがアルキル基もしくはシクロアルキル基であり、R1g及びR3gが水素原子であるか、又は、R3gがアルキル基もしくはシクロアルキル基であり、R1g及びR2gが水素原子であることがより好ましく、R3gがアルキル基又はシクロアルキル基であり、R1g及びR2gが水素原子であることが更に好ましい。
式(2−2)中、本発明の金属錯体の合成が容易になるため、R12g、R14g及びR15gが水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基であり、R11g及びR13gが水素原子であることが好ましく、R14g及びR15gが水素原子、アルキル基もしくはシクロアルキル基であり、R11g、R12g及びR13gが水素原子であることがより好ましく、R14gがアルキル基もしくはシクロアルキル基であり、R11g、R12g、R13g及びR15gが水素原子であるか、又は、R15gがアルキル基もしくはシクロアルキル基であり、R11g、R12g、R13g及びR14gが水素原子であることが更により好ましく、R15gがアルキル基又はシクロアルキル基であり、R11g、R12g、R13g及びR14gが水素原子であることが特に好ましい。
本発明の金属錯体の金属原子となる金属原子Mは、ルテニウム原子、ロジウム原子、パラジウム原子、オスミウム原子、イリジウム原子又は白金原子である。これらの金属原子は、金属錯体にスピン−軌道相互作用を及ぼし、一重項状態と三重項状態との間の系間交差を起こし得る。前記金属原子Mは、好ましくはオスミウム原子、イリジウム原子又は白金原子であり、より好ましくはイリジウム原子又は白金原子であり、さらに好ましくはイリジウム原子である。
前記式(3)で表される部分である2座配位子は、式(1)の金属原子Mに配位し得る2座の配位子であれば特に限定されない。かかる2座配位子は本発明の金属錯体が全体として中性となるようにアニオン性の配位子であることが好ましく、例えば、下記式で表される配位子が挙げられる。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
式中、「*」が付された原子は、式(3)におけるR及びRのうちのいずれかに対応しており、金属原子Mと結合する原子を示している。
前記式(3)で表される2座配位子は、下記式で表される配位子であってもよい。ここで、前記式(3)で表されるアニオン性の2座配位子は、添え字mでその数を定義されている配位子とは異なる配位子である。
Figure 2015199685
式中、「*」が付された原子は、式(3)におけるR及びRのうちのいずれかに対応しており、金属原子Mと結合する原子を表す。RL1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRL1は、同一でも異なっていてもよい。RL2は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(1)中、RP1〜RP6は、本発明の金属錯体の溶媒に対する溶解性及び成膜性が優れるので、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、1価の複素環基又はハロゲン原子であることが好ましく、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又はハロゲン原子であることがより好ましい。ここで、RP1〜RP4のうちの少なくとも1つは、前記式(2)で表される基である。
式(1)中、本発明の金属錯体を用いて得られる発光素子の駆動電圧がより優れるため、RP3が、式(2)で表される基であることが好ましく、RP3が、式(2)で表される基であり、RP2がハロゲン原子であり、RP1及びRP4が、水素原子であることがより好ましい。
また、RP5及びRP6は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であることが好ましい。
本発明の金属錯体の具体例としては、下記式(Ir−1)〜式(Ir−24)で表されるような構造が挙げられる。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
式(Ir−1)〜式(Ir−24)中、RL3は、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、又はデンドロンを表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RL3が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RL4は、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RL4が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。RL5は、アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン原子、アリール基、又はデンドロンを表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RL5が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。Zは、前記式(2)で表される基である。Zが複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
式(Ir−1)〜式(Ir−24)中、RL3は、下記群IIの式(II−01)〜式(II−05)及び式(II−07)〜式(II−17)から選ばれる基であることが好ましい。RL4は、下記<群II>の式(II−01)〜式(II−05)及び式(II−07)〜式(II−15)から選ばれる基であることが好ましい。RL5は、下記<群II>の式(II−01)〜式(II−17)から選ばれる基であることが好ましい。
<群II>
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
は、前記式(2)で表される基である下記<群III>の式(III−01)〜式(III−12)から選ばれる基であることが好ましい。
<群III>
Figure 2015199685
Figure 2015199685
式(Ir−1)〜(Ir−24)中、RL5としては、式(II−16)〜式(II−17)から選ばれる基であることが好ましい。
式(Ir−1)〜式(Ir−24)中、Zとしては、式(III−2)又は式(III−7)で表される基が好ましい。
本発明の金属錯体を用いて得られる発光素子には、かかる金属錯体を1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
式(1)で表される金属錯体には、複数の幾何異性体があり得るが、いずれの幾何異性体を用いてもよい。本発明の金属錯体を用いて得られる発光素子の輝度寿命が優れるため、facial体である金属錯体が金属錯体の含有量の全体に対して80モル%以上であることが好ましく、90モル%以上であることがより好ましく、99モル%以上であることが更により好ましく、100モル%(すなわち、facial体以外の幾何異性体を含まないこと)が特に好ましい。
−金属錯体の合成方法−
次に、本発明の金属錯体の合成方法を説明する。
本発明の金属錯体は、例えば、配位子となる化合物と金属化合物とを溶液中で反応させることにより合成することができる。必要に応じて、反応系中に塩基、塩化銀化合物等が存在していてもよい。また、5−フェニル−1H−[1,2,4]−トリアゾール誘導体を配位子に有する金属錯体と芳香族複素環式化合物とのカップリング反応により、本発明の金属錯体を合成することができる。
金属錯体の合成方法(即ち、配位子となる化合物と金属化合物とを液(溶媒)中で反応させる方法)の例としては、イリジウム原子を有する金属錯体の場合、J.Am.Chem.Soc.1984,106,6647;Inorg.Chem.1991,30,1685;Inorg.Chem.1994,33,545;Inorg.Chem.2001,40,1704;Chem.Lett.,2003,32,252等に記載の方法が挙げられ、白金原子を有する金属錯体の場合、Inorg.Chem.,1984,23,4249;Chem.Mater.1999,11,3709;Organometallics,1999,18,1801等に記載の方法が挙げられ、パラジウム原子を有する金属錯体の場合、J.Org.Chem.,1987,52,73等に記載の方法が挙げられる。
金属錯体の合成方法における反応温度は、特に限定されないが、通常、反応に用いられる溶媒の融点から沸点までの間の温度で反応させることができ、−78℃〜溶媒の沸点までの温度が好ましい。金属錯体の合成方法における反応時間は特に限定されないが、通常、30分間から300時間程度である。ここで、反応においてマイクロウェーブ反応装置を使用する場合、溶媒の沸点以上の温度で反応させることもでき、反応時間は特に限定されないが、数分間から数時間程度である。
金属錯体の合成方法に用いられ得る溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリン、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール等のアルコール系溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、ジグライム等のエーテル系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル系溶媒;ヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、トリデカン、ペンタデカン、デカリン、トルエン、キシレン、メシチレン等の炭化水素系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;アセトン、ジメチルスルホキシド、水等が挙げられる。
前記配位子となる化合物としては、例えば、5−フェニル−1H−[1,2,4]−トリアゾールと芳香族複素環式化合物とのSuzukiカップリング反応、Grignardカップリング反応、Stilleカップリング反応等により合成することができる。必要に応じて溶媒に溶解し、例えば、塩基、適切な触媒等を用い、溶媒の融点以上沸点以下の温度で反応させることにより合成することができる。この合成には、例えば、“オルガニック シンセシス(Organic Syntheses)”、コレクティブ第6巻(Collective Volume VI)、407−411頁、ジョンワイリー アンド サンズ(John Wiley&Sons,Inc.)、1988年;ケミカル レビュー(Chem.Rev.)、第106巻、2651頁(2006年);ケミカル レビュー(Chem.Rev.)、第102巻、1359頁(2002年);ケミカル レビュー(Chem.Rev.)、第95巻、2457頁(1995年);ジャーナル オブ オルガノメタリック ケミストリー(J.Organomet.Chem.)、第576巻、147頁(1999年)等に記載の方法を用いることができる。
前記芳香族複素環式化合物は、“HOUBEN−WEYL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY 4TH EDITION”,第E9b巻、1頁、GEORG THIEME VERLAG STUTTGART;HOUBEN−WEYL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY 4TH EDITION,第E9c巻、667頁、GEORG THIEME VERLAG STUTTGART等に記載の方法で合成することができる。
得られた化合物の同定及び分析は、CHN元素分析、NMR分析、MS分析及びX線結晶構造解析により行うことができる。
<組成物>
本発明の組成物は、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、既に説明した本発明の金属錯体とは異なる発光材料、酸化防止剤及び溶媒からなる群から選ばれる少なくとも1種の材料と、本発明の金属錯体とを含有する。
本発明の組成物において、本発明の金属錯体は、1種単独で含有されていても、2種以上含有されていてもよい。
[ホスト材料]
本発明の金属錯体は、正孔注入性、正孔輸送性、電子注入性及び電子輸送性から選ばれる少なくとも1つの機能を有するホスト材料との組成物とすることにより、本発明の金属錯体を用いて得られる発光素子の外部量子収率をより良好にすることができる。本発明の組成物において、ホスト材料は、1種単独で含有されていても、2種以上含有されていてもよい。
本発明の金属錯体と、ホスト材料とを含有する組成物において、本発明の金属錯体の含有量は、本発明の金属錯体とホスト材料との合計を100重量部とした場合、通常、0.05重量部〜80重量部であり、好ましくは0.1重量部〜50重量部であり、より好ましくは0.5重量部〜40重量部である。
ホスト材料の有する最低励起三重項状態(T)は、本発明の組成物を用いて得られる発光素子の外部量子収率がより優れるため、本発明の金属錯体の有する最低励起三重項状態(T)と同等のエネルギー準位、又は、より高いエネルギー準位であることが好ましい。
ホスト材料としては、本発明の組成物を用いて得られる発光素子を塗布法にて作製する観点から、本発明の金属錯体を溶解することが可能な溶媒に対して溶解性を示すものであることが好ましい。
ホスト材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。
[低分子化合物であるホスト材料]
ホスト材料に用いられる低分子化合物としては、カルバゾール構造を有する化合物、トリアリールアミン構造を有する化合物、フェナントロリン構造を有する化合物、トリアリールトリアジン構造を有する化合物、アゾール構造を有する化合物、ベンゾチオフェン構造を有する化合物、ベンゾフラン構造を有する化合物、フルオレン構造を有する化合物、スピロフルオレン構造を有する化合物が挙げられる。ホスト材料に用いられる低分子化合物としては、より具体的には下記の構造式で表される化合物である。
Figure 2015199685
[高分子化合物であるホスト材料]
ホスト材料に用いられる高分子化合物(以下、「高分子ホスト」ともいう。)としては、例えば、後述の正孔輸送材料である高分子化合物、後述の電子輸送材料である高分子化合物が挙げられる。
高分子ホストとして好ましい高分子化合物について説明する。
高分子ホストとしては、下記式(Y)で表される構成単位を含む高分子化合物であることが好ましい。
Figure 2015199685
式(Y)中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表されるアリーレン基としては、より好ましくは既に説明した式(A−1)、式(A−2)、式(A−6)〜式(A−10)、式(A−19)又は式(A−20)で表される基であり、更に好ましくは式(A−1)、式(A−2)、式(A−7)、式(A−9)又は式(A−19)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表される2価の複素環基としては、より好ましくは式(AA−1)〜式(AA−4)、式(AA−10)〜式(AA−15)、式(AA−18)〜式(AA−21)又は式(A−33)で表される基であり、更に好ましくは式(AA−4)、式(AA−10)、式(AA−12)、式(AA−14)又は式(AA−33)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基のより好ましい範囲、更に好ましい範囲は、それぞれ、前述のArY1で表されるアリーレン基及び2価の複素環基のより好ましい範囲、更に好ましい範囲と同様である。
「少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基」としては、例えば、下記式で表される基が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。
Figure 2015199685
式中、RXXは、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(Y)においてRXXは、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArY1で表される基が有していてもよい置換基としては、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、下記式(Y−1)〜式(Y−10)で表される構成単位が挙げられ、高分子ホストと本発明の金属錯体との組成物を用いた発光素子の輝度寿命の観点からは、好ましくは式(Y−1)、(Y−2)又は(Y−3)で表される構成単位であり、電子輸送性の観点からは、好ましくは下記式(Y−4)〜式(Y−7)で表される構成単位であり、正孔輸送性の観点からは、好ましくは式(Y−8)〜式(Y−10)で表される構成単位である。
Figure 2015199685
式(Y−1)中、RY1は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY1は、同一でも異なっていてもよく、隣り合うRY1同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
Y1は、好ましくは水素原子、アルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(Y−1)で表される構成単位は、下記式(Y−1’)で表される構成単位であることが好ましい。
Figure 2015199685
式(Y−1’)中、RY11は、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY11は、同一でも異なっていてもよい。
Y11は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、より好ましくはアルキル基又はシクロアルキル基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2015199685
式(Y−2)中、RY1は前記と同じ意味を表す。XY1は、−C(RY2−で表される基、−C(RY2)=C(RY2)−で表される基又はC(RY2−C(RY2−で表される基を表す。RY2は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRY2は、同一でも異なっていてもよく、RY2同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
Y2は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y1において、−C(RY2−で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは双方がアルキル基もしくはシクロアルキル基であるか、双方がアリール基であるか、双方が1価の複素環基であるか、又は、一方がアルキル基もしくはシクロアルキル基であって他方がアリール基もしくは1価の複素環基であり、より好ましくは一方がアルキル基もしくはシクロアルキル基であって他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。2個あるRY2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、2個あるRY2が環を形成する場合、−C(RY2−で表される基としては、好ましくは下記式(Y−A1)〜式(Y−A5)で表される基であり、より好ましくは式(Y−A4)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2015199685
Y1において、−C(RY2)=C(RY2)−で表される基中の2個のRY2の組み合わせは、好ましくは双方がアルキル基もしくはシクロアルキル基であるか、又は、一方がアルキル基もしくはシクロアルキル基であり他方がアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y1において、−C(RY2−C(RY2−で表される基中の4個のRY2は、好ましくは置換基を有していてもよいアルキル基又はシクロアルキル基である。複数存在するRY2は互いに結合して、それぞれが結合する原子と共に環を形成していてもよく、RY2が環を形成する場合、−C(RY2−C(RY2−で表される基は、好ましくは下記式(Y−B1)〜式(Y−B5)で表される基であり、より好ましくは式(Y−B3)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
Figure 2015199685
式(Y−B1)〜式(Y−B5)中、RY2は前記と同じ意味を表す。
式(Y−2)で表される構成単位は、下記式(Y−2’)で表される構成単位であることが好ましい。
Figure 2015199685
式(Y−2’)中、RY11及びXY1は前記と同じ意味を表す。
Figure 2015199685
式(Y−2’)中、RY1及びXY1は前記と同じ意味を表す。
式(Y−3)で表される構成単位は、下記式(Y−3’)で表される構成単位であることが好ましい。
Figure 2015199685
式(Y−3’)中、RY11及びXY1は前記と同じ意味を表す。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
式(Y−4)〜式(Y−7)中、RY1は前記と同じ意味を表す。RY3は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y3は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(Y−4)で表される構成単位は、下記式(Y−4’)で表される構成単位であることが好ましく、式(Y−6)で表される構成単位は、下記式(Y−6’)で表される構成単位であることが好ましい。
Figure 2015199685
式(Y−4’)及び式(Y−6’)中、RY11及びRY3は前記と同じ意味を表す。
Figure 2015199685
式(Y−8)〜式(Y−10)中、RY1は前記を同じ意味を表す。RY4は、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
Y4は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
式(Y)で表される構成単位としては、例えば、下記式(Y−101)〜式(Y−121)で表されるアリーレン基からなる構成単位、下記式(Y−201)〜式(Y−206)で表される2価の複素環基からなる構成単位、下記式(Y−301)〜式(Y−304)で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基からなる構成単位が挙げられる。
Figure 2015199685
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式(Y)で表される構成単位であって、ArY1がアリーレン基である構成単位は、高分子ホストと本発明の金属錯体との組成物を用いた発光素子の輝度寿命が優れるので、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%〜80モル%であり、より好ましくは30モル%〜60モル%である。
式(Y)で表される構成単位であって、ArY1が2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基である構成単位は、高分子ホストと本発明の金属錯体との組成物を用いた発光素子の電荷輸送性が優れるので、高分子化合物に含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.5モル%〜30モル%であり、より好ましくは3モル%〜20モル%である。
式(Y)で表される構成単位は、高分子ホスト中に、1種のみ含まれていてもよく、2種以上含まれていてもよい。
高分子ホストは、正孔輸送性が優れるので、更に、下記式(X)で表される構成単位を含むことが好ましい。
Figure 2015199685
式(X)中、aX1及びaX2は、それぞれ独立に、0以上の整数を表す。ArX1及びArX3は、それぞれ独立に、アリーレン基又は2価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。ArX2及びArX4は、それぞれ独立に、アリーレン基、2価の複素環基、又は、少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RX1、RX2及びRX3は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
X1は、高分子ホストと本発明の金属錯体との組成物を用いた発光素子の輝度寿命が優れるので、好ましくは2以下であり、より好ましくは1である。
X2は、高分子ホストと本発明の金属錯体との組成物を用いた発光素子の輝度寿命が優れるので、好ましくは2以下であり、より好ましくは0である。
X1、RX2及びRX3は、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基であり、より好ましくはアリール基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX1及びArX3で表されるアリーレン基としては、より好ましくは式(A−1)又は式(A−9)で表される基であり、更に好ましくは式(A−1)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX1及びArX3で表される2価の複素環基としては、より好ましくは式(AA−1)、式(AA−2)又は式(AA−7)〜式(AA−26)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX1及びArX3は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
ArX2及びArX4で表されるアリーレン基としては、より好ましくは式(A−1)、式(A−6)、式(A−7)、式(A−9)〜式(A−11)又は式(A−19)で表される基であり、これらの基は置換基を有していてもよい。
ArX2及びArX4で表される2価の複素環基のより好ましい範囲は、ArX1及びArX3で表される2価の複素環基のより好ましい範囲と同じである。
ArX2及びArX4で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基における、アリーレン基及び2価の複素環基のより好ましい範囲、更に好ましい範囲は、それぞれ、ArX1及びArX3で表されるアリーレン基及び2価の複素環基のより好ましい範囲、更に好ましい範囲と同様である。
ArX2及びArX4で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基としては、式(Y)のArY1で表される少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基と同様の基が挙げられる。
ArX2及びArX4は、好ましくは置換基を有していてもよいアリーレン基である。
ArX1〜ArX4及びRX1〜RX3で表される基が有してもよい置換基としては、好ましくはアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、これらの基は更に置換基を有していてもよい。
式(X)で表される構成単位としては、好ましくは式(X−1)〜式(X−7)で表される構成単位であり、より好ましくは式(X−1)〜式(X−6)で表される構成単位であり、更に好ましくは式(X−3)〜式(X−6)で表される構成単位である。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
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式(X−1)〜式(X−7)中、RX4及びRX5は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、1価の複素環基又はシアノ基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するRX4は、同一でも異なっていてもよい。複数存在するRX5は、同一でも異なっていてもよく、隣り合うRX5同士は互いに結合して、それぞれが結合する炭素原子と共に環を形成していてもよい。
式(X)で表される構成単位は、正孔輸送性が優れるので、高分子ホストに含まれる構成単位の合計量に対して、好ましくは0.1モル%〜50モル%であり、より好ましくは1モル%〜40モル%であり、更に好ましくは5モル%〜30モル%である。
式(X)で表される構成単位としては、例えば、下記式(X1−1)〜式(X1−11)で表される構成単位が挙げられ、好ましくは式(X1−3)〜式(X1−10)で表される構成単位である。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
高分子ホストにおいて、式(X)で表される構成単位は、1種のみ含まれていても、2種以上含まれていてもよい。
高分子ホストとしては、例えば、下記表1に示される構成単位を有する高分子化合物P−1〜P−6が挙げられる。
Figure 2015199685
表1中、p、q、r、s及びtは、各構成単位のモル比率を示す。p+q+r+s+t=100であり、かつ、100≧p+q+r+s≧70である。「その他」とは、式(Y)で表される構成単位、式(X)で表される構成単位以外の構成単位を意味する。
高分子ホストは、ブロック共重合体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体のいずれであってもよいし、その他の態様であってもよいが、上記観点から、複数種の原料モノマーを共重合してなる共重合体であることが好ましい。
<高分子ホストの製造方法>
高分子ホストは、ケミカル レビュー(Chem.Rev.),第109巻,897−1091頁(2009年)等に記載の公知の重合方法を用いて製造することができ、Suzuki反応、Yamamoto反応、Buchwald反応、Stille反応、Negishi反応及びKumada反応等の遷移金属触媒を用いるカップリング反応により重合させる方法が例示される。
前記重合方法において、単量体を仕込む方法としては、単量体全量を反応系に一括して仕込む方法、単量体の一部を仕込んで反応させた後、残りの単量体を一括、連続又は分割して仕込む方法、単量体を連続又は分割して仕込む方法等が挙げられる。
遷移金属触媒としては、特に限定されないが、パラジウム触媒、ニッケル触媒が挙げられる。
重合反応の後処理は、公知の方法、例えば、分液により水溶性不純物を除去する方法、メタノール等の低級アルコールに重合反応後の反応液を加えて、析出させた沈殿を濾過した後、乾燥させる方法等を単独又は組み合わせて行う。高分子ホストの純度が低い場合、例えば、再結晶、再沈殿、ソックスレー抽出器による連続抽出、カラムクロマトグラフィー等の通常の方法にて精製することができる。
本明細書実施例において、本発明の高分子化合物の製造方法の一例として、パラジウム触媒を用いるSuzukiカップリング反応を利用した重合方法を示す。
本発明の金属錯体及び溶媒を含有する組成物(以下、「インク」ということがある。)は、インクジェットプリント法、ノズルプリント法等の印刷法を用いた発光素子の作製に好適である。
インクの粘度は、印刷法の種類によって調整すればよいが、インクジェットプリント法等の溶液が吐出装置を経由する印刷法に適用する場合には、吐出時のノズルの目づまりと飛行曲がりとを防止するために、好ましくは25℃において1〜20mPa・sである。
インクに含まれる溶媒は、該インク中の固形分を溶解又は均一に分散できる溶媒が好ましい。溶媒としては、例えば、1,2−ジクロロエタン、1,1,2−トリクロロエタン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン等の塩化物系溶媒;テトラヒドロフラン、ジオキサン、アニソール、4−メチルアニソール等のエーテル系溶媒;トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、n−ヘキシルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン等の芳香族炭素環式化合物系溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−へプタン、n−オクタン、n−ノナン、n−デカン、ビシクロヘキシル等の脂肪族炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ベンゾフェノン、アセトフェノン等のケトン系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル、エチルセルソルブアセテート、安息香酸メチル、酢酸フェニル等のエステル系溶媒;エチレングリコール、グリセリン、1,2−ヘキサンジオール等の多価アルコール系溶媒;イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール等のアルコール系溶媒;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶媒;N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶媒が挙げられる。溶媒は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
インクにおいて、溶媒の配合量は、本発明の金属錯体100重量部に対して、通常、1000重量部〜100000重量部であり、好ましくは2000重量部〜20000重量部である。
[正孔輸送材料]
正孔輸送材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類され、高分子化合物が好ましく、架橋基を有する高分子化合物がより好ましい。
正孔輸送材料である高分子化合物としては、例えば、ポリビニルカルバゾール及びその誘導体、側鎖又は主鎖に芳香族アミン構造を有するポリアリーレン及びその誘導体が挙げられる。高分子化合物は、電子受容性部位が結合された化合物でもよい。電子受容性部位としては、例えば、フラーレン、テトラフルオロテトラシアノキノジメタン、テトラシアノエチレン、トリニトロフルオレノン等が挙げられ、好ましくはフラーレンである。
本発明の組成物において、正孔輸送材料の配合量は、本発明の金属錯体100重量部に対して、通常、1重量部〜400重量部であり、好ましくは5重量部〜150重量部である。
正孔輸送材料は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
[電子輸送材料]
電子輸送材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。電子輸送材料は、架橋基を有していてもよい。
電子輸送材料である低分子化合物としては、例えば、8−ヒドロキシキノリンを配位子とする金属錯体、オキサジアゾール、アントラキノジメタン、ベンゾキノン、ナフトキノン、アントラキノン、テトラシアノアントラキノジメタン、フルオレノン、ジフェニルジシアノエチレン及びジフェノキノン、並びに、これらの誘導体が挙げられる。
電子輸送材料である高分子化合物としては、例えば、ポリフェニレン、ポリフルオレン、及び、これらの誘導体が挙げられる。この高分子化合物には、金属がドープされていてもよい。
本発明の組成物において、電子輸送材料の配合量は、本発明の金属錯体100重量部に対して、通常、1重量部〜400重量部であり、好ましくは5重量部〜150重量部である。
電子輸送材料は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
[正孔注入材料及び電子注入材料]
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。正孔注入材料及び/又は電子注入材料は、架橋基を有していてもよい。
正孔注入材料及び/又は電子注入材料である低分子化合物としては、例えば、銅フタロシアニン等の金属フタロシアニン、カーボン、モリブデン、タングステン等の金属酸化物、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化セシウム、フッ化カリウム等の金属フッ化物が挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン及びポリキノキサリン、並びに、これらの誘導体;式(X)で表される基を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子が挙げられる。
本発明の組成物において、正孔注入材料及び/又は電子注入材料の配合量は、各々、本発明の金属錯体100重量部に対して、通常、1重量部〜400重量部であり、好ましくは5重量部〜150重量部である。
正孔注入材料及び電子注入材料は、各々、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
[イオンのドープ]
正孔注入材料又は電子注入材料が導電性高分子を含む場合、導電性高分子の電気伝導度は、好ましくは、1×10−5S/cm〜1×10S/cmである。導電性高分子の電気伝導度をかかる範囲とするために、導電性高分子に適量のイオンをドープすることができる。
ドープされ得るイオンの種類は、正孔注入材料であればアニオン、電子注入材料であればカチオンである。アニオンとしては、例えば、ポリスチレンスルホン酸イオン、アルキルベンゼンスルホン酸イオン、樟脳スルホン酸イオンが挙げられる。カチオンとしては、例えば、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオンが挙げられる。
ドープされ得るイオンは、1種のみでも2種以上でもよい。
[発光材料]
ここでいう発光材料とは本発明の金属錯体とは異なる発光材料である。この発光材料は、低分子化合物と高分子化合物とに分類される。発光材料は、架橋基を有していてもよい。
発光材料である低分子化合物としては、例えば、ナフタレン及びその誘導体、アントラセン及びその誘導体、ペリレン及びその誘導体、並びに、イリジウム、白金又はユーロピウムを中心金属とする三重項発光錯体が挙げられる。
発光材料である高分子化合物としては、例えば、フェニレン基、ナフタレンジイル基、アントラセンジイル基、フルオレンジイル基、フェナントレンジイル基、ジヒドロフェナントレンジイル基、既に説明した式(X)で表される基、カルバゾールジイル基、フェノキサジンジイル基、フェノチアジンジイル基、アントラセンジイル基、ピレンジイル基等を含む高分子化合物が挙げられる。
発光材料は、低分子化合物及び高分子化合物を含んでいてもよく、好ましくは、三重項発光錯体及び高分子化合物を含む。
三重項発光錯体としては、例えば、下記式で表される金属錯体が挙げられる。
Figure 2015199685
三重項発光錯体としては、例えば、下記式COM−1〜COM−8で表される金属錯体が挙げられる。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
本発明の組成物において、発光材料の含有量は、本発明の金属錯体100重量部に対して、通常、0.1重量部〜400重量部である。
[酸化防止剤]
酸化防止剤は、本発明の金属錯体と同じ溶媒に可溶であり、発光及び電荷輸送を阻害しない化合物であればよく、例えば、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤が挙げられる。
本発明の組成物において、酸化防止剤の配合量は、本発明の金属錯体100重量部に対して、通常、0.001重量部〜10重量部である。
酸化防止剤は、1種単独で用いても2種以上を併用してもよい。
<膜>
膜は、本発明の金属錯体を含有する。
膜には、本発明の金属錯体を架橋により溶媒に対して不溶化させた、不溶化膜も含まれる。不溶化膜は、本発明の金属錯体を加熱、光照射等の外部刺激により架橋させて得られる膜である。不溶化膜は、溶媒に実質的に不溶であるため、積層構造を有する発光素子の層として好適に使用することができる。
膜を架橋させるための加熱の温度は、通常、25℃〜300℃であり、外部量子収率が良好になるので、好ましくは50℃〜250℃であり、より好ましくは150℃〜200℃である。
膜を架橋させるための光照射に用いられる光の種類は、例えば、紫外光、近紫外光、可視光である。
膜は、発光素子における正孔輸送層又は正孔注入層として好適である。
膜は、既に説明したインクを用いる塗布法(印刷法)である、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット印刷法、キャピラリーコート法、ノズルコート法により形成することができる。
膜の厚さは、通常、1nm〜10μmである。
<発光素子>
本発明の発光素子は、本発明の金属錯体を用いて得られる発光素子であり、本発明の金属錯体が分子内又は分子間で架橋された構造であってもよく、本発明の金属錯体が分子内及び分子間で架橋された構造であってもよい。
本発明の発光素子は、例えば、陽極及び陰極からなる電極と、該電極間に設けられた本発明の金属錯体を用いて得られる層とを有する。
[層構成]
本発明の金属錯体を用いて得られる層は、通常、発光層、正孔輸送層、正孔注入層、電子輸送層、電子注入層の1種以上の層であり、好ましくは、発光層である。これらの層は、各々、発光材料、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料を含む。これらの層は、各々、発光材料、正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料を、上述した溶媒に溶解させ、インクを調製してこれを用い、上述した膜の形成と同じ方法を用いて形成することができる。
発光素子は、陽極と陰極の間に発光層を有する。本発明の発光素子は、正孔注入性及び正孔輸送性の観点からは、陽極と発光層との間に、正孔注入層及び正孔輸送層の少なくとも1層を有することが好ましく、電子注入性及び電子輸送性の観点からは、陰極と発光層との間に、電子注入層及び電子輸送層のうちの少なくとも1層を有することが好ましい。
正孔輸送層、電子輸送層、発光層、正孔注入層及び電子注入層の材料としては、本発明の金属錯体の他、各々、上述した正孔輸送材料、電子輸送材料、発光材料、正孔注入材料及び電子注入材料が挙げられる。
正孔輸送層の材料、電子輸送層の材料及び発光層の材料は、発光素子の作製において、各々、正孔輸送層、電子輸送層及び発光層に隣接する層の形成時に使用される溶媒に溶解する場合、該溶媒に該材料が溶解することを回避するために、該材料が架橋基を有することが好ましい。架橋基を有する材料を用いて各層を形成した後、該架橋基を架橋させることにより、該層を不溶化させることができる。
本発明の発光素子において、発光層、正孔輸送層、電子輸送層、正孔注入層、電子注入層等の各層の形成方法としては、低分子化合物を用いる場合、例えば、粉末状態の材料からの真空蒸着法、溶液又は溶融状態からの成膜による方法が挙げられ、高分子化合物を用いる場合、例えば、溶液又は溶融状態からの成膜による方法が挙げられる。
積層する層の順番、数及び厚さは、外部量子収率及び素子寿命を勘案して調整すればよい。
[基板/電極]
発光素子における基板は、電極を形成することができ、かつ、積層構造を構成する層を形成する際に化学的に変化しない基板であればよく、例えば、ガラス、プラスチック、シリコン等の材料からなる基板である。不透明な基板を用いる場合には、基板から最も遠くにある光を取り出す側の電極が透明又は半透明であることが好ましい。
陽極の材料としては、例えば、導電性の金属酸化物、半透明の金属が挙げられ、好ましくは、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化スズ、インジウムスズオキサイド(ITO)、インジウム亜鉛オキサイド等の導電性化合物、銀とパラジウムと銅との複合体(APC)、NESA、金、白金、銀、銅である。
陰極の材料としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アルミニウム、亜鉛、インジウム等の金属、それらのうちの2種以上の合金、それらのうちの1種以上と、銀、銅、マンガン、チタン、コバルト、ニッケル、タングステン、錫のうちの1種以上との合金、並びに、グラファイト及びグラファイト層間化合物が挙げられる。合金としては、例えば、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、インジウム−銀合金、リチウム−アルミニウム合金、リチウム−マグネシウム合金、リチウム−インジウム合金、カルシウム−アルミニウム合金が挙げられる。
陽極及び陰極は、各々、2層以上の積層構造としてもよい。
[用途]
発光素子を用いて面状の発光を得るためには、面状の陽極と陰極とを重なり合うように配置すればよい。パターン状の発光(発光パターン)を得るためには、面状の発光素子の表面にパターン状の窓を設けたマスクを設置する方法、非発光部にしたい層の厚さを特に厚く形成し実質的に非発光とする方法、陽極もしくは陰極、又は、両方の電極をパターン状に形成する方法がある。これらのいずれかの方法で発光パターンを形成し、いくつかの電極を独立にON/OFFできるように配置することにより、数字、文字等を表示できるセグメントタイプの表示装置が得られる。ドットマトリックス表示装置とするためには、陽極と陰極とを共にストライプ状に形成して直交するように配置すればよい。複数の種類の発光色の異なる高分子化合物を塗り分ける方法、カラーフィルター又は蛍光変換フィルターを用いる方法により、部分カラー表示、マルチカラー表示が可能となる。ドットマトリックス表示装置は、パッシブ駆動とすることも可能であるし、TFT等と組み合わせてアクティブ駆動とすることも可能である。これらの表示装置は、コンピュータ、テレビ、携帯端末等のディスプレイに用いることができる。面状の発光素子は、液晶表示装置のバックライト用の面状光源、又は、面状の照明用光源として好適に用いることができる。フレキシブルな基板を用いれば、曲面状の光源及び表示装置としても使用できる。
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本実施例において、高分子化合物のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)及びポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)は、サイズエクスクルージョンクロマトグラフィー(SEC)(島津製作所製、商品名:LC−10Avp)により求めた。なお、SECの測定条件は、以下のとおりである。
[測定条件]
測定する高分子化合物を約0.05重量%の濃度でテトラヒドロフランに溶解させ、SECに10μL注入した。SECの移動相としてテトラヒドロフランを用い、2.0mL/分の流量で流した。カラムとして、PLgel MIXED−B(ポリマーラボラトリーズ製)を用いた。検出器にはUV−VIS検出器(島津製作所製、商品名:SPD−10Avp)を用いた。
LC−MSの測定は、下記の方法で行った。
測定試料を約2mg/mLの濃度になるようにクロロホルム又はテトラヒドロフランに溶解させ、LC−MS(アジレント テクノロジー製、商品名:1100LCMSD)に約1μL注入した。LC−MSの移動相には、アセトニトリル及びテトラヒドロフランの比率を変化させながら用い、0.2mL/分の流量で流した。カラムは、L−column 2 ODS(3μm)(化学物質評価研究機構製、内径:2.1mm、長さ:100mm、粒径3μm)を用いた。
NMRの測定は、下記の方法で行った。
5mg〜10mgの測定試料を約0.5mLの重クロロホルム(CDCl)、重テトラヒドロフラン(THF−d8)又は重塩化メチレン(CDCl)に溶解させ、NMR装置(バリアン(Varian,Inc.)製、商品名 MERCURY 300)を用いて測定した。
化合物の純度の指標として、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)面積百分率の値を用いた。この値は、特に記載がない限り、高速液体クロマトグラフィー(HPLC、島津製作所製、商品名:LC−20A)での254nmにおける値とする。この際、測定する化合物は、0.01重量%〜0.2重量%の濃度になるようにテトラヒドロフラン又はクロロホルムに溶解させ、HPLCに、濃度に応じて1μL〜10μL注入した。HPLCの移動相には、アセトニトリル及びテトラヒドロフランを用い、1mL/分の流速で、アセトニトリル/テトラヒドロフラン=100/0〜0/100(容積比)のグラジエント分析で流した。カラムは、Kaseisorb LC ODS 2000(東京化成工業製)又は同等の性能を有するODSカラムを用いた。検出器には、フォトダイオードアレイ検出器(島津製作所製、商品名:SPD−M20A)を用いた。
<比較例1:化合物(MC−C1)の合成>
特開2013−147450号公報の比較例1に記載されている方法と同様にして、下記式で表される化合物(MC−C1)を合成した。
Figure 2015199685
<実施例1:化合物(MC−1)の合成>
下記のスキームに従って、化合物(MC−1)を合成した。
Figure 2015199685
<工程1>
3−ブロモ−4−フルオロベンゾイルクロリド12.5g(52.6mmol)とブチルイミド酸塩酸塩7.98g(53.2mmol)とを秤量し、クロロホルム480mlを加えて窒素ガス雰囲気下に設置した。そこへトリエチルアミン16.7ml(119mmol)とクロロホルム20mLとの混合溶液を滴下し、窒素ガス雰囲気下にて20時間室温で攪拌した。溶媒のクロロホルムを濃縮してから水300mLに懸濁させて、ジクロロメタンで抽出した。得られた溶液を減圧濃縮し、化合物(MC−1a)を16.1g(50.9mmol)、収率97%で得た。
<工程2>
化合物(MC−1a)16.1g(50.9mmol)をクロロホルム350mLに溶解させ、窒素ガス雰囲気下に置いた。そこへ、メチルヒドラジン2.6g(56.4mmol)を含む水27mLを滴下し、窒素ガス雰囲気下で18時間室温撹拌した。反応溶液に水100mLを注ぎ分液ロートにあけて洗浄した。油層を回収、濃縮しシリカゲルカラムへ通した。ジクロロメタン−ヘキサンの混合溶媒を用いて分離精製し、薄黄色液体として化合物(MC−1b)を4.86g、収率32%で得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz/CDCl):δ(ppm)=7.94−7.91(m,1H),7.63−7.58(m,1H),7.28−7.23(m,1H),3.93(s,3H),2.71(t,2H),1.79(hex,2H),1.01(t,3H).
<工程3>
化合物(A)6.46g(12.6mmol)と、化合物(MC−1b)3.76g(12.6mmol)と炭酸カリウム12.8g(92.6mmol)とを秤量し、水46mL及び1,2−ジメトキシエタン55mLを加えて窒素ガス雰囲気下に設置した。そこへ、テトラキストリフェニルホスフィノパラジウム(0)1.07g(0.93mmol)を加えて、再び窒素ガス雰囲気下に置いた。反応混合物を95℃で14時間加熱した。放冷後、水、酢酸エチルを注ぎ洗浄した。油層を回収した後濃縮した。粗生成物をシリカゲルカラムに通して、ジクロロメタン−酢酸エチルの混合溶媒で分離精製した。白色粉末として化合物(MC−1c)を6.38g(10.6mmol)、収率84%で得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz/CDCl):δ(ppm)=7.79(d,1H),7.61−7.57(m,1H),7.32(s,2H),7.29(d,1H),7.21(d,4H),6.93(d,4H),3.96(s,3H),2.73(t,2H),2.07(s,6H),1.87−1.77(m,2H),1.29(s,18H),1.02(t,3H).
<工程4>
3塩化イリジウム334mg(0.95mmol)と化合物(MC−1c)1.20g(1.99mmol)とを秤量し、水15mLと2−エトキシエタノール45mLとを加えて窒素ガス雰囲気下に置き、14時間加熱還流した。放冷後、水、ジクロロメタンを注ぎ油層を洗浄した。油層を濃縮、乾燥した後、ジクロロメタンとヘキサンとを用いて再結晶し、薄黄色固体を1.21g得た。この薄黄色固体1.21gと化合物(MC−1c)2.51g(4.16mmol)とを秤量し、窒素ガス雰囲気下でトリフルオロメタンスルホン酸銀0.45g(1.75mmol)を加えた。そこへ、ジエチレングリコールジメチルエステル6mLを添加し、165℃で30時間加熱反応させた。放冷後、ジクロロメタンを注ぎ懸濁液を吸引ろ過し、ろ液を濃縮し乾燥させた。粗生成物をシリカゲルカラムに通じてジクロロメタンとヘキサンとの混合溶媒で分離精製した。得られた固体をジクロロメタン−メタノールから再結晶し、次いでジクロロメタン−ヘキサンから再結晶した。薄黄色粉末として化合物(MC−1)を997mg(0.49mmol)、収率53%で得た。H−NMR分析の結果を以下に示す。
H−NMR(400MHz/CDCl):δ(ppm)=7.62(d,3H),7.30(s,6H),7.20(ddd,12H),6.94(ddd,12H),6.47(d,3H),4.26(s,9H),2.25−2.17(m,3H),2.07(s,18H),1.93−1.86(m,3H),1.44−1.33(m,3H),1.29(s,54H),1.26−1.18(m,3H),0.72(t,9H).
<合成例1> 高分子化合物(P−X)の合成
高分子化合物(P−X)は、特開2012−144722号公報に記載の方法にて合成した。高分子化合物(P−X)は、下記式で表される構成単位を有している。高分子化合物(P−X)は、具体的には下記式で示される構成単位を順に50:30:12.5:7.5のモル比(使用した原料の量比から求めた理論値)で有する共重合体である。
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
Figure 2015199685
<合成例2> 高分子化合物(P−Y)の合成
窒素ガス雰囲気下、下記式で表される単量体(CM01)(3.2725g)、単量体(CM02)(1.5926g)、単量体(CM03)(1.5218g)及び溶媒となるトルエン(71mL)の混合物を約80℃に加熱した後に、酢酸パラジウム(1.47mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(9.18mg)及び20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(23.2g)を加え、還流下で約5.5時間攪拌した。
Figure 2015199685
次に、2−イソプロピルフェニルボロン酸(0.2149g)、酢酸パラジウム(1.38mg)、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン(9.26mg)及び20重量%テトラエチルアンモニウムヒドロキシド水溶液(23.2g)を加え、更に還流下で約17.5時間攪拌した。
N,N−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム三水和物(1.87g)をイオン交換水(37mL)に溶解した溶液を加え、85℃に加熱しながら約2時間攪拌した。
得られた有機層を3.6重量%の塩酸で2回、2.5重量%アンモニア水で2回、イオン交換水で4回、順次洗浄した。有機層をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、この沈殿をろ取、乾燥させることにより、固体を得た。この固体をトルエンに溶解させ、予めトルエンを通液したシリカゲルカラム及びアルミナカラムに通液した。得られた溶液をメタノールに滴下することで沈殿を生じさせ、この沈殿をろ取、乾燥させることにより、高分子化合物(P−Y)(3.006g)を得た。高分子化合物(P−Y)のポリスチレン換算の数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)は、Mn=1.2×10、Mw=4.3×10であった。
高分子化合物(P−Y)は、単量体の仕込み比率から下記の構成単位を下記のモル比率で有し、単量体(CM01)から誘導される下記式(PA)で示される構成単位と、下記式(PB)で示される、単量体(CM02)又は単量体(CM03)から誘導される2つの構成単位から選ばれる構成単位とが交互に重合した高分子化合物であるものと推定される。
Figure 2015199685
<比較例CD1> 発光素子CD1の作製
下記の通り、発光素子CD1を作製した。
<陽極及び正孔注入層の形成>
ガラス基板にスパッタ法により45nmの厚さでITO膜を付けることにより陽極を形成した。該陽極上に、ポリチオフェン・スルホン酸系の正孔注入剤であるAQ−1200(Plextronics社製)をスピンコート法により35nmの厚さで成膜し、大気雰囲気下において、ホットプレート上で170℃、15分間加熱することにより正孔注入層を形成した。
<正孔輸送層の形成>
キシレンに高分子化合物(P−X)を0.7重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔注入層の上にスピンコート法により20nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、ホットプレート上で180℃、60分間加熱させることにより正孔輸送層を形成した。
<発光層の形成>
キシレンに、高分子化合物(P−Y)及び金属錯体(MC−C1)(高分子化合物(P−Y)/金属錯体(MC−C1)=60重量%/40重量%)を1.6重量%の濃度で溶解させた。得られたキシレン溶液を用いて、正孔輸送層の上にスピンコート法により75nmの厚さで成膜し、窒素ガス雰囲気下において、130℃、10分間加熱することにより発光層を形成した。
<陰極の形成>
発光層の形成した基板を蒸着機内において、1.0×10−4Pa以下にまで減圧した後、陰極として、発光層の上にフッ化ナトリウムを約4nmの厚さで蒸着し、次いで、フッ化ナトリウム層の上にアルミニウムを約80nmの厚さで蒸着した。蒸着後、ガラス基板を用いて封止することにより、発光素子CD1を作製した。
<発光素子の評価>
作製された発光素子CD1を評価した。システム技研株式会社製 OLED 25ch−IVL測定装置を用いて0Vから12Vまで電圧を印加して発光素子CD1を発光させ、発光輝度を測定したところ、青色のEL(エレクトロルミネッセンス)発光が観測された。100cd/m及び1000cd/mにおける測定された駆動電圧[V]を表2にそれぞれ示す。
<実施例D1> 発光素子D1の作製及び評価
比較例CD1における、金属錯体(MC−C1)に代えて、金属錯体(MC−1)を用いた以外は比較例CD1と同様にして、発光素子D1を作製した。
作製された発光素子D1を評価した。発光素子D1に電圧を印加したところ、EL発光が観測された。100cd/m及び1000cd/mにおける測定された駆動電圧[V]を表2にそれぞれ示す。
Figure 2015199685
<ピーク波長及び色度>
同様に、システム技研株式会社製 OLED 25ch−IVL測定装置を用いて0Vから12Vまで電圧を印加して発光素子CD1を発光させ、ピーク波長及び色度を測定したところ、100cd/mでの発光素子CD1のピーク波長は485nmであり、色度は(CIEx、CIEy)=(0.18、0.29)であり、1000cd/mでの発光素子CD1のピーク波長は485nmであり、色度は(CIEx、CIEy)=(0.18、0.29)であった。
発光素子CD1と同様に、発光素子D1のピーク波長及び色度を測定したところ、100cd/mでの発光素子D1のピーク波長は475nmであり、色度は(CIEx、CIEy)=(0.17、0.23)であり、1000cd/mでの発光素子D1のピーク波長は470nmであり、色度は(CIEx、CIEy)=(0.17、0.21)であった。
本発明の金属錯体(MC−1)を用いて得られる発光素子D1は、金属錯体(MC−C1)を用いて得られる発光素子D1と比較して、駆動電圧が低いことが分かる。

Claims (11)

  1. 下記式(1)で表される金属錯体。
    Figure 2015199685
    [前記式(1)中、
    Mは、ルテニウム原子、ロジウム原子、パラジウム原子、オスミウム原子、イリジウム原子又は白金原子を表す。
    mは1〜3の整数を表し、nは0〜2の整数を表し、m+nは2又は3である。
    P1、RP2、RP3、RP4、RP5及びRP6は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、シクロアルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、1価の複素環基又はハロゲン原子を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。RP1、RP2、RP3、RP4、RP5及びRP6が複数存在する場合、それらはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。RP1とRP2とは結合して環構造を形成していてもよく、RP2とRP3とは結合して環構造を形成していてもよく、RP3とRP4とは結合して環構造を形成していてもよく、RP4とRP5とは結合して環構造を形成していてもよい。
    ここで、RP1、RP2、RP3及びRP4のうちの少なくとも1つは下記式(2)で表される基である。
    Figure 2015199685
    [前記式(2)中、
    S1及びRS2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。
    S3及びRS4は、それぞれ独立に、アリール基又は1価の複素環基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
    前記式(1)中の下記式(3)で表される部分は、2座配位子を表す。式(3)で表される2座配位子が複数存在する場合、それらは同一でも異なっていてもよい。
    Figure 2015199685
    [式(3)中、
    及びRは、金属原子Mに結合する原子であり、それぞれ独立に、炭素原子、酸素原子又は窒素原子を表し、これらの原子は環を構成する原子であってもよい。]]
  2. 前記式(2)で表される基が、下記式(2−1)で表される基又は下記式(2−2)で表される基である、請求項1に記載の金属錯体。
    Figure 2015199685
    [式(2−1)及び式(2−2)中、
    S1及びRS2は、前記と同じ意味を表す。
    1g、R2g、R3g、R11g、R12g、R13g、R14g及びR15gは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基又はシクロアルキル基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。複数存在するR1g、R2g、R3g、R11g、R12g、R13g、R14g及びR15gは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。]
  3. 前記RP3が前記式(2)で表される基である、請求項1又は2に記載の金属錯体。
  4. 前記RP2がハロゲン原子である、請求項3に記載の金属錯体。
  5. 前記RP1及びRP4が水素原子である、請求項4に記載の金属錯体。
  6. 前記RP5及びRP6がアルキル基、シクロアルキル基、アリール基又は1価の複素環基である、請求項5に記載の金属錯体。
  7. 前記Mがイリジウム原子又は白金原子である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の金属錯体。
  8. 前記nが0である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の金属錯体。
  9. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属錯体と、
    下記式(Y)で表される構成単位を含む高分子化合物とを含有する組成物。
    Figure 2015199685
    [式(Y)中、ArY1は、アリーレン基、2価の複素環基、又は少なくとも1種のアリーレン基と少なくとも1種の2価の複素環基とが直接結合した2価の基を表し、これらの基は置換基を有していてもよい。]
  10. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属錯体と、
    正孔輸送材料、正孔注入材料、電子輸送材料、電子注入材料、発光材料、酸化防止剤及び溶媒からなる群より選ばれる少なくとも1種の材料とを含有する組成物。
  11. 請求項1〜8のいずれか1項に記載の金属錯体を用いて得られる発光素子。
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