JP2015214490A - Compound having triphenylene ring structure, and organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種の表示装置に好適な自己発光素子である有機エレクトロルミネッセンス素子に適した化合物と該素子に関するものであり、詳しくはトリフェニレン環構造を有する化合物と、該化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子に関するものである。 The present invention relates to a compound suitable for an organic electroluminescence element which is a self-luminous element suitable for various display devices and the element, and more specifically, a compound having a triphenylene ring structure, and an organic electroluminescence using the compound. It relates to an element.
有機エレクトロルミネッセンス素子は自己発光性素子であるので、液晶素子にくらべて明るく視認性に優れ、鮮明な表示が可能であるため、活発な研究がなされてきた。 Since organic electroluminescent elements are self-luminous elements, they have been actively researched because they are brighter and more visible than liquid crystal elements and can display clearly.
近年、素子の発光効率を上げる試みとして、燐光発光体を用いて燐光を発生させる、すなわち三重項励起状態からの発光を利用する素子が開発されている。励起状態の理論によれば、燐光発光を用いた場合には、従来の蛍光発光の約4倍の発光効率が可能になるという、顕著な発光効率の向上が期待される。
1993年にプリンストン大学のM.A.Baldoらは、イリジウム錯体を用いた燐光発光素子によって8%の外部量子効率を実現させた。
また、熱活性化遅延蛍光(TADF)による発光を利用する素子も開発されている。2011年に九州大学の安達らは、熱活性化遅延蛍光材料を用いた素子によって5.3%の外部量子効率を実現させた(例えば、非特許文献1参照)。
In recent years, as an attempt to increase the luminous efficiency of an element, an element that generates phosphorescence using a phosphorescent material, that is, uses light emission from a triplet excited state has been developed. According to the theory of the excited state, when phosphorescent light emission is used, a remarkable improvement in light emission efficiency is expected in that light emission efficiency about four times that of conventional fluorescent light emission becomes possible.
In 1993, M.P. A. Baldo et al. Achieved an external quantum efficiency of 8% with a phosphorescent device using an iridium complex.
An element utilizing light emission by thermally activated delayed fluorescence (TADF) has also been developed. In 2011, Adachi et al. Of Kyushu University realized an external quantum efficiency of 5.3% with a device using a thermally activated delayed fluorescent material (see, for example, Non-Patent Document 1).
燐光発光体は濃度消光を起こすため、一般的にホスト化合物と称される、電荷輸送性の化合物にドープさせることによって担持される。担持される燐光発光体はゲスト化合物と称される。このホスト化合物としては、下記式で表される4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(以後、CBPと略称する)が一般に用いられてきた(例えば、非特許文献2参照)。 Since the phosphorescent light emitter causes concentration quenching, it is supported by doping a charge transporting compound generally called a host compound. The supported phosphorescent emitter is called a guest compound. As this host compound, 4,4′-di (N-carbazolyl) biphenyl (hereinafter abbreviated as CBP) represented by the following formula has been generally used (see, for example, Non-Patent Document 2).
しかし、CBPはガラス転移点(Tg)が62℃と低く、結晶性が強いため、薄膜状態における安定性に乏しいことが指摘されていた。そのため高輝度発光など、耐熱性が必要とされる場面において、満足できる素子特性が得られていなかった。 However, it has been pointed out that CBP has a low glass transition point (Tg) as low as 62 ° C. and strong crystallinity, so that it has poor stability in a thin film state. Therefore, satisfactory device characteristics have not been obtained in scenes where heat resistance is required, such as high luminance light emission.
燐光発光素子の研究が進むとともに、燐光発光体とホスト化合物の間のエネルギー移動過程の解明が進み、発光効率を高めるためにはホスト化合物の励起三重項レベルが燐光発光体の励起三重項レベルよりも高くなくてはならないことが明らかとなった。 As research on phosphorescent devices progresses, the elucidation of the energy transfer process between phosphorescent emitters and host compounds advances, and in order to increase luminous efficiency, the excited triplet level of the host compound is higher than the excited triplet level of the phosphorescent emitter. It has become clear that it must be high.
下記式で表される青色燐光発光材であるFIrpicを前記CBPにドープして発光層のホスト化合物とした場合、燐光発光素子の外部量子効率は6%程度に留まっている。これはFIrpicの励起三重項レベルが2.67eVであるのに対し、CBPの励起三重項レベルが2.57eVと低いことから、FIrpicによる三重項励起子の閉じ込めが、CBPでは不十分であるからと考えられた。このことは、FIrpicをCBPにドープした薄膜のフォトルミネッセンス強度が温度依存性を示すことによって実証されている(例えば、非特許文献3参照)。 When FIrpic, which is a blue phosphorescent material represented by the following formula, is doped into the CBP to form a host compound of the light emitting layer, the external quantum efficiency of the phosphorescent light emitting device remains at about 6%. This is because the excited triplet level of FIrpic is 2.67 eV, whereas the excited triplet level of CBP is as low as 2.57 eV, so that confinement of triplet excitons by FIrpic is insufficient with CBP. It was considered. This is demonstrated by the fact that the photoluminescence intensity of a thin film in which FIrpic is doped into CBP shows temperature dependence (see, for example, Non-Patent Document 3).
CBPよりも励起三重項レベルの高いホスト化合物としては、下記で示される1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(以後、mCPと略称する)が知られているが、mCPもガラス転移点(Tg)が55℃と低く、結晶性が強いため、薄膜状態における安定性に乏しい。そのため高輝度発光など、耐熱性が必要とされる場面において、満足できる素子特性が得られていなかった(例えば、非特許文献3参照)。 As a host compound having a higher excited triplet level than CBP, 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene (hereinafter abbreviated as mCP) shown below is known. Since the point (Tg) is as low as 55 ° C. and the crystallinity is strong, the stability in the thin film state is poor. Therefore, satisfactory element characteristics have not been obtained in scenes where heat resistance is required, such as high-luminance light emission (see Non-Patent Document 3, for example).
また、より高い励起三重項レベルを有するホスト化合物を検討する中から、電子輸送性もしくはバイポーラー輸送性のホスト化合物にイリジウム錯体をドープした場合、高い発光効率が得られることが分かってきている(例えば、非特許文献4参照)。 Moreover, it has been found that, when a host compound having a higher excited triplet level is studied, when an iridium complex is doped into an electron transporting or bipolar transporting host compound, high luminous efficiency can be obtained ( For example, refer nonpatent literature 4).
このように、実用的な場面での燐光発光素子の発光効率を高めるため、励起三重項レベルが高く、薄膜安定性の高い、発光層のホスト化合物が必要とされてきている。 Thus, in order to increase the luminous efficiency of a phosphorescent light emitting device in a practical situation, a host compound of a light emitting layer having a high excited triplet level and high thin film stability has been required.
本発明の目的は、高効率の有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として、高い励起三重項レベルを有し、燐光発光体の三重項励起子を完全に閉じ込めることができる、発光層のホスト化合物を提供し、さらにこの化合物を用いて、高効率、高輝度の有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することにある。本発明が提供しようとする有機化合物が具備すべき物理的な特性としては、(1)励起三重項レベルが高いこと、(2)バイポーラ輸送性を有すること、(3)薄膜状態が安定であること、をあげることができる。また、本発明が提供しようとする有機エレクトロルミネッセンス素子が具備すべき物理的な特性としては、(1)発光効率が高いこと、(2)実用駆動電圧が低いことをあげることができる。 An object of the present invention is to provide a host compound of a light emitting layer having a high excited triplet level and capable of completely confining triplet excitons of a phosphorescent emitter as a material for a highly efficient organic electroluminescence device. Furthermore, another object of the present invention is to provide a high-efficiency, high-brightness organic electroluminescence device using this compound. The physical properties that the organic compound to be provided by the present invention should have include (1) high excitation triplet level, (2) bipolar transportability, and (3) stable thin film state. I can give you. In addition, physical properties to be provided by the organic electroluminescence device to be provided by the present invention include (1) high luminous efficiency and (2) low practical driving voltage.
そこで、本発明者らは上記の目的を達成するために、トリフェニレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環が高い励起三重項レベルを有する可能性に着目して、エネルギー準位を指標に化合物を設計して化学合成し、実際に仕事関数を測定することによって化合物が有するエネルギー準位を確認し、燐光発光素子に適した特性を有する新規なトリフェニレン環構造を有する化合物を見出した。そして、該化合物を用いて種々の有機エレクトロルミネッセンス素子を試作し、素子の特性評価を行なった結果、本発明を完成するに至った。 Therefore, in order to achieve the above object, the present inventors designed a compound using the energy level as an index, paying attention to the possibility that the triphenylene ring, dibenzofuran ring and dibenzothiophene ring have a high excited triplet level. Thus, the energy level of the compound was confirmed by actually synthesizing and actually measuring the work function, and a compound having a novel triphenylene ring structure having characteristics suitable for a phosphorescent light emitting device was found. Then, various organic electroluminescence devices were prototyped using the compound, and the characteristics of the devices were evaluated. As a result, the present invention was completed.
1)すなわち本発明は、一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物である。 1) That is, the present invention is a compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1).
(式中、R1〜R10は、同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、A1、A2は同一でも異なってもよく、下記構造式(B)で示される1価基を表す。) (Wherein R 1 to R 10 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, or a carbon atom which may have a substituent. 1 to 6 linear or branched alkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups or substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic groups, A 1 and A 2 may be the same or different and represent a monovalent group represented by the following structural formula (B).
(式中、R11〜R17は、同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Xは酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表す。) (In the formula, R 11 to R 17 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, or a carbon atom which may have a substituent. 1 to 6 linear or branched alkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups or substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic groups, X represents an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom.)
2)また本発明は、下記一般式(1’)で表される、上記1)記載のトリフェニレン環構造を有する化合物である。 2) Moreover, this invention is a compound which has the triphenylene ring structure of said 1) description represented with the following general formula (1 ').
(式中、R1〜R10は、同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、A1、A2は同一でも異なってもよく、前記構造式(B)で示される1価基を表す。) (Wherein R 1 to R 10 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, or a carbon atom which may have a substituent. 1 to 6 linear or branched alkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups or substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic groups, A 1 and A 2 may be the same or different and each represents a monovalent group represented by the structural formula (B).
3)また本発明は、下記一般式(1’’)で表される、上記1)記載のトリフェニレン環構造を有する化合物である。 3) Moreover, this invention is a compound which has the triphenylene ring structure of the said 1) description represented by the following general formula (1 '').
(式中、R1〜R10は、同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、A1、A2は同一でも異なってもよく、前記構造式(B)で示される1価基を表す。) (Wherein R 1 to R 10 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, or a carbon atom which may have a substituent. 1 to 6 linear or branched alkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups or substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic groups, A 1 and A 2 may be the same or different and each represents a monovalent group represented by the structural formula (B).
4)また本発明は、一般式(1)において、前記構造式(B)が下記構造式(B’)で示される1価基で表される、上記1)記載のトリフェニレン環構造を有する化合物である。 4) Moreover, this invention is a compound which has the triphenylene ring structure of said 1) description whose said Structural formula (B) is represented by the monovalent group shown by following Structural formula (B ') in General formula (1). It is.
(式中、R11〜R17は、同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Xは酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表す。) (In the formula, R 11 to R 17 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, or a carbon atom which may have a substituent. 1 to 6 linear or branched alkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups or substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic groups, X represents an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom.)
5)また本発明は、一般式(1)において、前記構造式(B)が下記構造式(B’’)で示される1価基で表される、上記1)記載のトリフェニレン環構造を有する化合物である。 5) Moreover, this invention has the triphenylene ring structure of said 1) description in which the said structural formula (B) is represented by the monovalent group shown by the following structural formula (B '') in General formula (1). A compound.
(式中、R11〜R17は、同一でも異なってもよく水素原子、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基、置換もしくは無置換の芳香族複素環基または置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基を表し、Xは酸素原子、硫黄原子またはセレン原子を表す。) (In the formula, R 11 to R 17 may be the same or different and each represents a hydrogen atom, a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, a trifluoromethyl group, or a carbon atom which may have a substituent. 1 to 6 linear or branched alkyl groups, substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic groups or substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic groups, X represents an oxygen atom, a sulfur atom or a selenium atom.)
6)また本発明は、一対の電極とその間に挟まれた少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記有機層の少なくとも一層が前記一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物を含む、有機エレクトロルミネッセンス素子である。 6) In the organic electroluminescence device having a pair of electrodes and at least one organic layer sandwiched therebetween, at least one of the organic layers has a triphenylene ring structure represented by the general formula (1). It is an organic electroluminescent element containing the compound which has.
7)また本発明は、前記した有機層が正孔阻止層であり、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物が、該正孔阻止層中に、少なくとも一つの構成材料として用いられていることを特徴とする上記6)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 7) Further, according to the present invention, the organic layer is a hole blocking layer, and the compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1) includes at least one constituent material in the hole blocking layer. The organic electroluminescence device according to 6) above, wherein the organic electroluminescence device is used.
8)また本発明は、前記した有機層が発光層であり、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物が、該発光層中に、少なくとも一つの構成材料として用いられていることを特徴とする上記6)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 8) In the present invention, the organic layer described above is a light emitting layer, and the compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1) is used as at least one constituent material in the light emitting layer. 6) The organic electroluminescence device as described in 6) above.
9)また本発明は、前記した有機層が発光層であり、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物が、該発光層のホスト材料として用いられていることを特徴とする上記8)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 9) Further, the present invention is characterized in that the organic layer is a light emitting layer, and a compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1) is used as a host material of the light emitting layer. The organic electroluminescence device according to 8) above.
10)また本発明は、一対の電極とその間に挟まれた、燐光性の発光材料を含有する発光層と少なくとも一層の有機層を有する有機エレクトロルミネッセンス素子において、前記一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物が、該発光層中に、少なくとも一つの構成材料として用いられていることを特徴とする上記6)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 10) Further, the present invention relates to an organic electroluminescence device having a light emitting layer containing a phosphorescent light emitting material and at least one organic layer sandwiched between a pair of electrodes and represented by the general formula (1). The organic electroluminescent device according to 6) above, wherein the compound having a triphenylene ring structure is used as at least one constituent material in the light emitting layer.
11)また本発明は、前記した燐光性の発光材料がイリジウムまたは白金を含む金属錯体である上記10)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 11) Moreover, this invention is an organic electroluminescent element of said 10) whose above-mentioned phosphorescent luminescent material is a metal complex containing iridium or platinum.
12)また本発明は、前記した燐光性の発光材料が赤色発光材料である上記10)記載の有機エレクトロルミネッセンス素子である。 12) Moreover, this invention is an organic electroluminescent element of the said 10) description whose above-mentioned phosphorescent luminescent material is a red luminescent material.
一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)および構造式(B)、構造式(B’)、構造式(B’’)中のR1〜R17で表される「置換基を有していてもよい炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「アルキル基」としては、具体的に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基などをあげることができる。 R 1 to R 17 in the general formula (1), the general formula (1 ′), the general formula (1 ″), the structural formula (B), the structural formula (B ′), and the structural formula (B ″). Specific examples of the “alkyl group” in the “optionally substituted linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms” specifically include a methyl group, an ethyl group, and n-propyl. Group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group and the like.
一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)および構造式(B)、構造式(B’)、構造式(B’’)中のR1〜R17で表される「置換基を有する炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基で置換されたジアルキルアミノ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ビピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基、ピリドインドリル基、カルバゾリル基、キノキサリル基、ピラゾリル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていてもよく、これらの置換基同士が互いに結合し、環を形成していてもよい。 R 1 to R 17 in the general formula (1), the general formula (1 ′), the general formula (1 ″), the structural formula (B), the structural formula (B ′), and the structural formula (B ″). Specific examples of the “substituent” in the “straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms” include a deuterium atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a cyano group, Substituted with a fluoromethyl group, a nitro group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a linear or branched alkyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms Dialkylamino group, phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, tetrakisphenyl group, styryl group, naphthyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, pyridyl group, bipyridyl group, Examples thereof include a riadyl group, a pyrimidyl group, a quinolyl group, an isoquinolyl group, an indolyl group, a pyridoindolyl group, a carbazolyl group, a quinoxalyl group, and a pyrazolyl group, and these substituents may be further substituted. These substituents may be bonded to each other to form a ring.
一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)および構造式(B)、構造式(B’)、構造式(B’’)中のR1〜R17で表される、「置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基」、「置換もしくは無置換の芳香族複素環基」または「置換もしくは無置換の縮合多環芳香族基」における「芳香族炭化水素基」、「芳香族複素環基」または「縮合多環芳香族基」としては、具体的にフェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、アントリル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ビピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、フラニル基、ピロリル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピリドインドリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基、ナフチリジニル基、フェナントロリニル基、アクリジニル基のような基をあげることができる。 R 1 to R 17 in the general formula (1), the general formula (1 ′), the general formula (1 ″), the structural formula (B), the structural formula (B ′), and the structural formula (B ″). "Aromatic hydrocarbon group" in "substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon group", "substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic group" or "substituted or unsubstituted condensed polycyclic aromatic group" , "Aromatic heterocyclic group" or "condensed polycyclic aromatic group" specifically includes phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, tetrakisphenyl group, styryl group, naphthyl group, anthryl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group Phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, pyridyl group, bipyridyl group, triazyl group, pyrimidyl group, furanyl group, pyrrolyl group, thienyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, benzofuranyl group, benzothiyl Nyl group, indolyl group, carbazolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, quinoxalyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyridoindolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothienyl group, naphthyridinyl group, phenanthrolinyl group, A group such as an acridinyl group can be exemplified.
一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)および構造式(B)、構造式(B’)、構造式(B’’)中のR1〜R17で表される、「置換芳香族炭化水素基」、「置換芳香族複素環基」または「置換縮合多環芳香族基」における「置換基」としては、具体的に、重水素原子、フッ素原子、塩素原子、シアノ基、トリフルオロメチル基、ニトロ基、炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキルオキシ基、炭素原子数1ないし6の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基で置換されたジアルキルアミノ基、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、テトラキスフェニル基、スチリル基、ナフチル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ピリジル基、ビピリジル基、トリアジル基、ピリミジル基、キノリル基、イソキノリル基、インドリル基、ピリドインドリル基、カルバゾリル基、キノキサリル基、ピラゾリル基のような基をあげることができ、これらの置換基はさらに置換されていてもよい。 R 1 to R 17 in the general formula (1), the general formula (1 ′), the general formula (1 ″), the structural formula (B), the structural formula (B ′), and the structural formula (B ″). Specific examples of the “substituent” in the “substituted aromatic hydrocarbon group”, “substituted aromatic heterocyclic group” or “substituted condensed polycyclic aromatic group” include deuterium atom, fluorine atom, chlorine Atom, cyano group, trifluoromethyl group, nitro group, linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, cyclopentyl group, cyclohexyl group, linear or branched group having 1 to 6 carbon atoms An alkyloxy group, a dialkylamino group substituted with a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, phenyl group, biphenylyl group, terphenylyl group, tetrakisphenyl group, styryl group, naphthyl group, fluorenyl group, Fena List groups such as tolyl, indenyl, pyrenyl, pyridyl, bipyridyl, triazyl, pyrimidyl, quinolyl, isoquinolyl, indolyl, pyridoindolyl, carbazolyl, quinoxalyl, pyrazolyl These substituents may be further substituted.
本発明の一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)で表される、トリフェニレン環構造を有する化合物は新規な化合物であり、発光層のホスト化合物として好適なエネルギー準位を有し、三重項励起子を閉じ込める優れた能力を有している。 The compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1), the general formula (1 ′), or the general formula (1 ″) of the present invention is a novel compound and suitable energy as a host compound of the light emitting layer. It has a level and has an excellent ability to confine triplet excitons.
本発明の一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)で表される、トリフェニレン環構造を有する化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子(以後、有機EL素子と略称する。)の発光層または正孔阻止層の構成材料として使用することができる。従来の材料に比べてバイポーラ輸送性に優れている本発明の化合物を用いることにより、電力効率の向上や、実用駆動電圧の低下という効果を有している。 The compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1), the general formula (1 ′), and the general formula (1 ″) of the present invention is referred to as an organic electroluminescence device (hereinafter, abbreviated as an organic EL device). ) Of the light emitting layer or the hole blocking layer. By using the compound of the present invention, which is superior in bipolar transportability compared to conventional materials, it has the effect of improving the power efficiency and lowering the practical driving voltage.
本発明のトリフェニレン環構造を有する化合物は、有機EL素子の正孔阻止層の化合物、あるいは発光層のホスト化合物として有用であり、該化合物を用いて有機EL素子を作製することにより、高効率、低駆動電圧の有機EL素子を得ることができる。 The compound having a triphenylene ring structure of the present invention is useful as a compound for a hole blocking layer of an organic EL device or a host compound for a light emitting layer. By producing an organic EL device using the compound, high efficiency, An organic EL element with a low driving voltage can be obtained.
本発明のトリフェニレン環構造を有する化合物は、新規な化合物であり、これらの化合物は例えば、以下のように合成できる。まず、相当するトリフェニレン化合物のジハライドをビス(ピナコラート)ジボロンなどによるボロン酸エステル化を行うことによって、相当するボロン酸エステル体を合成し(例えば、非特許文献5参照)、さらに、この相当するボロン酸エステル体と種々の置換基を有するハロゲノジベンゾフランまたはハロゲノジベンゾチオフェンとをSuzukiカップリングなどのクロスカップリング反応(例えば、非特許文献6参照)を行うことによって、トリフェニレン環構造を有する化合物を合成することができる。
一方、種々の置換基を有するハロゲノジベンゾフランまたはハロゲノジベンゾチオフェンをビス(ピナコラート)ジボロンなどによるボロン酸エステル化を行うことによって、種々の置換基を有するジベンゾフランまたはジベンゾチオフェンのボロン酸エステル体を合成し、さらに、この種々の置換基を有するジベンゾフランまたはジベンゾチオフェンのボロン酸エステル体と相当するトリフェニレン化合物のジハライドとをSuzukiカップリングなどのクロスカップリング反応を行うことによって、トリフェニレン環構造を有する化合物を合成することができる。
The compound having a triphenylene ring structure of the present invention is a novel compound, and these compounds can be synthesized, for example, as follows. First, the corresponding boronate ester form is synthesized by subjecting the corresponding triphenylene compound dihalide to boronic esterification with bis (pinacolato) diboron or the like (see, for example, Non-Patent Document 5), and further, the corresponding boron. A compound having a triphenylene ring structure is synthesized by performing a cross-coupling reaction such as Suzuki coupling between an acid ester and halogenodibenzofuran or halogenodibenzothiophene having various substituents (see, for example, Non-Patent Document 6). be able to.
On the other hand, by carrying out boronic esterification of halogenodibenzofuran or halogenodibenzothiophene having various substituents with bis (pinacolato) diboron or the like, a boronic ester of dibenzofuran or dibenzothiophene having various substituents is synthesized, Further, a compound having a triphenylene ring structure is synthesized by conducting a cross-coupling reaction such as Suzuki coupling between the boronic ester of dibenzofuran or dibenzothiophene having various substituents and a corresponding diphenylene halide of a triphenylene compound. be able to.
一般式(1)、一般式(1’)、一般式(1’’)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物の中で、好ましい化合物の具体例を以下に示すが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of preferable compounds among the compounds having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1), the general formula (1 ′), and the general formula (1 ″) are shown below. However, the present invention is not limited to these compounds.
これらの化合物の精製はカラムクロマトグラフによる精製、シリカゲル、活性炭、活性白土などによる吸着精製、溶媒による再結晶や晶析法などによって行った。化合物の同定は、NMR分析によって行なった。物性値として、融点、ガラス転移点(Tg)と仕事関数の測定を行った。融点は蒸着性の指標となるものであり、ガラス転移点(Tg)は薄膜状態の安定性の指標となるものであり、仕事関数は発光ホスト材料としてのエネルギー準位の指標となるものである。 These compounds were purified by column chromatography, adsorption purification using silica gel, activated carbon, activated clay, etc., recrystallization or crystallization using a solvent, and the like. The compound was identified by NMR analysis. As physical property values, melting point, glass transition point (Tg) and work function were measured. The melting point is an index of vapor deposition, the glass transition point (Tg) is an index of stability in a thin film state, and the work function is an index of energy level as a light-emitting host material. .
融点とガラス転移点(Tg)は、粉体を用いて高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100S)によって測定した。 Melting | fusing point and glass transition point (Tg) were measured with the high sensitivity differential scanning calorimeter (The Bruker AXS make, DSC3100S) using powder.
また仕事関数は、ITO基板の上に100nmの薄膜を作製して、大気中光電子分光装置(理研計器製、AC−3型)を用いて測定した。 The work function was measured using an atmospheric photoelectron spectrometer (manufactured by Riken Keiki Co., Ltd., AC-3 type) after forming a 100 nm thin film on the ITO substrate.
本発明の有機EL素子の構造としては、基板上に順次に、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、電子阻止層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、陰極からなるもの、また、電子輸送層と陰極の間にさらに電子注入層を有するもの、さらに、発光層の陽極側および/または陰極側に励起子ブロッキング層を有するものがあげられる。これらの多層構造においては有機層を何層か省略することが可能であり、例えば基板上に順次に、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極とすることや、陽極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、陰極とすることもできる。 As the structure of the organic EL device of the present invention, on the substrate sequentially, an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, an electron blocking layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transport layer, a cathode, Further, those having an electron injection layer between the electron transport layer and the cathode, and those having an exciton blocking layer on the anode side and / or the cathode side of the light emitting layer can be mentioned. In these multilayer structures, several organic layers can be omitted. For example, an anode, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode can be sequentially formed on the substrate. , Anode, hole transport layer, light emitting layer, electron transport layer, and cathode.
前記発光層、前記正孔輸送層、前記電子輸送層においては、それぞれが2層以上積層された構造であってもよい。 Each of the light emitting layer, the hole transport layer, and the electron transport layer may have a structure in which two or more layers are stacked.
本発明の有機EL素子の陽極としては、ITOや金のような仕事関数の大きな電極材料が用いられる。本発明の有機EL素子の正孔注入層として、銅フタロシアニンに代表されるポルフィリン化合物のほか、ナフタレンジアミン誘導体、スターバースト型のトリフェニルアミン誘導体、分子中にトリフェニルアミン構造を3個以上、単結合またはヘテロ原子を含まない2価基で連結した構造を有するアリールアミン化合物などのトリフェニルアミン3量体および4量体、ヘキサシアノアザトリフェニレンのようなアクセプター性の複素環化合物や塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As the anode of the organic EL element of the present invention, an electrode material having a large work function such as ITO or gold is used. As a hole injection layer of the organic EL device of the present invention, in addition to a porphyrin compound typified by copper phthalocyanine, a naphthalenediamine derivative, a starburst type triphenylamine derivative, a molecule having three or more triphenylamine structures, Triphenylamine trimers and tetramers such as arylamine compounds having a structure linked by a divalent group containing no bond or hetero atom, acceptor heterocyclic compounds such as hexacyanoazatriphenylene, and coating-type polymers Materials can be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の正孔輸送層として、m−カルバゾリルフェニル基を含有する化合物のほか、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)−ベンジジン(以後、TPDと略称する)やN,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(α−ナフチル)−ベンジジン(以後、NPDと略称する)、N,N,N’,N’−テトラビフェニリルベンジジンなどのベンジジン誘導体、1,1−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(以後、TAPCと略称する)、種々のトリフェニルアミン3量体および4量体やカルバゾール誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。また、正孔の注入・輸送層として、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(以後、PEDOTと略称する)/ポリ(スチレンスルフォネート)(以後、PSSと略称する)などの塗布型の高分子材料を用いることができる。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As a hole transport layer of the organic EL device of the present invention, in addition to a compound containing an m-carbazolylphenyl group, N, N′-diphenyl-N, N′-di (m-tolyl) -benzidine (hereinafter, NPD, abbreviated as TPD), N, N′-diphenyl-N, N′-di (α-naphthyl) -benzidine (hereinafter abbreviated as NPD), N, N, N ′, N′-tetrabiphenylylbenzidine, etc. Benzidine derivatives, 1,1-bis [(di-4-tolylamino) phenyl] cyclohexane (hereinafter abbreviated as TAPC), various triphenylamine trimers and tetramers, and carbazole derivatives can be used. . These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. Further, as a hole injection / transport layer, a coating type such as poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (hereinafter abbreviated as PEDOT) / poly (styrene sulfonate) (hereinafter abbreviated as PSS) is used. These polymer materials can be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
また、正孔注入層あるいは正孔輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにトリスブロモフェニルアミンヘキサクロルアンチモンをPドーピングしたものや、TPDの構造をその部分構造に有する高分子化合物などを用いることができる。 Further, in the hole injection layer or the hole transport layer, a material in which trisbromophenylamine hexachloroantimony is further P-doped to a material usually used in the layer, or a polymer having a TPD structure in its partial structure A compound or the like can be used.
本発明の有機EL素子の電子阻止層として、4,4’,4’’−トリ(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(以後、TCTAと略称する)、9,9−ビス[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]フルオレン、1,3−ビス(カルバゾール−9−イル)ベンゼン(以後、mCPと略称する)、2,2−ビス(4−カルバゾール−9−イルフェニル)アダマンタン(以後、Ad−Czと略称する)などのカルバゾール誘導体、9−[4−(カルバゾール−9−イル)フェニル]−9−[4−(トリフェニルシリル)フェニル]−9H−フルオレンに代表されるトリフェニルシリル基とトリアリールアミン構造を有する化合物などの電子阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As an electron blocking layer of the organic EL device of the present invention, 4,4 ′, 4 ″ -tri (N-carbazolyl) triphenylamine (hereinafter abbreviated as TCTA), 9,9-bis [4- (carbazole- 9-yl) phenyl] fluorene, 1,3-bis (carbazol-9-yl) benzene (hereinafter abbreviated as mCP), 2,2-bis (4-carbazol-9-ylphenyl) adamantane (hereinafter Ad) A triphenylsilyl group represented by 9- [4- (carbazol-9-yl) phenyl] -9- [4- (triphenylsilyl) phenyl] -9H-fluorene, and the like. And a compound having an electron blocking action such as a compound having a triarylamine structure can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の発光層として、トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム(以後、Alq3と略称する)をはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体などの各種金属錯体、アントラセン誘導体、ビススチリルベンゼン誘導体、ピレン誘導体、オキサゾール誘導体、ポリパラフェニレンビニレン誘導体などを用いることができる。また、発光層をホスト材料とドーパント材料とで構成してもよく、この場合、ホスト材料として本発明の一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物、mCP、チアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体などを用いることができる。またドーパント材料としては、キナクリドン、クマリン、ルブレン、アントラセン、ペリレンおよびそれらの誘導体、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、アミノスチリル誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。 As the light emitting layer of the organic EL device of the present invention, various metal complexes such as metal complexes of quinolinol derivatives including tris (8-hydroxyquinoline) aluminum (hereinafter abbreviated as Alq 3 ), anthracene derivatives, bisstyrylbenzene derivatives , Pyrene derivatives, oxazole derivatives, polyparaphenylene vinylene derivatives, and the like can be used. The light emitting layer may be composed of a host material and a dopant material. In this case, the host material is a compound having a triphenylene ring structure represented by the general formula (1) of the present invention, mCP, thiazole derivative, benzimidazole. Derivatives, polydialkylfluorene derivatives and the like can be used. As the dopant material, quinacridone, coumarin, rubrene, anthracene, perylene and derivatives thereof, benzopyran derivatives, rhodamine derivatives, aminostyryl derivatives, and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used.
また、発光材料として燐光性の発光材料を使用することも可能である。燐光性の発光体としては、イリジウムや白金などの金属錯体の燐光発光体を使用することができる。Ir(ppy)3などの緑色の燐光発光体、FIrpic、FIr6などの青色の燐光発光体、Btp2Ir(acac)、Ir(piq)3などの赤色の燐光発光体などが用いられ、このときのホスト材料としては正孔注入・輸送性のホスト材料として、CBPやTCTA、mCPなどのカルバゾール誘導体などを用いることができる。電子輸送性のホスト材料として、p−ビス(トリフェニルシリル)ベンゼン(以後、UGH2と略称する)や2,2’,2’’−(1,3,5−フェニレン)−トリス(1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール)(以後、TPBIと略称する)などを用いることができる。
燐光性の発光材料のホスト材料へのドープは濃度消光を避けるため、発光層全体に対して1〜30重量パーセントの範囲で、共蒸着によってドープすることが好ましい。
Further, a phosphorescent light emitting material can be used as the light emitting material. As the phosphorescent emitter, a phosphorescent emitter of a metal complex such as iridium or platinum can be used. Green phosphorescent emitters such as Ir (ppy) 3 , blue phosphorescent emitters such as FIrpic and FIr6, and red phosphorescent emitters such as Btp 2 Ir (acac) and Ir (piq) 3 are used. As the host material, a carbazole derivative such as CBP, TCTA, or mCP can be used as a hole injecting / transporting host material. As an electron transporting host material, p-bis (triphenylsilyl) benzene (hereinafter abbreviated as UGH2) and 2,2 ′, 2 ″-(1,3,5-phenylene) -tris (1-phenyl) -1H-benzimidazole) (hereinafter abbreviated as TPBI) or the like.
In order to avoid concentration quenching, the host material of the phosphorescent light emitting material is preferably doped by co-evaporation in the range of 1 to 30 weight percent with respect to the entire light emitting layer.
また、発光層の材料として、熱活性化遅延蛍光材料を使用することも可能である。熱活性化遅延蛍光材料としては、PIC−TRZ(例えば、非特許文献1参照)、特願2012-088615に記載された化合物などを使用することができる。 Moreover, it is also possible to use a heat activated delayed fluorescent material as the material of the light emitting layer. As the thermally activated delayed fluorescent material, PIC-TRZ (for example, see Non-Patent Document 1), compounds described in Japanese Patent Application No. 2012-088615, and the like can be used.
これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
また、本発明の化合物を用いて作製した発光層に、仕事関数の異なる化合物をホスト材料として用いて作製した発光層を隣接させて積層した構造の素子を作製することができる(例えば、非特許文献7参照)。 In addition, an element having a structure in which a light-emitting layer manufactured using a compound having a different work function as a host material is stacked adjacent to a light-emitting layer manufactured using the compound of the present invention can be manufactured (for example, non-patented). Reference 7).
本発明の有機EL素子の正孔阻止層として、本発明の一般式(1)で表されるトリフェニレン環構造を有する化合物のほか、バソクプロイン(以後、BCPと略称する)などのフェナントロリン誘導体や、アルミニウム(III)ビス(2−メチル−8−キノリナート)−4−フェニルフェノレート(以後、BAlqと略称する)などのキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種の希土類錯体、オキサゾール誘導体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体など、正孔阻止作用を有する化合物を用いることができる。これらの材料は電子輸送層の材料を兼ねてもよい。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As the hole blocking layer of the organic EL device of the present invention, in addition to the compound having the triphenylene ring structure represented by the general formula (1) of the present invention, phenanthroline derivatives such as bathocuproine (hereinafter abbreviated as BCP), aluminum (III) In addition to metal complexes of quinolinol derivatives such as bis (2-methyl-8-quinolinato) -4-phenylphenolate (hereinafter abbreviated as BAlq), various rare earth complexes, oxazole derivatives, triazole derivatives, triazine derivatives For example, a compound having a hole blocking action can be used. These materials may also serve as the material for the electron transport layer. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の電子輸送層として、Alq3、BAlqをはじめとするキノリノール誘導体の金属錯体のほか、各種金属錯体、トリアゾール誘導体、トリアジン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾール誘導体、カルボジイミド誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、シロール誘導体などを用いることができる。これらは、単独で成膜してもよいが、他の材料とともに混合して成膜した単層として使用してもよく、単独で成膜した層同士、混合して成膜した層同士、または単独で成膜した層と混合して成膜した層の積層構造としてもよい。これらの材料は蒸着法の他、スピンコート法やインクジェット法などの公知の方法によって薄膜形成を行うことができる。 As an electron transport layer of the organic EL device of the present invention, various metal complexes, triazole derivatives, triazine derivatives, oxadiazole derivatives, thiadiazole derivatives, carbodiimide derivatives, quinoxaline, in addition to metal complexes of quinolinol derivatives including Alq 3 and BAlq. Derivatives, phenanthroline derivatives, silole derivatives and the like can be used. These may be formed alone, but may be used as a single layer formed by mixing with other materials, layers formed alone, mixed layers formed, or A stacked structure of layers formed by mixing with a layer formed alone may be used. These materials can be formed into a thin film by a known method such as a spin coating method or an ink jet method in addition to a vapor deposition method.
本発明の有機EL素子の電子注入層として、フッ化リチウム、フッ化セシウムなどのアルカリ金属塩、フッ化マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、酸化アルミニウムなどの金属酸化物などを用いることができるが、電子輸送層と陰極の好ましい選択においては、これを省略することができる。 As the electron injection layer of the organic EL device of the present invention, an alkali metal salt such as lithium fluoride and cesium fluoride, an alkaline earth metal salt such as magnesium fluoride, and a metal oxide such as aluminum oxide can be used. In the preferred selection of the electron transport layer and the cathode, this can be omitted.
さらに、電子注入層あるいは電子輸送層において、該層に通常使用される材料に対し、さらにセシウムなどの金属をNドーピングしたものを用いることができる。 Further, in the electron injecting layer or the electron transporting layer, a material usually used for the layer and further doped with a metal such as cesium can be used.
本発明の有機EL素子の陰極として、アルミニウムのような仕事関数の低い電極材料や、マグネシウム銀合金、マグネシウムインジウム合金、アルミニウムマグネシウム合金のような、より仕事関数の低い合金が電極材料として用いられる。 As the cathode of the organic EL device of the present invention, an electrode material having a low work function such as aluminum or an alloy having a lower work function such as a magnesium silver alloy, a magnesium indium alloy, or an aluminum magnesium alloy is used as the electrode material.
以下、本発明の実施の形態について、実施例により具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
<2,7−ビス(8−フェニルジベンゾ[b,d]フラン−2−イル)トリフェニレン(化合物2)の合成>
窒素置換した反応容器に、2,8−ジブロモジベンゾフラン10g、フェニルボロン酸4.1g、2M炭酸カリウム水溶液20ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.8g、トルエン100ml、エタノール25mlを加えて加熱し、60℃で15時間攪拌した。室温まで冷却した後、水100ml、トルエン100mlを加え、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を水50mlで2回洗浄した後、無水硫酸マグネシウムで脱水し、濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ[担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン]によって精製し、2−ブロモ−8−フェニルジベンゾ[b,d]フランの白色粉末3.3g(収率33%)を得た。
<Synthesis of 2,7-bis (8-phenyldibenzo [b, d] furan-2-yl) triphenylene (Compound 2)>
To a reaction vessel purged with nitrogen, 10 g of 2,8-dibromodibenzofuran, 4.1 g of phenylboronic acid, 20 ml of 2M aqueous potassium carbonate solution, 1.8 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 100 ml of toluene, and 25 ml of ethanol were added. Heated and stirred at 60 ° C. for 15 hours. After cooling to room temperature, 100 ml of water and 100 ml of toluene were added, and a liquid separation operation was performed to collect an organic layer. The organic layer was washed twice with 50 ml of water, dried over anhydrous magnesium sulfate, and concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography [carrier: silica gel, eluent: n-hexane] to obtain 3.3 g (yield 33%) of 2-bromo-8-phenyldibenzo [b, d] furan white powder. It was.
得られた2−ブロモ−8−フェニルジベンゾ[b,d]フラン3.0g、および2,7−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)トリフェニレン2.2g、2M炭酸カリウム水溶液7.0ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.3g、トルエン40ml、エタノール10mlを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、攪拌しながら8時間還流した。室温まで冷却し、析出物をろ過によって採取した。析出物にテトラヒドロフラン300mlを加え、不溶物をろ過によって除いた後、1,2−ジクロロベンゼンからの再結晶を行うことによって2,7−ビス(8−フェニルジベンゾ[b,d]フラン−2−イル)トリフェニレン(化合物2)の類白色粉末1.1g(収率34%)を得た。 The resulting 2-bromo-8-phenyldibenzo [b, d] furan (3.0 g) and 2,7-bis (4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolane-2- Yl) 2.2 g of triphenylene, 7.0 ml of 2M aqueous potassium carbonate solution, 0.3 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 40 ml of toluene, and 10 ml of ethanol were added to a nitrogen-substituted reaction vessel and heated with stirring. Reflux for hours. After cooling to room temperature, the precipitate was collected by filtration. To the precipitate was added 300 ml of tetrahydrofuran, the insoluble matter was removed by filtration, and then recrystallization from 1,2-dichlorobenzene was performed, whereby 2,7-bis (8-phenyldibenzo [b, d] furan-2- Il) Triphenylene (compound 2) white powder 1.1 g (yield 34%) was obtained.
得られた類白色粉末についてNMRを使用して構造を同定した。1H−NMR測定結果を図1に示した。 The structure of the obtained white powder was identified using NMR. The 1 H-NMR measurement results are shown in FIG.
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の32個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=9.14(2H)、9.02−9.04(2H)、8.93−8.95(2H)、8.82(2H)、8.60(2H)、8.16−8.18(2H)、8.11−8.14(2H)、7.77−7.86(12H)、7.50−7.54(4H)、7.37−7.42(2H)。 The following 32 hydrogen signals were detected by 1 H-NMR (DMSO-d 6 ). δ (ppm) = 9.14 (2H), 9.02-9.04 (2H), 8.93-8.95 (2H), 8.82 (2H), 8.60 (2H), 8. 16-8.18 (2H), 8.11-8.14 (2H), 7.77-7.86 (12H), 7.50-7.54 (4H), 7.37-7.42 ( 2H).
<2,7−ビス{(8−フェニル)−2−ジベンゾ[b,d]チエニル}トリフェニレン(化合物3)の合成>
窒素置換した反応容器に、2,8−ジブロモジベンゾチオフェン10g、フェニルボロン酸4.6g、2M炭酸カリウム水溶液22ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)1.7g、トルエン100ml、エタノール25mlを加えて加熱し、60℃で7時間攪拌した。室温まで冷却した後、分液操作を行うことによって有機層を採取した。有機層を水30mlで3回洗浄した後、無水硫酸ナトリウムで脱水し、濃縮することによって粗製物を得た。粗製物をカラムクロマトグラフ[担体:シリカゲル、溶離液:n−ヘキサン]によって精製し、2−ブロモ−8−フェニルジベンゾ[b,d]チオフェンの白色粉末1.8g(収率18%)を得た。
<Synthesis of 2,7-bis {(8-phenyl) -2-dibenzo [b, d] thienyl} triphenylene (Compound 3)>
To a reaction vessel purged with nitrogen, 10 g of 2,8-dibromodibenzothiophene, 4.6 g of phenylboronic acid, 22 ml of 2M aqueous potassium carbonate solution, 1.7 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 100 ml of toluene, and 25 ml of ethanol were added. And heated at 60 ° C. for 7 hours. After cooling to room temperature, the organic layer was collected by performing a liquid separation operation. The organic layer was washed with 30 ml of water three times, dried over anhydrous sodium sulfate, and concentrated to obtain a crude product. The crude product was purified by column chromatography [carrier: silica gel, eluent: n-hexane] to obtain 1.8 g of 2-bromo-8-phenyldibenzo [b, d] thiophene white powder (yield 18%). It was.
得られた2−ブロモ−8−フェニルジベンゾ[b,d]チオフェン1.7g、および2,7−ビス(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)トリフェニレン1.2g、2M炭酸カリウム水溶液3.9ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.2g、トルエン20ml、エタノール5mlを窒素置換した反応容器に加えて加熱し、攪拌しながら5時間還流した。室温まで冷却し、析出物をろ過によって採取した。析出物にテトラヒドロフラン350mlを加え、不溶物をろ過によって除いた後、1,2−ジクロロベンゼンからの再結晶を行うことによって2,7−ビス{(8−フェニル)−2−ジベンゾ[b,d]チエニル}トリフェニレン(化合物3)の類白色粉末0.8g(収率41%)を得た。 1.7 g of the obtained 2-bromo-8-phenyldibenzo [b, d] thiophene and 2,7-bis (4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolane-2- Yl) 1.2 g of triphenylene, 3.9 ml of 2M aqueous potassium carbonate solution, 0.2 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 20 ml of toluene, and 5 ml of ethanol were added to a nitrogen-substituted reaction vessel, heated and stirred for 5 Reflux for hours. After cooling to room temperature, the precipitate was collected by filtration. To the precipitate was added 350 ml of tetrahydrofuran, insolubles were removed by filtration, and then recrystallized from 1,2-dichlorobenzene, whereby 2,7-bis {(8-phenyl) -2-dibenzo [b, d ] 0.8 g (yield 41%) of a white powder of thienyl} triphenylene (compound 3) was obtained.
得られた類白色粉末についてNMRを使用して構造を同定した。1H−NMR測定結果を図2に示した。 The structure of the obtained white powder was identified using NMR. The results of 1 H-NMR measurement are shown in FIG.
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の32個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=9.19(2H)、9.04−9.07(4H)、8.94−8.96(2H)、8.88(2H)、8.23−8.26(2H)、8.09−8.18(6H)、7.83−7.89(6H)、7.78−7.81(2H)、7.51−7.55(4H)、7.39−7.43(2H)。 The following 32 hydrogen signals were detected by 1 H-NMR (DMSO-d 6 ). δ (ppm) = 9.19 (2H), 9.04-9.07 (4H), 8.94-8.96 (2H), 8.88 (2H), 8.23-8.26 (2H) ), 8.09-8.18 (6H), 7.83-7.89 (6H), 7.78-7.81 (2H), 7.51-7.55 (4H), 7.39- 7.43 (2H).
[比較合成例1]
<2,7−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニレン(比較化合物1)の合成>
窒素置換した反応容器に、2,7−ビス(トリフルオロメタンスルホニル)トリフェニレン3.0g、3−(4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]ジオキサボロラン−2−イル)−N−フェニルカルバゾール4.4g、2M炭酸カリウム水溶液8.9ml、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0)0.3g、トルエン60ml、エタノール15mlを加えて加熱し、攪拌しながら10時間還流した。室温まで冷却し、析出物をろ過によって採取した。析出物にテトラヒドロフラン350mlを加え、不溶物をろ過によって除いた後、トルエンによる還流洗浄によって精製し、2,7−ビス(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニレン(比較化合物1)の白色粉末3.0g(収率74%)を得た。
[Comparative Synthesis Example 1]
<Synthesis of 2,7-bis (9-phenyl-9H-carbazol-3-yl) triphenylene (Comparative Compound 1)>
To a reaction vessel purged with nitrogen, 3.0 g of 2,7-bis (trifluoromethanesulfonyl) triphenylene, 3- (4,4,5,5-tetramethyl- [1,3,2] dioxaborolan-2-yl)- 4.4 g of N-phenylcarbazole, 8.9 ml of 2M aqueous potassium carbonate solution, 0.3 g of tetrakis (triphenylphosphine) palladium (0), 60 ml of toluene and 15 ml of ethanol were added and heated, and the mixture was refluxed for 10 hours with stirring. After cooling to room temperature, the precipitate was collected by filtration. To the precipitate was added 350 ml of tetrahydrofuran, and the insoluble matter was removed by filtration. Then, the precipitate was purified by reflux washing with toluene, and 2,7-bis (9-phenyl-9H-carbazol-3-yl) triphenylene (Comparative Compound 1) was purified. White powder 3.0g (yield 74%) was obtained.
得られた白色粉末についてNMRを使用して構造を同定した。 The structure of the resulting white powder was identified using NMR.
1H−NMR(DMSO−d6)で以下の34個の水素のシグナルを検出した。δ(ppm)=9.11(2H)、8.99−9.02(2H)、8.86−8.88(2H)、8.81(2H)、8.41−8.43(2H)、8.13−8.15(2H)、7.99−8.02(2H)、7.77−7.79(2H)、7.70−7.73(4H)、7.64−7.66(4H)、7.55−7.58(2H)、7.45−7.51(4H)、7.38−7.40(2H)、7.32−7.36(2H)。 The following 34 hydrogen signals were detected by 1 H-NMR (DMSO-d 6 ). δ (ppm) = 9.11 (2H), 8.99-9.02 (2H), 8.86-8.88 (2H), 8.81 (2H), 8.41-8.43 (2H ), 8.13-8.15 (2H), 7.99-8.02 (2H), 7.77-7.79 (2H), 7.70-7.73 (4H), 7.64- 7.66 (4H), 7.55-7.58 (2H), 7.45-7.51 (4H), 7.38-7.40 (2H), 7.32-7.36 (2H) .
本発明の化合物について、高感度示差走査熱量計(ブルカー・エイエックスエス製、DSC3100S)によって融点とガラス転移点を求めた。
融点 ガラス転移点
本発明実施例1の化合物 360℃ なし
本発明実施例2の化合物 380℃以上 なし
About the compound of this invention, melting | fusing point and the glass transition point were calculated | required with the highly sensitive differential scanning calorimeter (The product made from Bruker AXS, DSC3100S).
Melting point Glass transition point Compound of Invention Example 1 360 ° C None Compound of Invention Example 2 380 ° C or higher None
本発明の化合物はガラス転移点が確認されなかったことから、薄膜状態が安定であることを示すものである。 Since the glass transition point of the compound of the present invention was not confirmed, it shows that the thin film state is stable.
本発明の化合物を用いて、ITO基板の上に膜厚50nmの蒸着膜を作製して、大気中光電子分光装置(理研計器製、AC−3型)で仕事関数を測定した。
仕事関数
本発明実施例1の化合物 6.00eV
本発明実施例2の化合物 5.80eV
CBP 6.00eV
Using the compound of the present invention, a deposited film having a thickness of 50 nm was formed on an ITO substrate, and the work function was measured with an atmospheric photoelectron spectrometer (AC-3 type, manufactured by Riken Keiki Co., Ltd.).
Work Function Compound of Invention Example 1 6.00 eV
Compound of Example 2 of the present invention 5.80 eV
CBP 6.00eV
このように本発明の化合物は、発光層のホスト化合物として一般的に用いられているCBPと比較して、同等のエネルギー準位を有している。 Thus, the compound of the present invention has an energy level equivalent to that of CBP that is generally used as a host compound in the light emitting layer.
有機EL素子は、図3に示すように、ガラス基板1上に透明陽極2としてITO電極をあらかじめ形成したものの上に、正孔輸送層3、発光層4、正孔阻止層5、電子輸送層6、電子注入層7、陰極(アルミニウム電極)8の順に蒸着して作製した。 As shown in FIG. 3, the organic EL element has a hole transport layer 3, a light emitting layer 4, a hole blocking layer 5, an electron transport layer on a glass substrate 1 on which an ITO electrode is previously formed as a transparent anode 2. 6, an electron injection layer 7 and a cathode (aluminum electrode) 8 were deposited in this order.
具体的には、膜厚100nmのITOを成膜したガラス基板1を有機溶媒で洗浄した後に、UVオゾン処理にて表面を洗浄した。その後、このITO電極付きガラス基板を真空蒸着機内に取り付け0.001Pa以下まで減圧した。続いて、透明陽極2を覆うように正孔輸送層3として、下記構造式の化合物(Tris−PCz)を蒸着速度2Å/sで膜厚50nmとなるように形成した。この正孔輸送層3の上に、発光層4として本発明実施例1の化合物(化合物2)と赤色燐光発光体Ir(piq)3を、蒸着速度比が化合物2:Ir(piq)3=94:6となる蒸着速度で二元蒸着を行い、膜厚20nmとなるように形成した。この発光層4の上に、正孔阻止層5としてBCPを蒸着速度2Å/sで膜厚10nmとなるように形成した。この正孔阻止層5の上に電子輸送層6としてAlq3を蒸着速度2Å/sで膜厚30nmとなるように形成した。この電子輸送層6の上に、電子注入層7としてフッ化リチウムを蒸着速度0.1Å/sで膜厚1nmとなるように形成した。最後に、アルミニウムを膜厚70nmとなるように蒸着して陰極8を形成した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行った。 Specifically, the glass substrate 1 on which ITO having a thickness of 100 nm was formed was washed with an organic solvent, and then the surface was washed by UV ozone treatment. Then, this glass substrate with an ITO electrode was mounted in a vacuum vapor deposition machine and the pressure was reduced to 0.001 Pa or less. Subsequently, a compound (Tris-PCz) having the following structural formula was formed as a hole transport layer 3 so as to cover the transparent anode 2 so as to have a film thickness of 50 nm at a deposition rate of 2 Å / s. On this hole transport layer 3, the compound (Compound 2) of Example 1 of the present invention and the red phosphorescent body Ir (piq) 3 are used as the light emitting layer 4, and the deposition rate ratio is Compound 2: Ir (piq) 3 = Binary vapor deposition was performed at a vapor deposition rate of 94: 6 to form a film thickness of 20 nm. On this light emitting layer 4, BCP was formed as a hole blocking layer 5 so as to have a film thickness of 10 nm at a deposition rate of 2 Å / s. On the hole blocking layer 5, Alq 3 was formed as an electron transport layer 6 so as to have a film thickness of 30 nm at a deposition rate of 2 Å / s. On the electron transport layer 6, lithium fluoride was formed as the electron injection layer 7 so as to have a film thickness of 1 nm at a deposition rate of 0.1 Å / s. Finally, aluminum was deposited to a thickness of 70 nm to form the cathode 8. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere.
本発明の実施例1の化合物(化合物2)を使用して作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。 Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the organic EL device produced using the compound of Example 1 (Compound 2) of the present invention.
実施例5における発光層4の材料を、実施例1の化合物(化合物2)から本発明実施例2の化合物(化合物3)に代え、実施例5と同様の条件で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。 An organic EL device was produced under the same conditions as in Example 5, except that the material of the light emitting layer 4 in Example 5 was changed from the compound of Example 1 (Compound 2) to the compound of Example 2 of the present invention (Compound 3). About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere. Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the produced organic EL element.
[比較例1]
比較のために、実施例5における発光層4の材料を、実施例1の化合物(化合物2)からCBPに代え、実施例5と同様の条件で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
[Comparative Example 1]
For comparison, the material of the light emitting layer 4 in Example 5 was changed from the compound of Example 1 (Compound 2) to CBP, and an organic EL device was produced under the same conditions as in Example 5. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere. Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the produced organic EL element.
[比較例2]
比較のために、実施例5における発光層4の材料を、実施例1の化合物(化合物2)から比較化合物1に代え、実施例5と同様の条件で有機EL素子を作製した。作製した有機EL素子について、大気中、常温で特性測定を行なった。作製した有機EL素子に直流電圧を印加したときの発光特性の測定結果を表1にまとめて示した。
[Comparative Example 2]
For comparison, the material of the light-emitting layer 4 in Example 5 was changed from the compound of Example 1 (Compound 2) to Comparative Compound 1, and an organic EL device was produced under the same conditions as in Example 5. About the produced organic EL element, the characteristic measurement was performed at normal temperature in air | atmosphere. Table 1 summarizes the measurement results of the light emission characteristics when a DC voltage was applied to the produced organic EL element.
表1に示す様に、電流密度10mA/cm2時における駆動電圧は、CBPを用いた比較例1の9.8V、比較化合物1を用いた比較例2の9.6Vに対して実施例5では9.0V、実施例6では8.2Vと低電圧化した。 As shown in Table 1, the driving voltage at a current density of 10 mA / cm 2 was found to be that of Example 5 compared to 9.8 V of Comparative Example 1 using CBP and 9.6 V of Comparative Example 2 using Comparative Compound 1. In Example 6, the voltage was lowered to 9.0 V, and in Example 6, the voltage was 8.2 V.
表1に示す様に、電流密度10mA/cm2時における外部量子効率は、CBPを用いた比較例1の6.7%、比較化合物1を用いた比較例2の6.5%に対して実施例5では7.0%、実施例6では7.2%と高効率化した。 As shown in Table 1, the external quantum efficiency at a current density of 10 mA / cm 2 is 6.7% of Comparative Example 1 using CBP and 6.5% of Comparative Example 2 using Comparative Compound 1. The efficiency was increased to 7.0% in Example 5 and 7.2% in Example 6.
これらの結果から明らかなように、本発明のトリフェニレン環構造を有する化合物を用いた有機EL素子は、一般的な発光ホスト材料であるCBPと比較して、駆動電圧の低減、外部量子効率の向上を達成できることがわかった。 As is clear from these results, the organic EL device using the compound having a triphenylene ring structure of the present invention has a lower driving voltage and an improved external quantum efficiency than CBP which is a general light-emitting host material. It was found that can be achieved.
以上のように、本発明の化合物は好適なエネルギー準位を有しており、また、好適な三重項エネルギーを閉じ込める能力を有している。 As described above, the compound of the present invention has a suitable energy level and has the ability to confine a suitable triplet energy.
本発明のトリフェニレン環構造を有する化合物は、好適なエネルギー準位を有しており、好適な三重項エネルギーを閉じ込める能力を有しているため、発光層のホスト化合物および正孔阻止性の化合物として優れている。また、該化合物を用いて有機EL素子を作製することにより、従来の有機EL素子の輝度と発光効率を改良することができる。 Since the compound having a triphenylene ring structure of the present invention has a suitable energy level and has the ability to confine a suitable triplet energy, it can be used as a host compound and a hole blocking compound for a light-emitting layer. Are better. Moreover, the brightness | luminance and luminous efficiency of the conventional organic EL element can be improved by producing an organic EL element using this compound.
1 ガラス基板
2 透明陽極
3 正孔輸送層
4 発光層
5 正孔阻止層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 陰極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate 2 Transparent anode 3 Hole transport layer 4 Light emitting layer 5 Hole blocking layer 6 Electron transport layer 7 Electron injection layer 8 Cathode
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