JP2016103568A - Organic electroluminescent element material, organic electroluminescent element, display device and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を高めることができる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料と、当該有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescent element material capable of enhancing the luminous efficiency and durability of an organic electroluminescent element, and an organic electroluminescent element, a display device, and an illumination device using the organic electroluminescent element material.
有機エレクトロルミネッセンス素子は、一対の電極間に発光性の有機化合物を含有する発光層を備えた固体素子である。一対の電極に電圧を印加して発光層に正孔及び電子を注入すると、正孔と電子の再結合により励起子(エキシトン)が生成する。この励起子が失活する際、発光層から光が放出される。
電極間には発光層以外の有機層も形成されることがあるが、いずれの層もサブミクロンオーダーの薄い膜である。また、発光層は数Vから数十V程度の電圧で発光することができるため、有機エレクトロルミネッセンス素子は次世代の薄型ディスプレイ、面発光照明等への利用が期待されている。
An organic electroluminescence element is a solid element provided with a light emitting layer containing a light emitting organic compound between a pair of electrodes. When a voltage is applied to the pair of electrodes to inject holes and electrons into the light-emitting layer, excitons (excitons) are generated by recombination of the holes and electrons. When the exciton is deactivated, light is emitted from the light emitting layer.
An organic layer other than the light emitting layer may be formed between the electrodes, but each layer is a thin film of submicron order. In addition, since the light emitting layer can emit light at a voltage of about several volts to several tens of volts, the organic electroluminescence element is expected to be used for the next generation thin display, surface emitting illumination and the like.
実用化に向けた有機エレクトロルミネッセンス素子の開発としては、プリンストン大学より、励起三重項からのリン光発光を用いる有機エレクトロルミネッセンス素子の報告がされて以来、室温でリン光を示す材料の開発が活発になってきている。また、リン光発光を利用する有機エレクトロルミネッセンス素子は、以前の蛍光発光を利用する有機エレクトロルミネッセンス素子に比べて原理的に約4倍の発光効率の実現が可能であることから、その材料開発を初めとし、層構成、電極等の研究開発が世界中で行われている。 As for the development of organic electroluminescence devices for practical application, Princeton University has been actively developing materials that exhibit phosphorescence at room temperature since the report of organic electroluminescence devices using phosphorescence emission from excited triplets was reported. It is becoming. In addition, organic electroluminescence elements that utilize phosphorescence emission can in principle achieve a luminous efficiency that is approximately four times that of organic electroluminescence elements that utilize fluorescence emission. At the beginning, research and development of layer structure, electrodes, etc. are conducted all over the world.
研究開発過程において、特に問題となっているのは、発光材料自身が有機化合物であるがゆえの耐久性の低さであり、耐久性を向上させるべく、数多くの発光物質が開発されてきた。
耐久性向上の一つの手段としては縮合環の利用が挙げられ、三つのイミダゾール環を結合して一つの縮合環を形成することにより、広いπ共役構造を有する材料の開発が進められている(例えば、特許文献1及び2参照。)。
Particularly problematic in the research and development process is the low durability due to the fact that the luminescent material itself is an organic compound, and many luminescent materials have been developed to improve the durability.
One means of improving durability is the use of condensed rings, and the development of materials having a wide π-conjugated structure is being promoted by combining three imidazole rings to form one condensed ring ( For example, see
しかしながら、広いπ共役構造を有する材料は、芳香環等の置換基の導入によって分子の平面性が高くなりやすい。
分子の平面性が高いと、分子同士のスタックが生じて凝集及び結晶化しやすく、隣接層との界面接合が不十分となって発光効率が低下する。凝集及び結晶化によって、他の材料との相溶性も低くなるため、有機エレクトロルミネッセンス素子に用いたときの耐久性が低かった。
また、分子の平面性が高い材料は、三重項エネルギー準位が低いため、青色発光素子への適用が難しかった。
However, a material having a wide π-conjugated structure tends to have high molecular planarity due to introduction of a substituent such as an aromatic ring.
When the planarity of the molecules is high, stacking of molecules occurs, and the molecules are easily aggregated and crystallized, resulting in insufficient interfacial bonding with the adjacent layer and lowering the light emission efficiency. Due to the aggregation and crystallization, the compatibility with other materials is also lowered, so that the durability when used in the organic electroluminescence device is low.
In addition, since the material having high molecular planarity has a low triplet energy level, it is difficult to apply it to a blue light emitting device.
本発明は上記問題及び状況に鑑みてなされ、その解決課題は、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を高めることができる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、当該有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems and circumstances, and the problem to be solved is an organic electroluminescent element material capable of enhancing the luminous efficiency and durability of the organic electroluminescent element, and an organic material using the organic electroluminescent element material. An electroluminescence element, a display device, and a lighting device are provided.
本発明者は、上記課題を解決すべく、上記問題の原因等について検討する過程において、化合物の広いπ共役構造にともなう分子の平面性の向上が、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を低下させる要因であると推測した。すなわち、分子の平面性が高い材料を有機エレクトロルミネッセンス素子に用いると、膜中の同じ化合物の分子との間で又は他の化合物の分子との間で相互作用が強くなり、凝集ひいては結晶化することが考えられる。結晶化によって、隣接層との界面接合が不十分となり、発光効率が低下するとともに、膜状態が不安定となるため、耐久性が低下してしまう。また、広いπ共役構造による高い三重項エネルギー準位も低下してしまう。
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、広いπ共役構造の材料を用いた場合においても、適切な置換基を導入して分子間の相互作用を適度に調整することにより、上述した凝集及び結晶化を抑えて、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を高めることができることを見いだし、本発明に至った。
In order to solve the above problems, the present inventor, in the process of studying the cause of the above problems, the improvement in the planarity of the molecules due to the wide π-conjugated structure of the compound, the luminous efficiency and durability of the organic electroluminescence device. I guessed it was a factor to decrease. That is, when a material having high molecular flatness is used for an organic electroluminescence device, the interaction between the same compound molecules in the film or the other compound molecules becomes stronger, and aggregation and crystallization occur. It is possible. Due to crystallization, interfacial bonding with the adjacent layer becomes insufficient, the luminous efficiency is lowered, and the film state becomes unstable, so that the durability is lowered. In addition, a high triplet energy level due to a wide π-conjugated structure is also lowered.
As a result of intensive studies, the present inventors have introduced the above-mentioned aggregation and the above-described aggregation by appropriately adjusting the interaction between molecules by introducing an appropriate substituent even when a material having a wide π-conjugated structure is used. The inventors have found that the luminescence efficiency and durability of the organic electroluminescence element can be improved by suppressing crystallization, and the present invention has been achieved.
すなわち、本発明に係る課題は、以下の手段によって解決される。
1.下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
1. An organic electroluminescent element material comprising a compound having a structure represented by the following general formula (1).
2.前記一般式(1)において、R1〜R6のうち、少なくとも二つ以上が水素原子であることを特徴とする第1項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
2. In the general formula (1), of the R 1 to R 6, the organic electroluminescent device material as described in
3.前記一般式(1)において、三つのイミダゾール環が結合して形成された縮合環の中心に位置し、当該縮合環の面に対して垂直な軸を中心に、120°ごとに回転させたときの前記一般式(1)で表される構造がそれぞれ異なっていることを特徴とする第1項又は第2項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料。
3. In the general formula (1), when the imidazole ring is located at the center of the condensed ring formed by bonding and is rotated every 120 ° about the axis perpendicular to the surface of the condensed ring. The structure represented by the general formula (1) is different from each other in the materials for organic electroluminescence elements according to
4.少なくとも発光層を含む複数の有機層からなる発光ユニットと、前記発光ユニットを挟持する一対の電極と、を備える有機エレクトロルミネッセンス素子であって、
前記複数の有機層のうちの少なくとも1層が、第1項から第3項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。
4). An organic electroluminescence device comprising: a light emitting unit composed of a plurality of organic layers including at least a light emitting layer; and a pair of electrodes sandwiching the light emitting unit,
At least 1 layer of these organic layers contains the organic electroluminescent element material as described in any one of Claim 1- Claim 3. The organic electroluminescent element characterized by the above-mentioned.
5.前記発光層が、前記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有することを特徴とする第4項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 5. 5. The organic electroluminescent element according to item 4, wherein the light emitting layer contains the material for an organic electroluminescent element.
6.前記発光層が、青色リン光発光性化合物を含有していることを特徴とする第5項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子。 6). 6. The organic electroluminescence device according to item 5, wherein the light emitting layer contains a blue phosphorescent compound.
7.第4項から第6項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする表示装置。 7). A display device comprising the organic electroluminescence element according to any one of items 4 to 6.
8.第4項から第6項までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子を具備することを特徴とする照明装置。 8). An illuminating device comprising the organic electroluminescence element according to any one of items 4 to 6.
本発明の上記手段により、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を高めることができる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、当該有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子、表示装置及び照明装置を提供できる。 An organic electroluminescent element material capable of enhancing the luminous efficiency and durability of an organic electroluminescent element by the above-described means of the present invention, an organic electroluminescent element using the organic electroluminescent element material, a display device, and an illumination apparatus. Can be provided.
本発明の効果の発現機構又は作用機構は明確になっていないが、以下のように推察される。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、三つのイミダゾール環の縮合環に結合するR1〜R6が水素原子か、互いに結合して環を形成することがない独立した置換基であり、隣接するR1〜R6同士が置換基である場合には互いに異なる置換基を導入している。このようなR1〜R6は、分子間の相互作用の強まりを抑えるとともに、隣接するR1〜R6間に立体障害を生じさせ、縮合環の平面に対して傾斜するため、分子の平面性の広がりを抑えることができる。結果として、π共役系の拡大が抑えられ、分子間の相互作用が減ったことから、分子間の凝集及び結晶化を抑えることができたと推察される。
分子の平面性の広がりを抑えることにより、縮合環による高い三重項エネルギー準位の低下を防いで高い発光性を維持することができる。また、凝集及び結晶化の抑制により隣接層との界面接合が良化するため、キャリアー輸送性ひいては発光性が向上し、高い発光効率が得られたと推察される。さらに、凝集及び結晶化の抑制によって膜中での化合物の安定性が向上し、高い発光効率だけでなく高い耐久性も両立できたと推察される。
The expression mechanism or action mechanism of the effect of the present invention is not clear, but is presumed as follows.
The organic electroluminescent element material of the present invention is an independent substituent in which R 1 to R 6 bonded to the condensed ring of three imidazole rings are hydrogen atoms or are not bonded to each other to form a ring. When R 1 to R 6 to be substituted are substituents, different substituents are introduced. Such R 1 to R 6 suppress the strength of interaction between molecules, cause steric hindrance between adjacent R 1 to R 6 , and tilt with respect to the plane of the condensed ring, so that the molecular plane The spread of sex can be suppressed. As a result, the expansion of the π-conjugated system was suppressed, and the interaction between molecules was reduced. Therefore, it is presumed that intermolecular aggregation and crystallization could be suppressed.
By suppressing the spread of the planarity of the molecule, it is possible to prevent a high triplet energy level from being lowered due to the condensed ring and to maintain a high light emitting property. Further, since the interfacial bonding with the adjacent layer is improved by suppressing aggregation and crystallization, it is presumed that the carrier transportability and thus the light emission properties are improved, and high light emission efficiency is obtained. Further, it is presumed that the stability of the compound in the film is improved by suppressing aggregation and crystallization, and not only high luminous efficiency but also high durability can be achieved.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、上記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有することを特徴とする。この特徴は請求項1から請求項8までの各請求項に係る発明に共通の技術的特徴である。
本発明の実施態様としては、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を高める観点から、上記一般式(1)において、R1〜R6のうち、少なくとも二つ以上が水素原子であることが好ましい。
同様の観点から、上記一般式(1)において、三つのイミダゾール環が結合して形成された縮合環の中心に位置し、当該縮合環の面に対して垂直な軸を中心に、120°ごとに回転させたときの前記一般式(1)で表される構造がそれぞれ異なっていることが好ましい。
The material for an organic electroluminescence device of the present invention contains a compound having a structure represented by the general formula (1). This feature is a technical feature common to the inventions according to
As an embodiment of the present invention, from the viewpoint of enhancing the light emission efficiency and durability of the organic electroluminescence element, in the general formula (1), at least two of R 1 to R 6 may be hydrogen atoms. preferable.
From the same viewpoint, in the above general formula (1), it is located at the center of a condensed ring formed by bonding three imidazole rings, and every 120 ° centered on an axis perpendicular to the surface of the condensed ring. It is preferable that the structures represented by the general formula (1) are different from each other.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光ユニットが備える複数の有機層のうちの少なくとも1層が、上記有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する。これにより、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光効率及び耐久性を高める効果が得られる。 As for the organic electroluminescent element of this invention, at least 1 layer of the some organic layer with which a light emission unit is provided contains the said organic electroluminescent element material. Thereby, the effect which improves the luminous efficiency and durability of an organic electroluminescent element is acquired.
本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子は、表示装置及び照明装置に好適に具備され得る。これにより、発光効率及び耐久性の高い表示装置及び照明装置を提供することができる。 The organic electroluminescence element of the present invention can be suitably included in a display device and a lighting device. Thereby, a display device and a lighting device with high luminous efficiency and durability can be provided.
以下、本発明とその構成要素及び本発明を実施するための形態について詳細な説明をする。
なお、本願において、「〜」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用する。
Hereinafter, the present invention, its components, and modes for carrying out the present invention will be described in detail.
In addition, in this application, "-" is used in the meaning which includes the numerical value described before and behind that as a lower limit and an upper limit.
〔有機エレクトロルミネッセンス素子用材料〕
本発明の有機エレクトロルミネッセンス(EL:Electro−Luminescence)素子用材料は、下記一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有する。
The organic electroluminescent (EL) element material of the present invention contains a compound having a structure represented by the following general formula (1).
上記一般式(1)で表される構造は、三つのイミダゾールの環化縮合によって形成された高次π共役構造を母核としている。高次π共役構造とは、π共役が分子内に高度に広がっている共役構造をいう。一般に、ベンゼン、ナフタレン、アントラセンのようにπ共役系が拡大するほど、三重項エネルギー準位が低下することが知られている。しかしながら、本発明の化合物が母核とする高次π共役構造は、特異的に単環のイミダゾールとほぼ同じ三重項エネルギー準位を示す。これは、高次π共役構造、すなわち三つのイミダゾールの縮合環において、中央のトリアジン環が芳香族の特性を示しながらも、π共役系の拡大に寄与しないためと推測されている。 The structure represented by the general formula (1) has a high-order π-conjugated structure formed by cyclization condensation of three imidazoles as a parent nucleus. A high-order π-conjugated structure refers to a conjugated structure in which π-conjugate is highly spread in the molecule. In general, it is known that the triplet energy level decreases as the π-conjugated system expands such as benzene, naphthalene, and anthracene. However, the higher-order π-conjugated structure having the parent nucleus of the compound of the present invention specifically exhibits almost the same triplet energy level as monocyclic imidazole. This is presumed to be because the central triazine ring in the condensed ring of higher-order π-conjugated structure, ie, three imidazoles, does not contribute to the expansion of the π-conjugated system while exhibiting aromatic characteristics.
上記一般式(1)において、それぞれ独立に水素原子又は置換基であり、隣接するR1〜R6同士が置換基である場合には互いに異なる置換基をR1〜R6として導入することにより、他分子の置換基との相互作用を適度に抑えることができる。隣接するR1〜R6同士は互いに結合して新たに環を形成することがないため、芳香環によるπ共役系の拡大を抑え、非芳香性の環によって疎水性が高まり、化合物分子の凝集及び配向が生じることを防ぐことができる。このように、分子間の相互作用を適度に調整し、π共役系の拡大を抑制することにより、有機EL素子に化合物を用いたときの発光効率及び耐久性の低下の要因である、同種又は他種の分子とのスタック、多分子の凝集、結晶化等を抑えることができる。 In the general formula (1), each is independently a hydrogen atom or a substituent, and when adjacent R 1 to R 6 are substituents, different substituents are introduced as R 1 to R 6. The interaction with substituents of other molecules can be moderately suppressed. Since adjacent R 1 to R 6 are not bonded to each other to form a new ring, the expansion of the π-conjugated system by the aromatic ring is suppressed, the hydrophobicity is increased by the non-aromatic ring, and the compound molecules are aggregated. And the occurrence of orientation can be prevented. In this way, by adjusting the interaction between molecules moderately and suppressing the expansion of the π-conjugated system, it is the same or the cause of the decrease in luminous efficiency and durability when a compound is used in the organic EL element. Stacking with other kinds of molecules, aggregation of multiple molecules, crystallization, etc. can be suppressed.
R1〜R6の置換基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリールアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基(芳香族炭化水素基、芳香族炭化水素環基、芳香族炭素環基等ともいう)、ヘテロアリール基(芳香族複素環基ともいう)、複素環基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基等のカルボニル基、スルファモイル基、アシル基、アミド基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ヘテロアリールスルホニル基、アミノ基、フッ化炭化水素基、シリル基、ホスフィンオキシド基、フッ素原子等が挙げられ、これらはさらに置換基を有していてもよい。さらに有していてもよい置換基としては、R1〜R6の置換基と同じ置換基が挙げられる。 Examples of the substituent for R 1 to R 6 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an arylalkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group (an aromatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon ring group, an aromatic carbocyclic group, etc. ), Heteroaryl group (also referred to as aromatic heterocyclic group), heterocyclic group, carbonyl group such as alkoxycarbonyl group, aryloxycarbonyl group, sulfamoyl group, acyl group, amide group, alkylsulfonyl group, arylsulfonyl group A heteroarylsulfonyl group, an amino group, a fluorinated hydrocarbon group, a silyl group, a phosphine oxide group, a fluorine atom and the like, and these may further have a substituent. Further, examples of the substituent which may be included include the same substituents as the substituents of R 1 to R 6 .
R1〜R6として列挙した置換基のなかでも、相互作用の調整がしやすいという観点から、アルキル基、フッ化炭化水素基、カルボニル基、アミノ基、シリル基、ホスフィンオキシド基、アリールアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基が好ましく、アルキル基、シリル基、アリール基又はヘテロアリール基がより好ましく、アリール基又はヘテロアリール基がさらに好ましい。
また、R1〜R6のうち、少なくとも一つが14個以上のπ電子を有する芳香族複素環を有することが好ましい。14個以上のπ電子を有する芳香族複素環を有する置換基としては、例えばカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基等が挙げられ、なかでもカルバゾリル基又はジベンゾフラニル基が好ましい。
Among the substituents listed as R 1 to R 6 , an alkyl group, a fluorinated hydrocarbon group, a carbonyl group, an amino group, a silyl group, a phosphine oxide group, an arylalkyl group from the viewpoint of easy interaction adjustment. An aryl group or a heteroaryl group is preferable, an alkyl group, a silyl group, an aryl group or a heteroaryl group is more preferable, and an aryl group or a heteroaryl group is further preferable.
Moreover, it is preferable that at least one of R 1 to R 6 has an aromatic heterocyclic ring having 14 or more π electrons. Examples of the substituent having an aromatic heterocyclic ring having 14 or more π electrons include a carbazolyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothiophenyl group, and the like, and among them, a carbazolyl group or a dibenzofuranyl group is preferable.
アルキル基としては、炭素数3以上のアルキル基が好ましく、直鎖、分岐又は環状のいずれであっていてもよいが、分岐のアルキル基であることが好ましい。
アルキル基として、具体的には、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、s−ブチル基、t−ブチル基、2−エチルエキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、n−ドデシル基等が挙げられ、なかでもエチル基、n−プロピル基、イソプロピル基又は2−メチルブチル基が好ましく、イソプロピル基又はs−ブチル基がより好ましく、イソプロピル基がさらに好ましい。
上記アルキル基のなかでも、立体的構造のかさ高さによる分子間相互作用の制御のためには、分岐のアルキル基であることが好ましく、具体的には、イソプロピル基、2−メチルプロピル基、t−ブチル基又は2−エチルヘキシル基であることが好ましい。また、アルキル基同士の相互作用による分子間の相互作用を調整する観点から、炭素数5以上のアルキル基であることが好ましく、具体的には、2−エチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基又はn−ドデシル基であることが好ましい。
The alkyl group is preferably an alkyl group having 3 or more carbon atoms, and may be linear, branched or cyclic, but is preferably a branched alkyl group.
Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, s-butyl group, t-butyl group, 2-ethylexyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, n -Dodecyl group etc. are mentioned, Especially, an ethyl group, n-propyl group, isopropyl group or 2-methylbutyl group is preferable, isopropyl group or s-butyl group is more preferable, and isopropyl group is more preferable.
Among the above alkyl groups, a branched alkyl group is preferable for the purpose of controlling intermolecular interaction due to the bulkiness of the three-dimensional structure. Specifically, an isopropyl group, a 2-methylpropyl group, A t-butyl group or 2-ethylhexyl group is preferred. Further, from the viewpoint of adjusting the interaction between molecules due to the interaction between alkyl groups, an alkyl group having 5 or more carbon atoms is preferable. Specifically, a 2-ethylhexyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, or n -A dodecyl group is preferred.
フッ化炭化水素基は、アルキル基の水素原子の少なくとも一つがフッ素原子で置換された置換基である。フッ化炭化水素基としては、トリフルオロメチル基又はテトラフルオロエチル基が好ましく、トリフルオロメチル基がより好ましい。フッ素原子は水素原子に比較して立体的に大きなファンデルワールス半径を有するため、立体障害性が大きく、好ましい。また、電気陰性度が大きいため、フッ化炭化水素基の導入により、同じイミダゾール環に結合する他の置換基又は他の分子との相互作用を適度な範囲に調整することができる。 The fluorinated hydrocarbon group is a substituent in which at least one hydrogen atom of the alkyl group is substituted with a fluorine atom. The fluorinated hydrocarbon group is preferably a trifluoromethyl group or a tetrafluoroethyl group, and more preferably a trifluoromethyl group. Since a fluorine atom has a sterically large van der Waals radius as compared with a hydrogen atom, the steric hindrance is large, which is preferable. In addition, since the electronegativity is large, the interaction with other substituents or other molecules bonded to the same imidazole ring can be adjusted to an appropriate range by introducing a fluorinated hydrocarbon group.
アリール基としては、単環のアリール基、具体的にはフェニル基、ビフェニレン基、ターフェニレン基等が挙げられ、これらは任意の位置にさらに置換基を有していてもよい。アリール基がさらに置換基を有する場合の置換基としては、アルキル基、ヘテロアリール基等を好適に用いることができる。 Examples of the aryl group include a monocyclic aryl group, specifically, a phenyl group, a biphenylene group, a terphenylene group, and the like, and these may further have a substituent at an arbitrary position. As the substituent when the aryl group further has a substituent, an alkyl group, a heteroaryl group, or the like can be preferably used.
ヘテロアリール基としては、例えばピリジン基、ピリミジン基、トリアジン基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置換されたもの)、イミダゾリル基、ピラゾリル基、トリアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、インドリル基、ベンゾピラゾリル基、フラニル基、チエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、アザジベンゾフラニル基、アザジベンゾチオフェニル基等が挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。なかでも、単環又は3縮環のヘテロアリール基が好ましく、ピリジル基、ピリミジル基、トリアジン基、カルバゾリル基、アザカルバゾリル基、ジアザカルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、アザジベンゾフラニル基又はアザジベンゾチオフェニル基がより好ましく、トリアジン基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基又はジベンゾチオフェニル基がより好ましく、トリアジン基又は9−カルバゾリル基がさらに好ましい。 Examples of the heteroaryl group include a pyridine group, a pyrimidine group, a triazine group, a carbazolyl group, a carbolinyl group, and a diazacarbazolyl group (one in which one of the carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is substituted with a nitrogen atom) , Imidazolyl group, pyrazolyl group, triazolyl group, benzoimidazolyl group, indolyl group, benzopyrazolyl group, furanyl group, thienyl group, benzofuranyl group, benzothienyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, azadibenzofuranyl group, aza A dibenzothiophenyl group etc. are mentioned, These may have a substituent. Among these, a monocyclic or tri-condensed heteroaryl group is preferable, and pyridyl group, pyrimidyl group, triazine group, carbazolyl group, azacarbazolyl group, diazacarbazolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, azadibenzo group A furanyl group or an azadibenzothiophenyl group is more preferable, a triazine group, a carbazolyl group, a dibenzofuranyl group or a dibenzothiophenyl group is more preferable, and a triazine group or a 9-carbazolyl group is more preferable.
アミノ基としては、ジアリールアミノ基等が挙げられ、さらに置換基を有していてもよく、当該置換基同士が結合してさらに環を形成していてもよい。このようなアミノ基の好ましい例としては、下記一般式(A−1)で表される置換基が挙げられる。
上記一般式(A−1)において、X1〜X8はCRA又は窒素原子であり、RAは水素原子又は上記一般式(1)中のR1〜R6と同じ置換基である。YAはCRBRB、O、S、NRB、SiRBRB又はP(=O)RBであり、RBはアルキル基、アリール基又はヘテロアリール基である。 In the general formula (A-1), X 1 to X 8 are CR A or a nitrogen atom, and R A is a hydrogen atom or the same substituent as R 1 to R 6 in the general formula (1). Y A is CR B R B , O, S, NR B , SiR B R B or P (═O) R B , and R B is an alkyl group, an aryl group, or a heteroaryl group.
上記一般式(1)において、R1とR2、R3とR4及びR5とR6の組み合わせとしては、置換位置は限定されないが、分岐アルキル基とアリール基、分岐アルキル基とヘテロアリール基、水素原子とアリール基、水素原子とヘテロアリール基、水素原子とアミノ基、水素原子とシリル基又は水素原子と水素原子の組み合わせが好ましく、水素原子以外の置換基はさらに置換基を有していてもよい。なかでも、R1とR2、R3とR4及びR5とR6の組み合わせのうち、少なくとも一つの組み合わせが水素原子と水素原子であることが好ましい。 In the above general formula (1), the combination of R 1 and R 2 , R 3 and R 4 and R 5 and R 6 is not limited, but the branched positions are a branched alkyl group and an aryl group, a branched alkyl group and a heteroaryl. Group, a hydrogen atom and an aryl group, a hydrogen atom and a heteroaryl group, a hydrogen atom and an amino group, a hydrogen atom and a silyl group, or a combination of a hydrogen atom and a hydrogen atom, and a substituent other than a hydrogen atom further has a substituent It may be. Among them, out of the combinations of R 1 and R 2, R 3 and R 4 and R 5 and R 6, it is preferable that at least one of combinations is a hydrogen atom and a hydrogen atom.
R1とR2、R3とR4及びR5とR6の好ましい組み合わせに用いることができるアリール基としては、キシリル基、イソプロピルフェニル基、m−ビフェニレン基又はm−ターフェニレン基が好ましく、m−ビフェニレン基又はm−ターフェニレン基がより好ましい。また、好ましく用いることができるヘテロアリール基としては、9−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、置換基を有するピリジル基、置換基を有していてもよいトリアジン基、置換基を有していてもよいピリミジン基等が挙げられ、発光性を高める観点では、9−カルバゾリル基、置換基を有するトリアジン基又は置換基を有するピリミジル基が好ましい。 As an aryl group that can be used in a preferable combination of R 1 and R 2 , R 3 and R 4 and R 5 and R 6 , a xylyl group, an isopropylphenyl group, an m-biphenylene group, or an m-terphenylene group is preferable. An m-biphenylene group or an m-terphenylene group is more preferable. In addition, preferred heteroaryl groups include 9-carbazolyl group, 3-carbazolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, pyridyl group having a substituent, and triazine optionally having a substituent. And a pyrimidine group which may have a substituent, and the like. From the viewpoint of improving the light-emitting property, a 9-carbazolyl group, a triazine group having a substituent, or a pyrimidyl group having a substituent is preferable.
さらに、上記の組み合わせの置換位置において、R1、R3及びR5が、9−カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチオフェニル基、m−ビフェニレン基及びm−ターフェニレン基のいずれかであることが好ましく、R2、R4及びR6が、m−ビフェニレン基、m−ターフェニレン基、3−カルバゾリル基又は置換基を有するトリアジン基であることが好ましい。 Furthermore, in the substitution position of the above combination, R 1 , R 3 and R 5 are any of 9-carbazolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothiophenyl group, m-biphenylene group and m-terphenylene group. R 2 , R 4 and R 6 are preferably m-biphenylene group, m-terphenylene group, 3-carbazolyl group or a triazine group having a substituent.
ただし、R1とR2、R3とR4、R5とR6の全ての組み合わせにおいて、いずれか一方の置換基が直鎖アルキル基である場合、他方の置換基は、それぞれ独立に、置換基を有する単環の芳香環、縮合芳香環、ジアリールアミノ基、シリル基又はホスフィノ基である。
同じイミダゾール環に結合された二つの置換基のうち、一方が直鎖アルキル基である場合、他方の置換基に対する立体障害作用が小さいため、分子の平面性が高まり、発光効率及び耐久性が低下する要因となる。しかしながら、他方の置換基が上記のように立体的にかさ高い置換基であれば、化合物の母核である縮合環の平面に対してR1〜R6の各置換基が傾斜した立体構造となるため、化合物分子の平面性の広がりを抑えることができる。
However, in any combination of R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , when one of the substituents is a linear alkyl group, the other substituent is independently A monocyclic aromatic ring having a substituent, a condensed aromatic ring, a diarylamino group, a silyl group, or a phosphino group.
When one of the two substituents bonded to the same imidazole ring is a linear alkyl group, the steric hindrance to the other substituent is small, so the planarity of the molecule is increased and the luminous efficiency and durability are reduced. It becomes a factor to do. However, if the other substituent is a sterically bulky substituent as described above, the three-dimensional structure in which each of the substituents R 1 to R 6 is inclined with respect to the plane of the condensed ring that is the parent nucleus of the compound Therefore, the spread of the planarity of the compound molecule can be suppressed.
図1A及び図1Bは、下記式(A)で表される構造を有する化合物の立体的な分子モデルをそれぞれ側面及び上面から示す図である。
上記式(A)で表される構造は、上記一般式(1)において、R2、R4及びR6がいずれもメチル基であり、R1、R3及びR5がいずれも置換基を有しないフェニル基である構造である。この場合、図1A及び図1Bに示すように、フェニル基と高次π共役構造(三つのイミダゾールの縮合環)のそれぞれの面がなす角度が小さくなり、分子全体の平面性が高くなる。平面性が高いとπ共役系がフェニル基まで拡大し、高次π共役構造が本来有する高い三重項エネルギー準位が低下してしまう。 In the structure represented by the above formula (A), in the general formula (1), R 2 , R 4 and R 6 are all methyl groups, and R 1 , R 3 and R 5 are all substituents. It is a structure which is a phenyl group which does not have. In this case, as shown in FIGS. 1A and 1B, the angle formed by each surface of the phenyl group and the higher-order π-conjugated structure (condensed ring of three imidazoles) becomes small, and the planarity of the whole molecule becomes high. When the planarity is high, the π-conjugated system expands to the phenyl group, and the high triplet energy level inherent in the higher-order π-conjugated structure is lowered.
また、高い平面性は分子間の相互作用を高めるため、二分子のスタック及び多分子の凝集が生じやすくなる。一分子体に比較して、二分子スタック体及び多分子凝集体は、三重項エネルギー準位が低いだけでなく、キャリアー輸送性を低下させる可能性もある。化合物を有機EL素子に用いた場合、スタック及び凝集が進行すると膜中で結晶化が生じる。結晶化により、隣接層との界面接合が不十分となってキャリアー輸送性及び他種の分子との相溶性が低下し、有機EL素子の発光効率及び耐久性を低下させる要因となる。 In addition, since high planarity enhances the interaction between molecules, a bimolecular stack and multimolecular aggregation tend to occur. Compared to a monomolecular body, a bimolecular stack body and a multimolecular aggregate body not only have a low triplet energy level, but may also reduce carrier transportability. When the compound is used in an organic EL device, crystallization occurs in the film as stacking and aggregation progress. Due to crystallization, interfacial bonding with an adjacent layer becomes insufficient, carrier transportability and compatibility with other types of molecules are lowered, and this is a factor that lowers the luminous efficiency and durability of the organic EL element.
図2A及び図2Bは、下記式で表される構造を有する例示化合物1の立体的な分子モデルをそれぞれ側面及び上面から示す図である。
上記例示化合物1は、上記一般式(1)において、R2、R4及びR6がいずれもメチル基であり、R1、R3及びR5がいずれも置換基を有するフェニル基(2,6−キシリル基)である化合物である。図2A及び図2Bに示すように、例示化合物1はキシリル基の面が高次π共役構造の面に対して大きくねじれている。このように、一方の置換基の立体障害作用が小さくても、他方の置換基が立体的にかさ高い場合には、分子の平面性の広がりがないため、上述したような二分子スタック及び多分子凝集は生じにくい。また、置換基が芳香環であっても、高次π共役構造と置換基のそれぞれの面がなす角度が大きく保たれているのであれば、π共役系の拡大は生じず、高次π共役構造が本来有する高い三重項エネルギー準位を維持することができる。
以上のように、三つのイミダゾールの縮合環の高次π共役構造を有する化合物は、置換基が膜中における化合物の物性に与える影響が大きい。この化合物を有機EL素子用の材料として用いる場合には、分子間の相互作用を適切に調整できる置換基として、上述のR1〜R6を選択することにより、高い発光効率及び耐久性を有機EL素子に与えることができる。 As described above, a compound having a higher-order π-conjugated structure of three condensed rings of imidazole has a great influence on the physical properties of the compound in the film. When this compound is used as a material for an organic EL device, high luminous efficiency and durability can be obtained by selecting R 1 to R 6 described above as substituents capable of appropriately adjusting the interaction between molecules. It can be given to the EL element.
上記一般式(1)においては、R1〜R6のうち、少なくとも二つが水素原子であることが、置換基である他のR1〜R6の自由度を高めて分子の平面性の広がりを抑える観点から好ましく、三つが水素原子であることがより好ましく、四つが水素原子であることがさらに好ましい。自由度の高まりにより、膜中でのアモルファス性が向上し、結晶化を抑制することができるとともに、熱振動や振動時の分子運動を緩和することができ、耐久性を向上させることができる。合成の容易さの観点からは、R1〜R6のうち、三つが水素原子であることが好ましく、耐久性向上の観点からは、R1とR2、R3とR4、R5とR6の各組み合わせにおいて、いずれか一つが水素原子であることが好ましい。 In the general formula (1), at least two of R 1 to R 6 are hydrogen atoms, which increases the degree of freedom of the other substituents R 1 to R 6 and increases the planarity of the molecule. It is preferable from a viewpoint of suppressing, It is more preferable that three are hydrogen atoms, and it is still more preferable that four are hydrogen atoms. Due to the increased degree of freedom, amorphousness in the film can be improved, crystallization can be suppressed, molecular vibration during vibration and vibration can be relaxed, and durability can be improved. From the viewpoint of ease of synthesis, it is preferable that three of R 1 to R 6 are hydrogen atoms. From the viewpoint of improving durability, R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , R 5 and In each combination of R 6 , any one is preferably a hydrogen atom.
また、上記一般式(1)において、R1〜R6のそれぞれが互いに異なると、分子間の置換基同士の相互作用が弱くなり、凝集ひいては結晶化を抑えて、化合物を有機EL素子に用いたときの発光効率及び耐久性の低下を抑えることができ、好ましい。 In the general formula (1), when R 1 to R 6 are different from each other, the interaction between substituents between molecules is weakened, and aggregation and thus crystallization are suppressed, so that the compound can be used for an organic EL device. It is preferable because it can suppress a decrease in luminous efficiency and durability.
上記一般式(1)において、三つのイミダゾールの縮合環の中心に位置し、当該縮合環の面に対して垂直な軸を中心に、120°ごとに回転させたときの上記一般式(1)で表される構造がそれぞれ異なっていることが好ましい。このような化合物は、C3回転軸を有しないという。C3回転軸とは、120°ごと回転させたときの各構造が全て同じ構造であるときの回転軸をいう。C3回転軸を有しない化合物は分子の対称性が低く、多分子が集合したときのエントロピーが、C3回転軸を有する化合物と比較して大きい。エントロピーが大きいほど、膜中での化合物分子の安定性が向上するとともに自由度も向上するため、化合物分子の凝集、配向、結晶化等を抑えることができ、化合物を有機EL素子に用いたときの発光効率及び耐久性を向上させることができる。
なお、一般式(1)において、C3回転軸を有するのは、R1、R3及びR5が全て水素原子か同一の置換基であり、かつR2、R4及びR6が全て水素原子か同一の置換基の場合である。
In the above general formula (1), the above general formula (1) is located at the center of three condensed rings of imidazole and rotated every 120 ° about an axis perpendicular to the plane of the condensed ring. It is preferable that the structures represented by are different from each other. Such compounds are said to have no C3 axis of rotation. The C3 rotation axis refers to a rotation axis when the respective structures when rotated every 120 ° are the same structure. A compound having no C3 rotation axis has low molecular symmetry, and the entropy when many molecules are assembled is larger than that of a compound having a C3 rotation axis. The greater the entropy, the more stable the compound molecules in the film and the greater the degree of freedom. Therefore, aggregation, orientation, crystallization, etc. of the compound molecules can be suppressed, and when the compound is used in an organic EL device. The luminous efficiency and durability can be improved.
In the general formula (1), the C3 rotational axis is such that R 1 , R 3 and R 5 are all hydrogen atoms or the same substituent, and R 2 , R 4 and R 6 are all hydrogen atoms. Or the same substituent.
以下に上記一般式(1)で表される化合物を例示するが、本発明はこれら例示化合物1〜43に限定されることはない。 Although the compound represented by the said General formula (1) below is illustrated, this invention is not limited to these illustration compounds 1-43.
本発明の化合物は、J.Am.Chem.Soc.,1994,116,391−392、J. Org. Chem., vol.44, No24, 1979, p4243、特許第4259236号公報、国際公開第2005/037954号等を参考に合成することができる。 The compounds of the present invention are disclosed in J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 391-392, J. Org. Chem., Vol. 44, No24, 1979, p4243, Japanese Patent No. 4259236, International Publication No. 2005/037954. It can be synthesized with reference to the number.
以下、上記一般式(1)で表される化合物の合成例として、例示化合物4及び19の合成方法を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, although the synthesis method of the exemplary compounds 4 and 19 is demonstrated as a synthesis example of the compound represented by the said General formula (1), this invention is not limited to this.
<例示化合物4の合成例>
工程(S21):5.0gの中間体a2(2−ブロモ−5−イソプロピル−4−フェニルイミダゾール)を、500mLの0.1M水酸化ナトリウム溶液に加え、さらに3.5gの一塩化ヨウ素を添加して、室温で4時間、さらに50℃で1時間撹拌した。析出した固体を水、ヘキサンで順次洗浄し、3.0gの中間体b2を得た。中間体b2はそのまま次工程(S22)に用いた。 Step (S21): 5.0 g of intermediate a2 (2-bromo-5-isopropyl-4-phenylimidazole) is added to 500 mL of 0.1 M sodium hydroxide solution, and then 3.5 g of iodine monochloride is added. The mixture was stirred at room temperature for 4 hours and further at 50 ° C. for 1 hour. The precipitated solid was washed sequentially with water and hexane to obtain 3.0 g of intermediate b2. Intermediate b2 was directly used in the next step (S22).
工程(S22):1.5gの中間体b2を容器に入れ、窒素雰囲気下で封管した。この容器にマイクロウェーブ反応装置(200W)を用いてマイクロウェーブを2時間照射し、反応させた。冷却後、得られた固体をGPC(Gel Permeation Chromatography)により精製し、目的の例示化合物4を90mg得た。例示化合物4の構造はNMR及びマススペクトルにより同定した。 Step (S22): 1.5 g of intermediate b2 was put in a container and sealed in a nitrogen atmosphere. The container was irradiated with microwaves for 2 hours using a microwave reaction apparatus (200 W) and allowed to react. After cooling, the obtained solid was purified by GPC (Gel Permeation Chromatography) to obtain 90 mg of the target exemplified compound 4. The structure of Example Compound 4 was identified by NMR and mass spectrum.
<例示化合物19の合成例>
工程(S11): J. Org. Chem., vol.44, No24, 1979, p4243の記載にしたがって得られた2.0gの中間体a1を50mLのクロロベンゼンに溶解し、−20℃に冷却した。この溶液に0℃以下を保ちながら5.5gの臭素を滴下した。50℃で4時間撹拌した後、精製して1.2gの中間体b1を得た。中間体b1の構造はNMRによって確認した。 Step (S11): 2.0 g of intermediate a1 obtained according to the description of J. Org. Chem., Vol.44, No24, 1979, p4243 was dissolved in 50 mL of chlorobenzene and cooled to −20 ° C. To this solution, 5.5 g of bromine was dropped while maintaining the temperature at 0 ° C. or lower. After stirring at 50 ° C. for 4 hours, purification yielded 1.2 g of intermediate b1. The structure of intermediate b1 was confirmed by NMR.
工程(S12):1.0gの中間体b1を窒素気流下のフラスコに入れ、さらに脱水DMF(DiMethylFuran)を50mL加えて溶解させた。この溶液に2.0gの9H−カルバゾールを加えた後、100mgの酸化銅(I)及び100mgのジピバロイルメタンを加えた。得られた混合溶液を200℃で8時間加熱還流した。放冷後、ジクロロメタンを加え、中性になるまで水洗したのち、カラムクロマトグラフィーにより精製して、目的の例示化合物19を240mg得た。例示化合物19の構造はNMR及びマススペクトルによって同定した。 Step (S12): 1.0 g of intermediate b1 was placed in a flask under a nitrogen stream, and 50 mL of dehydrated DMF (DiMethylFuran) was further added and dissolved. To this solution was added 2.0 g of 9H-carbazole, followed by 100 mg of copper (I) oxide and 100 mg of dipivaloylmethane. The obtained mixed solution was heated to reflux at 200 ° C. for 8 hours. After allowing to cool, dichloromethane was added, washed with water until neutrality, and purified by column chromatography to obtain 240 mg of the intended Exemplified Compound 19. The structure of Exemplified Compound 19 was identified by NMR and mass spectrum.
有機EL素子用材料として用いる場合には、合成によって得られた化合物に対してさらに昇華精製を2回実施することが好ましい。 When used as a material for an organic EL device, it is preferable to further perform sublimation purification twice on the compound obtained by synthesis.
〔有機エレクトロルミネッセンス素子〕
本発明の有機EL素子は、少なくとも発光層を含む複数の有機層からなる発光ユニットと、当該発光ユニットを挟持する一対の電極と、を備え、複数の有機層の少なくとも1層が、上述した本発明の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有する。
キャリアー輸送性が高く、膜中の分子間の相互作用が適度である本発明の有機EL素子用材料を有機層に用いることにより、有機EL素子の発光効率及び耐久性を高めることができる。
[Organic electroluminescence device]
The organic EL element of the present invention includes a light emitting unit composed of a plurality of organic layers including at least a light emitting layer, and a pair of electrodes sandwiching the light emitting unit, and at least one of the plurality of organic layers is the above-described book. Contains the material for an organic electroluminescence element of the invention.
By using the organic EL device material of the present invention, which has high carrier transportability and moderate interaction between molecules in the film, in the organic layer, the light emission efficiency and durability of the organic EL device can be enhanced.
発光ユニットを構成する発光層以外の有機層としては、発光層と陰極との間に電子輸送層、正孔阻止層、電子注入層等を設けることもできるし、発光層と陽極との間に正孔輸送層、電子阻止層、正孔注入層等を設けることもできる。電子を輸送するという役割からは、正孔阻止層、電子注入層も電子輸送層の1種であり、正孔を輸送するという役割から、電子阻止層、正孔注入層も正孔輸送層の1種であるといえる。発光層以外の有機層は、必要に応じて設けることができる。 As an organic layer other than the light emitting layer constituting the light emitting unit, an electron transport layer, a hole blocking layer, an electron injection layer, etc. can be provided between the light emitting layer and the cathode, or between the light emitting layer and the anode. A hole transport layer, an electron blocking layer, a hole injection layer, and the like can also be provided. From the role of transporting electrons, the hole blocking layer and the electron injection layer are also one type of the electron transport layer. From the role of transporting holes, the electron blocking layer and the hole injection layer are both of the hole transport layer. It can be said that it is one kind. Organic layers other than the light emitting layer can be provided as necessary.
本発明の有機EL素子の代表的な構成としては、下記構成例(1)に示す基本的な構成の他、下記構成例(2)〜(7)が挙げられる。なかでも、構成例(7)が好ましいが、本発明の有機EL素子の構成はこれらに限定されない。
(1)陽極/発光層/陰極
(2)陽極/発光層/電子輸送層/陰極
(3)陽極/正孔輸送層/発光層/陰極
(4)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(5)陽極/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層/陰極
(6)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/発光層/電子輸送層/陰極
(7)陽極/正孔注入層/正孔輸送層/電子阻止層/発光層/正孔阻止法/電子輸送層/電子注入層/陰極
As a typical configuration of the organic EL element of the present invention, the following configuration examples (2) to (7) may be mentioned in addition to the basic configuration shown in the following configuration example (1). Especially, although the structural example (7) is preferable, the structure of the organic EL element of this invention is not limited to these.
(1) Anode / light emitting layer / cathode (2) Anode / light emitting layer / electron transport layer / cathode (3) Anode / hole transport layer / light emitting layer / cathode (4) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron Transport layer / cathode (5) Anode / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / electron injection layer / cathode (6) Anode / hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer / cathode ( 7) Anode / hole injection layer / hole transport layer / electron blocking layer / light emitting layer / hole blocking method / electron transport layer / electron injection layer / cathode
〔発光層〕
発光層は、一対の電極のそれぞれから輸送された電子及び正孔が再結合し、発光する層である。発光は、発光層中又は発光層と隣接する層との界面のいずれで起こってもよい。
本発明の有機EL素子は、1層以上の発光層を備えることができる。
[Light emitting layer]
The light emitting layer is a layer that emits light by recombination of electrons and holes transported from each of the pair of electrodes. Light emission may occur either in the light emitting layer or at the interface between the light emitting layer and the adjacent layer.
The organic EL device of the present invention can include one or more light emitting layers.
発光層の全層厚は、特に制限はないが、膜の均質性を高め、発光時における過剰な高電圧の印加を防ぐとともに駆動電流に対する発光色の安定性を高める観点から、2nm〜5μmの範囲内であることが好ましく、2〜500nmの範囲内であることがより好ましく、5〜200nmの範囲内であることがさらに好ましい。
発光層が複数ある場合、それぞれの発光層の層厚は2nm〜1μmの範囲内であることが好ましく、2〜200nmの範囲内であることがより好ましく、3〜150nmの範囲内であることがさらに好ましい。
The total thickness of the light emitting layer is not particularly limited, but it is 2 nm to 5 μm from the viewpoint of improving the uniformity of the film, preventing the application of an excessively high voltage during light emission, and improving the stability of the emission color with respect to the driving current. It is preferably within the range, more preferably within the range of 2 to 500 nm, and even more preferably within the range of 5 to 200 nm.
When there are a plurality of light emitting layers, the thickness of each light emitting layer is preferably in the range of 2 nm to 1 μm, more preferably in the range of 2 to 200 nm, and in the range of 3 to 150 nm. Further preferred.
発光層は、発光ドーパント(発光性ドーパント化合物、ドーパント化合物、ドーパント等ともいう)と、ホスト化合物(発光ホスト、ホスト、マトリックス材料等ともいう)と、を含有することが好ましい。 The light-emitting layer preferably contains a light-emitting dopant (also referred to as a light-emitting dopant compound, a dopant compound, or a dopant) and a host compound (also referred to as a light-emitting host, a host, or a matrix material).
〔発光ドーパント〕
発光ドーパントとしては、蛍光発光ドーパント、リン光発光ドーパントを好ましく用いることができ、少なくとも1層の発光層がリン光発光ドーパントを含有することが好ましい。
[Luminescent dopant]
As the light emitting dopant, a fluorescent light emitting dopant or a phosphorescent light emitting dopant can be preferably used, and at least one light emitting layer preferably contains a phosphorescent light emitting dopant.
発光ドーパントは、構造の異なるドーパント同士を組み合わせる、蛍光発光ドーパントとリン光発光ドーパントとを組み合わせる等、複数種を併用して用いることができる。これにより、任意の発光色を得ることができる。
本発明の有機EL素子の発光色は、「新編色材化学ハンドブック」(日本色材学会編、東京大学出版会、1985)の108ページの図4.16に記載されているように、分光放射輝度計CS−2000(コニカミノルタ社製)で測定した結果をCIE色度座標に当てはめることにより、決定される。
The light emitting dopant can be used in combination of a plurality of types such as combining dopants having different structures, combining a fluorescent light emitting dopant and a phosphorescent light emitting dopant. Thereby, arbitrary luminescent colors can be obtained.
The emission color of the organic EL device of the present invention is spectral emission as described in FIG. 4.16 on page 108 of “New Color Material Chemistry Handbook” (edited by the Japan Color Material Society, University of Tokyo Press, 1985). It is determined by applying the result measured with a luminance meter CS-2000 (manufactured by Konica Minolta) to the CIE chromaticity coordinates.
本発明においては、1層又は複数層の発光層が発光色の異なる複数の発光ドーパントを含有し、白色発光を示すことも好ましい。白色を示す発光ドーパントの組み合わせについては特定に限定しないが、例えば青と橙、青と緑と赤との組み合わせ等が挙げられる。
発光色の白色は、2度視野角正面輝度を上記分光放射輝度計で測定した際に、1000cd/m2でのCIE1931表色系における色度が、x=0.39±0.09、y=0.38±0.08の領域内にあることが好ましい。
In the present invention, it is also preferable that one or a plurality of light-emitting layers contain a plurality of light-emitting dopants having different emission colors and emit white light. Although it does not specifically limit about the combination of the light emission dopant which shows white, For example, the combination of blue and orange, blue, green, and red etc. are mentioned.
The white color of the luminescent color is chromaticity in the CIE1931 color system at 1000 cd / m 2 when x2 viewing angle front luminance is measured with the above spectral radiance meter, x = 0.39 ± 0.09, y = 0.38 ± 0.08 is preferable.
発光層中の発光ドーパントの濃度は任意に決定することができる。発光層は、発光層の層厚方向に均一な濃度の発光ドーパントを含有することもできるし、発光層の層厚方向に任意の濃度分布で発光ドーパントを含有することもできる。 The concentration of the light emitting dopant in the light emitting layer can be arbitrarily determined. The light emitting layer can contain a light emitting dopant having a uniform concentration in the layer thickness direction of the light emitting layer, or can contain a light emitting dopant in an arbitrary concentration distribution in the layer thickness direction of the light emitting layer.
〔リン光発光ドーパント〕
リン光発光ドーパントは、励起三重項からの発光が観測される化合物である。具体的には、室温(25℃)にてリン光を発光するリン光発光性化合物であり、リン光量子収率が、25℃において0.01以上の化合物であると定義されるが、好ましいリン光量子収率は0.1以上である。
[Phosphorescent dopant]
A phosphorescent dopant is a compound in which light emission from an excited triplet is observed. Specifically, it is a phosphorescent compound that emits phosphorescence at room temperature (25 ° C.), and is defined as a compound having a phosphorescence quantum yield of 0.01 or more at 25 ° C. The photon yield is 0.1 or more.
上記リン光量子収率は、第4版実験化学講座7の分光IIの398頁(1992年版、丸善)に記載の方法により測定できる。溶液中でのリン光量子収率は種々の溶媒を用いて測定できるが、本発明に係るリン光発光ドーパントは、任意の溶媒のいずれかにおいて上記リン光量子収率(0.01以上)が達成されればよい。 The phosphorescence quantum yield can be measured by the method described in Spectroscopic II, page 398 (1992 edition, Maruzen) of Experimental Chemistry Course 4 of the 4th edition. Although the phosphorescence quantum yield in a solution can be measured using various solvents, the phosphorescence emission dopant according to the present invention achieves the above phosphorescence quantum yield (0.01 or more) in any solvent. Just do it.
リン光発光ドーパントの発光原理としてはエネルギー移動型とキャリアートラップ型の2種が挙げられる。エネルギー移動型の場合、キャリアーが輸送されるホスト化合物上でキャリアーの再結合が起こってホスト化合物の励起状態が生成し、このエネルギーをリン光発光ドーパントに移動させることでリン光発光ドーパントからの発光を得る。キャリアートラップ型の場合、リン光発光ドーパントがキャリアートラップとなり、リン光発光ドーパント上でキャリアーの再結合が起こってリン光発光ドーパントからの発光が得られる。いずれの場合においても、リン光発光ドーパントの励起状態のエネルギーはホスト化合物の励起状態のエネルギーよりも低いことが条件である。 The emission principle of the phosphorescent dopant includes two types of energy transfer type and carrier trap type. In the case of the energy transfer type, carrier recombination occurs on the host compound to which the carrier is transported to generate an excited state of the host compound, and this energy is transferred to the phosphorescent dopant to emit light from the phosphorescent dopant. Get. In the case of the carrier trap type, the phosphorescent light emitting dopant becomes a carrier trap, and carrier recombination occurs on the phosphorescent light emitting dopant, and light emission from the phosphorescent light emitting dopant is obtained. In either case, it is a condition that the excited state energy of the phosphorescent dopant is lower than the excited state energy of the host compound.
リン光発光ドーパントは、有機EL素子の発光層に使用される公知のものの中から適宜選択して用いることができる。
本発明においては、下記一般式(DP)で表される構造を有するリン光発光性化合物をリン光発光ドーパントとして好適に用いることができる。
In the present invention, a phosphorescent compound having a structure represented by the following general formula (DP) can be suitably used as a phosphorescent dopant.
なかでも、Mは、Ir、Pt、Rh、Ru又はOsであることが好ましく、Ir、Pt又はOsであることがより好ましい。
また、環Z2は5員の芳香族複素環であることが好ましく、B1及びB2は少なくとも一方が窒素原子であることが好ましい。
環Z1及び環Z2が有していてもよい置換基としては、上記一般式(1)のR1〜R6と同じ置換基が挙げられる。また、環Z1及び環Z2が有する置換基は、置換基同士が結合して縮環構造を形成していてもよいし、それぞれの配位子の置換基が互いに結合して、配位子同士が連結していてもよい。
Among these, M is preferably Ir, Pt, Rh, Ru, or Os, and more preferably Ir, Pt, or Os.
Ring Z 2 is preferably a 5-membered aromatic heterocyclic ring, and at least one of B 1 and B 2 is preferably a nitrogen atom.
Examples of the substituent that the ring Z 1 and the ring Z 2 may have include the same substituents as R 1 to R 6 in the general formula (1). In addition, the substituents of the ring Z 1 and the ring Z 2 may be bonded to each other to form a condensed ring structure, or the substituents of the respective ligands may be bonded to each other to coordinate. The children may be connected.
上記一般式(DP)で表される構造は、下記一般式(DP−1)又は(DP−2)で表される構造であると、青色の発光を示す長寿命のリン光発光性化合物が得られ、好ましい。本発明の一般式(1)で表される構造を有する化合物を含有する材料は、高い三重項エネルギー準位を有するため、このような青色リン光発光性化合物を発光ドーパントに対して、ホスト化合物として用いることにより、発光効率及び耐久性が高い青色の有機EL素子が得られる。
上記一般式(DP−1)において、M、A1、A2、B1、B2、環Z1、L′、m′及びn′は、一般式(DP)におけるM、A1、A2、B1、B2、環Z1、L′、m′及びn′と同義である。
上記一般式(DP−1)において、B3〜B5は、B1及びB2と芳香族複素環を形成する原子群であり、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素原子、窒素原子、酸素原子又は硫黄原子である。B3〜B5が有していてもよい置換基としては、上記一般式(DP)における環Z1及び環Z2が有していてもよい置換基と同義の基が挙げられる。
In the above general formula (DP-1), M, A 1 , A 2 , B 1 , B 2 , ring Z 1 , L ′, m ′ and n ′ are M, A 1 , A in the general formula (DP). 2 , B 1 , B 2 , ring Z 1 , L ′, m ′ and n ′ are synonymous.
In the general formula (DP-1), B 3 to B 5 are an atomic group that forms an aromatic heterocyclic ring with B 1 and B 2, and a carbon atom that may have a hydrogen atom or a substituent, A nitrogen atom, an oxygen atom or a sulfur atom. Examples of the substituent that B 3 to B 5 may have include the same groups as the substituents that the ring Z 1 and the ring Z 2 in the general formula (DP) may have.
上記一般式(DP−1)において、B1〜B5で形成される芳香族複素環は、下記一般式(DP−1a)、(DP−1b)及び(DP−1c)のいずれかで表される構造を有することが好ましく、一般式(DP−1c)で表される構造を有することがより好ましい。
上記一般式(DP−1a)、(DP−1b)及び(DP−1c)において、*1は一般式(DP−1)のA2との結合部位を表し、*2はMとの結合部位を表す。
上記一般式(DP−1a)、(DP−1b)及び(DP−1c)において、Rb3〜Rb5は水素原子又は置換基であり、Rb3〜Rb5としては、上記一般式(DP)における環Z1及び環Z2が有していてもよい置換基と同じ置換基が挙げられる。
上記一般式(DP−1a)におけるB4及びB5は、炭素原子又は窒素原子であり、より好ましくは少なくとも一つが炭素原子である。
上記一般式(DP−1c)におけるB3及びB4は、炭素原子又は窒素原子であり、より好ましくは少なくとも一つが炭素原子であり、Rb3とRb4がさらに互いに結合して縮環構造を形成していることがより好ましく、このとき新たに形成される縮環構造は芳香族環であることが好ましく、ベンゾイミダゾール環、イミダゾピリジン環、イミダゾピラジン環又はプリン環であることが好ましい。Rb5は、アルキル基又はアリール基であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。
In the above general formulas (DP-1a), (DP-1b), and (DP-1c), * 1 represents a binding site with A 2 in the general formula (DP-1), and * 2 represents a binding site with M. Represents.
In the general formulas (DP-1a), (DP-1b), and (DP-1c), Rb 3 to Rb 5 are hydrogen atoms or substituents, and Rb 3 to Rb 5 include the general formula (DP) ring Z 1 and the ring Z 2 is the same substituent group as the substituent which may have at.
B 4 and B 5 in the general formula (DP-1a) are a carbon atom or a nitrogen atom, and more preferably at least one is a carbon atom.
B 3 and B 4 in the general formula (DP-1c) are a carbon atom or a nitrogen atom, more preferably at least one is a carbon atom, and Rb 3 and Rb 4 are further bonded to each other to form a condensed ring structure. More preferably, the condensed ring structure newly formed at this time is an aromatic ring, and is preferably a benzimidazole ring, an imidazopyridine ring, an imidazopyrazine ring or a purine ring. Rb 5 is preferably an alkyl group or an aryl group, and more preferably a phenyl group.
上記一般式(DP−2)において、環Z2は、B1〜B3とともに形成される5員の芳香族複素環である。
上記一般式(DP−2)において、A3及びB3は、炭素原子又は窒素原子であり、L″は2価の連結基である。L″の2価の連結基としては、例えばアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基、ヘテロアリーレン基、2価の複素環基、O、S、これらを任意に組み合わせた連結基等が挙げられる。
一般式(DP−2)で表される構造は、さらに下記一般式(DP−2a)で表されることが好ましい。
In formula (DP-2), the ring Z 2 is a 5-membered aromatic heterocyclic ring formed together with
In the general formula (DP-2), A 3 and B 3 are a carbon atom or a nitrogen atom, and L ″ is a divalent linking group. Examples of the divalent linking group of L ″ include an alkylene group. , Alkenylene group, arylene group, heteroarylene group, divalent heterocyclic group, O, S, a linking group in which these are arbitrarily combined, and the like.
The structure represented by the general formula (DP-2) is preferably further represented by the following general formula (DP-2a).
上記一般式(DP−2a)において、L″1及びL″2は、C−Rb6又は窒素原子であり、Rb6は、水素原子又は置換基である。L″1及びL″2がC−Rb6の場合はRb6同士が互いに結合し環を形成してもよい。
In the general formula (DP-2a), L ″ 1 and L ″ 2 are C—Rb 6 or a nitrogen atom, and Rb 6 is a hydrogen atom or a substituent. When L ″ 1 and L ″ 2 are C—Rb 6 , Rb 6 may be bonded to each other to form a ring.
上記一般式(DP)、(DP−1)、(DP−2)及び(DP−2a)において、A2が炭素原子であることが好ましく、さらにA1が炭素原子であることが好ましい。より好ましくは、環Z1が、置換若しくは無置換の、ベンゼン環又はピリジン環であり、さらに好ましくはベンゼン環である。 In the above general formulas (DP), (DP-1), (DP-2), and (DP-2a), A 2 is preferably a carbon atom, and A 1 is preferably a carbon atom. More preferably, the ring Z 1 is a substituted or unsubstituted benzene ring or pyridine ring, and more preferably a benzene ring.
〔蛍光発光ドーパント〕
蛍光発光ドーパントとしては、励起一重項からの発光が可能な化合物を使用でき、励起一重項からの発光が観測される限りは特に限定されない。
蛍光発光ドーパントとしては、例えばアントラセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、フルオランテン誘導体、ペリレン誘導体、フルオレン誘導体、アリールアセチレン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、アリールアミン誘導体、ホウ素錯体、スクアリウム誘導体、オキソベンツアントラセン誘導体、フルオレセイン誘導体、ペリレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、希土類錯体系化合物等が挙げられる。
[Fluorescent emission dopant]
As the fluorescent light-emitting dopant, a compound capable of emitting light from excited singlet can be used, and is not particularly limited as long as light emission from excited singlet is observed.
Examples of the fluorescent emission dopant include anthracene derivatives, pyrene derivatives, chrysene derivatives, fluoranthene derivatives, perylene derivatives, fluorene derivatives, arylacetylene derivatives, styrylarylene derivatives, styrylamine derivatives, arylamine derivatives, boron complexes, squalium derivatives, oxobenzanthracene. Derivatives, fluorescein derivatives, perylene derivatives, polythiophene derivatives, rare earth complex compounds, and the like can be given.
また、遅延蛍光を利用した発光ドーパントも開発されており、これらを用いてもよい。遅延蛍光を利用した発光ドーパントの具体例としては、例えば国際公開第2011/156793号、特開2011−213643号公報、特開2010−93181号公報等に記載の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。 In addition, luminescent dopants using delayed fluorescence have been developed, and these may be used. Specific examples of the luminescent dopant using delayed fluorescence include, for example, compounds described in International Publication No. 2011/156793, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-213743, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-93181, and the like. Not.
〔ホスト化合物〕
ホスト化合物としては、室温(25℃)におけるリン光発光のリン光量子収率が、0.1未満の化合物が好ましく、リン光量子収率が0.01未満の化合物がより好ましい。
また、ホスト化合物の励起状態エネルギーは、同一層内に含有される発光ドーパントの励起状態エネルギーよりも高いことが好ましい。
[Host compound]
The host compound is preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of phosphorescence emission at room temperature (25 ° C.) of less than 0.1, and more preferably a compound having a phosphorescence quantum yield of less than 0.01.
Moreover, it is preferable that the excited state energy of a host compound is higher than the excited state energy of the light emission dopant contained in the same layer.
発光層に含有される複数の化合物のなかで、発光層中でのホスト化合物の質量比は、20%以上であることが好ましい。
ホスト化合物は、単独種で用いても複数種併用してもよい。ホスト化合物を複数種用いることで、電荷移動調整が可能であり有機EL素子の発光効率を高めることができる。
Among the plurality of compounds contained in the light emitting layer, the mass ratio of the host compound in the light emitting layer is preferably 20% or more.
The host compound may be used alone or in combination. By using a plurality of types of host compounds, charge transfer can be adjusted and the light emission efficiency of the organic EL element can be increased.
本発明で用いることができるホスト化合物としては、上述のように三重項エネルギー準位が高い本発明の有機EL素子用材料を好適に使用することができるが、特に制限はなく、低分子化合物でも繰り返し単位を有する高分子化合物でもよく、ビニル基やエポキシ基のような反応性基を有する化合物でもよい。 As the host compound that can be used in the present invention, the organic EL device material of the present invention having a high triplet energy level as described above can be preferably used, but there is no particular limitation, and even a low molecular compound can be used. A polymer compound having a repeating unit may be used, and a compound having a reactive group such as a vinyl group or an epoxy group may be used.
公知のホスト化合物としては、正孔輸送能又は電子輸送能を備えながらも、発光の長波長化を防ぐとともに、有機EL素子を高温駆動時や素子駆動中の発熱に対して安定して動作させる観点から、高いガラス転移温度(Tg)を有することが好ましい。好ましくはTgが90℃以上であり、より好ましくは120℃以上である。ここで、ガラス転移点(Tg)とは、DSC(Differential Scanning Calorimetry:示差走査熱量法)を用いて、JIS−K−7121に準拠した方法により求められる値である。 As a known host compound, while having a hole transporting ability or an electron transporting ability, it prevents the wavelength of light emission from being increased, and allows the organic EL element to operate stably at a high temperature driving or during the driving of the element. From the viewpoint, it is preferable to have a high glass transition temperature (Tg). Tg is preferably 90 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher. Here, the glass transition point (Tg) is a value determined by a method based on JIS-K-7121 using DSC (Differential Scanning Calorimetry).
本発明の有機EL素子に用いることができる公知のホスト化合物の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
特開2002−203683号公報、特開2002−363227号公報、特開2002−234888号公報、特開2002−280183号公報、特開2002−299060号公報、特開2002−302516号公報、特開2002−305083号公報、同2002−305084号公報、米国特許公開第2009/0017330号、米国特許公開第2009/0030202号、米国特許公開第2005/0238919号、国際公開第2001/039234号、国際公開第2009/021126号、国際公開第2008/056746号、国際公開第2007/063796号、国際公開第2007/063754号、国際公開第2004/107822号、国際公開第2006/114966号、国際公開第2009/086028号、国際公開第2009/003898号、国際公開第2012/023947号、特開2008−074939号公報、特開2007−254297号公報、EP2034538等。
Specific examples of known host compounds that can be used in the organic EL device of the present invention include compounds described in the following documents, but the present invention is not limited thereto.
JP 2002-206833, JP 2002-363227, JP 2002-234888, JP 2002-280183, JP 2002-299060, JP 2002-302516, JP 2002-305083, 2002-305084, US Patent Publication No. 2009/0017330, US Patent Publication No. 2009/0030202, US Patent Publication No. 2005/0238919, International Publication No. 2001/039234, International Publication No. 2009/021126, International Publication No. 2008/056746, International Publication No. 2007/063796, International Publication No. 2007/063754, International Publication No. 2004/107822, International Publication No. 2006/114966, International Publication No. 2009 No. 086028, WO 2009/003898, WO 2012/023947, JP 2008-074939, JP 2007-254297, JP-like EP2034538.
〔電子輸送層〕
電子輸送層は、陰極から注入された電子を発光層へ輸送する層である。
電子輸送層の材料としては、電子の注入性、電子の輸送性及び正孔の障壁性のいずれかを有していればよく、上述のように、電子輸送層の材料として、本発明の有機EL素子用材料を用いることができる。
(Electron transport layer)
The electron transport layer is a layer that transports electrons injected from the cathode to the light emitting layer.
The material for the electron transport layer may be any one of electron injection property, electron transport property, and hole barrier property, and as described above, the electron transport layer material may be the organic material of the present invention. An EL element material can be used.
電子輸送層の材料としては、従来公知の化合物の中から任意の化合物を選択して用いることもできる。例えば、含窒素芳香族複素環誘導体(カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体(カルバゾール環を構成する炭素原子の一つ以上が窒素原子に置換されたもの)、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、トリアジン誘導体、キノリン誘導体、キノキサリン誘導体、フェナントロリン誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体、ベンズオキサゾール誘導体等)、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、芳香族炭化水素環誘導体(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン等)等が挙げられる。 As a material for the electron transport layer, an arbitrary compound can be selected and used from conventionally known compounds. For example, nitrogen-containing aromatic heterocyclic derivatives (carbazole derivatives, azacarbazole derivatives (one or more carbon atoms constituting the carbazole ring are substituted with nitrogen atoms), pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, triazine derivatives, quinoline derivatives, Quinoxaline derivatives, phenanthroline derivatives, oxazole derivatives, thiazole derivatives, oxadiazole derivatives, triazole derivatives, benzimidazole derivatives, benzoxazole derivatives, etc.), dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, aromatic hydrocarbon ring derivatives (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, Triphenylene, etc.).
また、配位子にキノリノール骨格やジベンゾキノリノール骨格を有する金属錯体、例えばトリス(8−キノリノール)アルミニウム(Alq3)、トリス(5,7−ジクロロ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5,7−ジブロモ−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、トリス(5−メチル−8−キノリノール)アルミニウム、ビス(8−キノリノール)亜鉛(Znq)等の他、これらの金属錯体の中心金属がIn、Mg、Cu、Ca、Sn、Ga又はPbに置き替わった金属錯体も、電子輸送材料として用いることができる。 Further, a metal complex having a quinolinol skeleton or a dibenzoquinolinol skeleton as a ligand, such as tris (8-quinolinol) aluminum (Alq 3 ), tris (5,7-dichloro-8-quinolinol) aluminum, tris (5,7- Dibromo-8-quinolinol) aluminum, tris (2-methyl-8-quinolinol) aluminum, tris (5-methyl-8-quinolinol) aluminum, bis (8-quinolinol) zinc (Znq), etc., and these metal complexes A metal complex in which the central metal is replaced with In, Mg, Cu, Ca, Sn, Ga, or Pb can also be used as an electron transporting material.
その他、フタロシアニン誘導体、ジスチリルピラジン誘導体も電子輸送材料として用いることができるし、正孔注入層、正孔輸送層と同様、無機半導体も電子輸送材料として用いることができる。また、これらの材料を高分子鎖に導入した、又はこれらの材料を高分子の主鎖とした高分子材料を用いることもできる。 In addition, a phthalocyanine derivative and a distyrylpyrazine derivative can also be used as an electron transport material, and an inorganic semiconductor can be used as an electron transport material as well as a hole injection layer and a hole transport layer. Further, a polymer material in which these materials are introduced into a polymer chain or these materials are used as a polymer main chain can also be used.
なお、ドープ材をゲスト材料としてドープして、n性の高い(電子リッチ)電子輸送層を形成してもよい。ドープ材としては、金属錯体やハロゲン化金属のような金属化合物等のn型ドーパントが挙げられる。このような構成の電子輸送層の具体例としては、例えば特開平4−297076号公報、同10−270172号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等の文献に記載されたものが挙げられる。 A doping material may be doped as a guest material to form an electron transport layer having a high n property (electron rich). Examples of the doping material include n-type dopants such as metal compounds such as metal complexes and metal halides. Specific examples of the electron transport layer having such a structure include, for example, JP-A-4-297076, JP-A-10-270172, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. , 95, 5773 (2004) and the like.
本発明の有機EL素子に用いられる、公知の好ましい電子輸送材料の具体例としては、以下の文献に記載の化合物等が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
米国特許公開第2009/0115316号、米国特許公開第2009/0179554号、国際公開第2003/060956号、国際公開第2008/132085号、Appl.Phys.Lett.75,4(1999)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.81,162(2002)、Appl.Phys.Lett.79,156(2001)、米国特許公開第2009/030202号、国際公開第2004/080975号、国際公開第2005/085387号、国際公開第2006/067931号、国際公開第2007/086552号、国際公開第2008/114690号、国際公開第2009/069442号、国際公開第2009/066779号、国際公開第2009/054253号、国際公開第2011/086935号、国際公開第2010/150593号、国際公開第2010/047707号、特開2010−251675号公報、特開2009−209133号公報、特開2009−124114号公報、特開2008−277810号公報、特開2006−156445号公報、特開2003−31367号公報、国際公開第2012/115034号等。
Specific examples of known preferable electron transport materials used in the organic EL device of the present invention include compounds described in the following documents, but the present invention is not limited thereto.
US Patent Publication No. 2009/0115316, US Patent Publication No. 2009/0179554, International Publication No. 2003/060956, International Publication No. 2008/132805, Appl. Phys. Lett. 75, 4 (1999), Appl. Phys. Lett. 81, 162 (2002), Appl. Phys. Lett. 81, 162 (2002), Appl. Phys. Lett. 79,156 (2001), US Patent Publication No. 2009/030202, International Publication No. 2004/080975, International Publication No. 2005/085387, International Publication No. 2006/069311, International Publication No. 2007/086552, International Publication. 2008/114690, International Publication No. 2009/069442, International Publication No. 2009/066779, International Publication No. 2009/054253, International Publication No. 2011/0886935, International Publication No. 2010/150593, International Publication No. 2010 No. 047707, JP 2010-251675 A, JP 2009-209133 A, JP 2009-124114 A, JP 2008-277810 A, JP 2006-156445 A, JP 2003-31367 A. Gazette, country Publication No. 2012/115034 and the like.
本発明におけるより好ましい電子輸送材料としては、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、ピラジン誘導体、トリアジン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、カルバゾール誘導体、アザカルバゾール誘導体、ベンズイミダゾール誘導体等が挙げられる。
電子輸送材料は単独で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。
More preferable electron transport materials in the present invention include pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, pyrazine derivatives, triazine derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzothiophene derivatives, carbazole derivatives, azacarbazole derivatives, benzimidazole derivatives, and the like.
The electron transport material may be used alone or in combination of two or more.
本発明の電子輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は2nm〜5μmの範囲であり、より好ましくは2〜500nmの範囲であり、さらに好ましくは5〜200nmの範囲である。
有機EL素子においては発光層で生じた光を電極から取り出す際、発光層から直接取り出される光と、光を取り出す電極と対極に位置する電極によって反射されてから取り出される光とが干渉を起こすことが知られている。光が陰極で反射される場合は、電子輸送層の総層厚を数nm〜数μmの間で適宜調整することにより、この干渉効果を効率的に利用することが可能である。一方で、電子輸送層を厚くすると電圧が上昇しやすくなるため、特に層厚が厚い場合においては、電子輸送層の電子移動度が10−5cm2/Vs以上であることが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular about the layer thickness of the electron carrying layer of this invention, Usually, it is the range of 2 nm-5 micrometers, More preferably, it is the range of 2-500 nm, More preferably, it is the range of 5-200 nm.
In an organic EL device, when light generated in the light emitting layer is extracted from the electrode, interference is caused between the light directly extracted from the light emitting layer and the light extracted after being reflected by the electrode from which the light is extracted and the electrode located at the counter electrode. It has been known. When light is reflected by the cathode, this interference effect can be efficiently utilized by appropriately adjusting the total thickness of the electron transport layer between several nanometers and several micrometers. On the other hand, when the electron transport layer is thickened, the voltage is likely to increase. Therefore, particularly when the layer thickness is thick, the electron mobility of the electron transport layer is preferably 10 −5 cm 2 / Vs or more.
〔正孔阻止層〕
正孔阻止層は、電子を輸送しつつ正孔を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させるため、発光層の陰極側に隣接して設けられることが好ましい。
正孔阻止層に用いられる材料としては、上述のように本発明の有機EL素子用材料を用いることができるが、上記電子輸送層に用いられる材料も好ましく用いられる。また、前述のホスト化合物として用いられる材料も正孔阻止層に好ましく用いられる。
正孔阻止層の層厚は、好ましくは3〜100nmの範囲であり、さらに好ましくは5〜30nmの範囲である。
(Hole blocking layer)
The hole blocking layer is preferably provided adjacent to the cathode side of the light emitting layer in order to improve the recombination probability of electrons and holes by blocking holes while transporting electrons.
As the material used for the hole blocking layer, the organic EL device material of the present invention can be used as described above, but the material used for the electron transport layer is also preferably used. Moreover, the material used as the above-mentioned host compound is also preferably used for the hole blocking layer.
The layer thickness of the hole blocking layer is preferably in the range of 3 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm.
〔電子注入層〕
電子注入層は、駆動電圧低下や発光輝度向上のため、設けることができる。
電子注入層については、特開平6−325871号公報、同9−17574号公報、同10−74586号公報等にもその詳細が記載されている。
(Electron injection layer)
The electron injection layer can be provided in order to reduce drive voltage and improve light emission luminance.
Details of the electron injection layer are also described in JP-A-6-325871, JP-A-9-17574, and JP-A-10-74586.
電子注入層の材料として、上述のように、本発明の有機EL素子用材料を用いることができる。その他の電子注入層に好ましく用いられる材料の具体例としては、金属(ストロンチウムやアルミニウム等)、アルカリ金属化合物(フッ化リチウム、フッ化ナトリウム等)、アルカリ土類金属化合物(フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム等)、金属酸化物(酸化アルミニウム等)、金属錯体(リチウム8−ヒドロキシキノレート(Liq)等)等が挙げられる。また、前述の電子輸送材料を用いることも可能である。これら材料は単独で用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
電子注入層はごく薄い層であることが好ましく、素材にもよるがその層厚は0.1〜5nmの範囲が好ましい。また、構成材料が断続的に存在する不均一な膜であってもよい。
As described above, the organic EL element material of the present invention can be used as the material for the electron injection layer. Specific examples of materials preferably used for other electron injection layers include metals (strontium, aluminum, etc.), alkali metal compounds (lithium fluoride, sodium fluoride, etc.), alkaline earth metal compounds (magnesium fluoride, fluoride). Calcium etc.), metal oxides (aluminum oxide etc.), metal complexes (lithium 8-hydroxyquinolate (Liq) etc.), etc. are mentioned. Further, the above-described electron transport material can also be used. These materials may be used alone or in combination of two or more.
The electron injection layer is preferably a very thin layer, and the layer thickness is preferably in the range of 0.1 to 5 nm, although it depends on the material. Moreover, the nonuniform film | membrane in which a constituent material exists intermittently may be sufficient.
〔正孔輸送層〕
正孔輸送層の材料としては、正孔の注入性、正孔の輸送性及び電子の障壁性のいずれかを有していればよく、従来公知の化合物の中から任意のものを選択して用いることができる。
正孔輸送層の材料としては、例えばポルフィリン誘導体、フタロシアニン誘導体、オキサゾール誘導体、フェニレンジアミン誘導体、スチルベン誘導体、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、アントラセンやナフタレン等のアセン系誘導体、フルオレン誘導体、フルオレノン誘導体、ポリビニルカルバゾール、芳香族アミンを主鎖又は側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー、ポリシラン、導電性ポリマー又はオリゴマー(例えば、(キシチオフェン)−ポリスチレンスルホネート(以下、PEDOT:PSSと略す)、アニリン系共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン等)等が挙げられる。上述のように、正孔輸送層の材料として、本発明の有機EL素子用材料を用いることもできる。
(Hole transport layer)
As a material for the hole transport layer, any material can be selected from conventionally known compounds as long as it has any of hole injection property, hole transport property, and electron barrier property. Can be used.
Examples of the material for the hole transport layer include porphyrin derivatives, phthalocyanine derivatives, oxazole derivatives, phenylenediamine derivatives, stilbene derivatives, triarylamine derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, acene derivatives such as anthracene and naphthalene, and fluorene derivatives. , A fluorenone derivative, polyvinylcarbazole, a polymer material or oligomer in which an aromatic amine is introduced into the main chain or side chain, polysilane, a conductive polymer or oligomer (for example, (xythiophene) -polystyrene sulfonate (hereinafter abbreviated as PEDOT: PSS) ), Aniline copolymers, polyaniline, polythiophene, etc.). As described above, the material for an organic EL device of the present invention can also be used as the material for the hole transport layer.
トリアリールアミン誘導体としては、(4,4′−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル)(以下、α−NPDと略す)に代表されるベンジジン型や、MTDATAに代表されるスターバースト型、トリアリールアミン連結コア部にフルオレンやアントラセンを有する化合物等が挙げられる。 Examples of the triarylamine derivative include benzidine type represented by (4,4′-bis [N- (1-naphthyl) -N-phenylamino] biphenyl) (hereinafter abbreviated as α-NPD) and representative of MTDATA. And a compound having fluorene or anthracene in the starburst type, triarylamine-linked core portion.
他に、特表2003−519432号公報や特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体も正孔輸送層の材料として用いることができる。また、不純物をドープしたp性の高い正孔輸送層としてもよい。その例としては、特開平4−297076号公報、特開2000−196140号公報、同2001−102175号公報の各公報、J.Appl.Phys.,95,5773(2004)等に記載されたものが挙げられる。 In addition, hexaazatriphenylene derivatives such as those described in JP-T-2003-519432 and JP-A-2006-135145 can also be used as the material for the hole transport layer. Moreover, it is good also as a positive hole transport layer with high p property which doped the impurity. Examples thereof include JP-A-4-297076, JP-A-2000-196140, 2001-102175, J. Pat. Appl. Phys. 95, 5773 (2004), and the like.
また、特開平11−251067号公報、J.Huang et.al.著文献(Appl.Phys.Lett.80(2002),p.139)に記載されているような、いわゆるp型の正孔輸送層の材料として、p型−Si、p型−SiC等の無機化合物を用いることもできる。さらに、Ir(ppy)3に代表されるような中心金属にIrやPtを有するオルトメタル化有機金属錯体も好ましく用いられる。 JP-A-11-251067, J. Org. Huang et. al. As materials for so-called p-type hole transport layers as described in the literature (Appl. Phys. Lett. 80 (2002), p. 139), inorganic materials such as p-type-Si and p-type-SiC are used. Compounds can also be used. Further, ortho-metalated organometallic complexes having Ir or Pt as a central metal as typified by Ir (ppy) 3 are also preferably used.
上述した正孔輸送層の材料のなかでも、トリアリールアミン誘導体、カルバゾール誘導体、インドロカルバゾール誘導体、有機金属錯体、芳香族アミンを主鎖若しくは側鎖に導入した高分子材料又はオリゴマー等が好ましく用いられる。
上述した材料は単独種で用いてもよく、また複数種を併用してもよい。
Among the materials for the hole transport layer described above, triarylamine derivatives, carbazole derivatives, indolocarbazole derivatives, organometallic complexes, polymer materials or oligomers in which an aromatic amine is introduced into the main chain or side chain are preferably used. It is done.
The above-described materials may be used alone or in combination.
正孔輸送層の層厚については特に制限はないが、通常は2nm〜5μmの範囲であり、より好ましくは5〜500nmの範囲であり、より好ましくは5〜200nmの範囲である。 Although there is no restriction | limiting in particular about the layer thickness of a positive hole transport layer, Usually, it is the range of 2 nm-5 micrometers, More preferably, it is the range of 5-500 nm, More preferably, it is the range of 5-200 nm.
〔電子阻止層〕
電子阻止層は、正孔を輸送しつつ電子を阻止することで電子と正孔の再結合確率を向上させるため、発光層の陽極側に隣接して設けられることが好ましい。
(Electron blocking layer)
The electron blocking layer is preferably provided adjacent to the anode side of the light emitting layer in order to improve the recombination probability of electrons and holes by blocking electrons while transporting holes.
電子阻止層の材料としては、上述のように、本発明の有機EL素子用材料を用いることができる他、上記正孔輸送層に用いられる材料又は上記発光層に用いられるホスト化合物を好ましく用いることができる。
電子阻止層の層厚としては、好ましくは3〜100nmの範囲であり、さらに好ましくは5〜30nmの範囲である。
As the material for the electron blocking layer, as described above, the organic EL device material of the present invention can be used, and the material used for the hole transport layer or the host compound used for the light emitting layer is preferably used. Can do.
The thickness of the electron blocking layer is preferably in the range of 3 to 100 nm, more preferably in the range of 5 to 30 nm.
〔正孔注入層〕
正孔注入層は、駆動電圧低下及び発光輝度向上のため、陽極と発光層又は陽極と正孔輸送層との間に設けることができる。
[Hole injection layer]
The hole injection layer can be provided between the anode and the light emitting layer or between the anode and the hole transport layer in order to lower the driving voltage and improve the light emission luminance.
正孔注入層の材料としては、上述のように、本発明の有機EL素子用材料を用いることができる他、上記正孔輸送層に用いられる材料等が挙げられる。なかでも、銅フタロシアニンに代表されるフタロシアニン誘導体、特表2003−519432号公報、特開2006−135145号公報等に記載されているようなヘキサアザトリフェニレン誘導体、酸化バナジウムに代表される金属酸化物、アモルファスカーボン、ポリアニリン(エメラルディン)、ポリチオフェン等の導電性高分子、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム錯体等に代表されるオルトメタル化錯体、トリアリールアミン誘導体等が好ましい。上記正孔注入層の材料は単独種で用いてもよく、また複数種を併用して用いてもよい。 As the material for the hole injection layer, as described above, the material for an organic EL device of the present invention can be used, and the material used for the hole transport layer can be used. Among these, phthalocyanine derivatives typified by copper phthalocyanine, hexaazatriphenylene derivatives as described in JP-T-2003-519432, JP-A-2006-135145, etc., metal oxides typified by vanadium oxide, Preferred are conductive polymers such as amorphous carbon, polyaniline (emeraldine) and polythiophene, orthometalated complexes represented by tris (2-phenylpyridine) iridium complex, and triarylamine derivatives. The material for the hole injection layer may be used alone or in combination of two or more.
〔表示装置〕
本発明の表示装置は、上述した本発明の有機EL素子を具備する。
[Display device]
The display device of the present invention includes the above-described organic EL element of the present invention.
図3は、本発明の一実施の形態として、アクティブマトリクス型の表示装置10の概略構成を示している。
図3に示すように、表示装置10は、マトリクス状に配列された複数の画素21と、各画素21間において互いに直交するように設けられた複数のX線22及びY線23と、X線22とY線23の交点に設けられた複数のアクティブ素子24と、を備えている。
FIG. 3 shows a schematic configuration of an active
As illustrated in FIG. 3, the
各画素21は、赤、緑及び青のいずれかの色の発光を示す有機EL素子を備えている。各色の画素21を配列して発光させることにより、フルカラーの表示が可能である。
一つの画素21には一つのアクティブ素子24が対応しており、各アクティブ素子24は対応する各画素21が備える有機EL素子の電極に接続されている。アクティブ素子24は、X線22から電流が供給され、かつY線23からも電流が供給されると、対応する画素21に電流を供給する。アクティブ素子24は、例えばコンデンサー、TFT(Thin Film Transistor)等により構成することができる。
Each
One
画像の表示時には、X線22にラインごとに画像の有効領域を示す水平領域信号を出力し、当該水平領域信号と同期してY線23に画像信号を出力する。水平領域信号の出力によりX線22から電流が供給され、画像信号の出力によりY線23から電流が供給されたアクティブ素子24は、対応する画素21に電流を供給する。電流の供給によって各画素21の有機EL素子が発光すると、図3に示す矢印の方向に赤、緑及び青の各色の光が出射し、フルカラーの画像を再現することができる。
At the time of displaying an image, a horizontal area signal indicating the effective area of the image is output to the
複数の画素21は、図4A〜図4Eに示すようにして製造することができる。
図4Aに示すように、基板11上に、酸化インジウムスズ(ITO;Indium Tin Oxide)等の陽極材料の膜を形成した後にエッチングする、マスクを用いて所定のパターンのITO膜を形成する等して、各画素21の陽極1Aを所定のパターンで形成する。
次に、図4Bに示すように、基板11上であって各陽極1Aの間に、隔壁12(幅20μm、厚さ2.0μm)をフォトリソグラフィー法により形成する。隔壁12の材料としては、例えば非感光性ポリイミド等を用いることができる。
The plurality of
As shown in FIG. 4A, an anode material film such as indium tin oxide (ITO) is formed on the
Next, as shown in FIG. 4B, partition walls 12 (width 20 μm, thickness 2.0 μm) are formed by photolithography on the
図4Cに示すように、陽極1A上であって各隔壁12間に、インクジェットヘッド法等により、正孔注入層1Bを形成する。
図4Dに示すように、各画素21の正孔注入層1B上に、インクジェット法等により、青色の発光層1CB、緑色の発光層1CG及び赤色の発光層1CRをそれぞれ形成する。
さらに、図4Eに示すように、形成した各画素21の発光層1CR、1CG及び1CB全体を覆うように、アルミニウム等を蒸着して陰極1Dを形成する。
As shown in FIG. 4C, the
As shown in FIG. 4D, the
Furthermore, as shown in FIG. 4E, the light emitting layer 1C R of the
本発明の表示装置は、上述したアクティブマトリクス型に限らず、パッシブマトリクス型の表示装置であってもよい。 The display device of the present invention is not limited to the active matrix type described above, and may be a passive matrix type display device.
〔照明装置〕
本発明の照明装置は、上述した本発明の有機EL素子を具備する。
[Lighting device]
The illumination device of the present invention includes the above-described organic EL element of the present invention.
図5は、本発明の一実施の形態の照明装置30の概略構成を示している。
照明装置30は、図5に示すように、基板31上に陽極1A、発光層1C及び陰極1Dからなる有機EL素子1が設けられている。基板31上には接着剤33を介して封止材32が接着され、基板31上の有機EL素子1は封止材32によって封止されている。酸素ガス、水蒸気等による有機EL素子1の劣化を防ぐため、封止材32の内部には不活性ガス34が充填され、捕水剤35が設けられている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the
As shown in FIG. 5, the
照明装置30では、一対の電極1A及び1Eに電圧を印加することにより、発光層1Cが発光し、図5において矢印で示す方向に光が出射する。
In the
以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例において「部」又は「%」の表示が用いられるが、特に断りがない限り「質量部」又は「質量%」を表す。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In addition, although the display of "part" or "%" is used in an Example, unless there is particular notice, it represents "mass part" or "mass%".
〔実施例I〕
〔有機EL素子101〕
100mm×100mm×1.1mmのガラス基板上に、厚さ100nmの陽極をITOにより所定のパターンで形成した。この基板をイソプロピルアルコールで超音波洗浄し、乾燥窒素ガスで乾燥した後、UVオゾン洗浄を5分間行った。
Example I
[Organic EL element 101]
On a 100 mm × 100 mm × 1.1 mm glass substrate, an anode having a thickness of 100 nm was formed with ITO in a predetermined pattern. This substrate was ultrasonically cleaned with isopropyl alcohol and dried with dry nitrogen gas, followed by UV ozone cleaning for 5 minutes.
得られた透明の基板上に、正孔注入層の組成物からなる塗布液をスピンコート法により塗布し、200℃で乾燥して、膜厚20nmの正孔注入層を形成した。塗布液としては、PEDOT/PSS(Bayer社製のBaytron P Al 4083)を純水で65%に希釈した溶液を用いた。 On the transparent substrate thus obtained, a coating solution comprising the composition of the hole injection layer was applied by spin coating, and dried at 200 ° C. to form a hole injection layer having a thickness of 20 nm. As a coating solution, a solution obtained by diluting PEDOT / PSS (Baytron P Al 4083 manufactured by Bayer) to 65% with pure water was used.
次に、正孔注入層を有する基板を、市販の真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。200mgのα−NPD、200mgの化合物H−1、200mgの比較化合物1、100mgの化合物D−37、250mgのAlq3を、それぞれ別のモリブデン製抵抗加熱ボートに入れて真空蒸着装置に取り付けた。
Next, the substrate having the hole injection layer was fixed to a substrate holder of a commercially available vacuum deposition apparatus. 200 mg of α-NPD, 200 mg of compound H-1, 200 mg of
上記化合物H−1、比較化合物1及び化合物D−37は、それぞれ下記式で表される構造を有する。
真空蒸着装置の真空槽を4×10−4Paまで減圧した後、α−NPDの入った加熱ボートを通電して加熱し、0.1nm/秒の蒸着速度で正孔注入層上に蒸着して、厚さ30nmの正孔輸送層を設けた。続いて、化合物H−1の入った加熱ボートを通電して加熱し、0.1nm/秒の蒸着速度で正孔輸送層上に蒸着して、厚さ10nmの電子阻止層を設けた。 After depressurizing the vacuum tank of the vacuum evaporation system to 4 × 10 −4 Pa, the heating boat containing α-NPD was energized and heated, and deposited on the hole injection layer at a deposition rate of 0.1 nm / second. Then, a hole transport layer having a thickness of 30 nm was provided. Subsequently, the heating boat containing the compound H-1 was energized and heated, and deposited on the hole transport layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide an electron blocking layer having a thickness of 10 nm.
次に、比較化合物1及び化合物D−37の各加熱ボートを通電して加熱し、それぞれ0.1nm/秒及び0.010nm/秒の蒸着速度で電子阻止層上に共蒸着して、厚さ40nmの発光層を設けた。発光層中の比較化合物1はホスト化合物であり、化合物D−37はリン光発光ドーパントである。
Next, each heating boat of the
さらに、Alq3の入った加熱ボートを通電して加熱し、0.1nm/秒の蒸着速度で発光層上に蒸着し、厚さ30nmの電子輸送層を設けた。
引き続き、フッ化リチウムを蒸着して厚さ0.5nmの電子注入層を形成し、さらにアルミニウムを蒸着して厚さ110nmの陰極を形成して、有機EL素子101を作製した。
Further, a heating boat containing Alq 3 was heated by energization, and was deposited on the light emitting layer at a deposition rate of 0.1 nm / second to provide an electron transport layer having a thickness of 30 nm.
Subsequently, lithium fluoride was vapor-deposited to form an electron injection layer having a thickness of 0.5 nm, and aluminum was further vapor-deposited to form a cathode having a thickness of 110 nm. Thus, an organic EL element 101 was produced.
〔有機EL素子102〜115〕
上記有機EL素子101の作製において、ホスト化合物と発光ドーパントの組み合わせを下記表1に示すように変えたこと以外は、有機EL素子101と同様にして各有機EL素子102〜115を作製した。
なお、表1中の例示化合物は、本発明の有機EL素子用材料として列挙した例示化合物である。
[Organic EL elements 102 to 115]
In the production of the organic EL element 101, each of the organic EL elements 102 to 115 was produced in the same manner as the organic EL element 101 except that the combination of the host compound and the light-emitting dopant was changed as shown in Table 1 below.
In addition, the exemplary compounds in Table 1 are the exemplary compounds listed as the organic EL device material of the present invention.
また、表1中に記載の比較化合物2及び化合物D−54は、下記式で表される構造を有する。なお、比較化合物1及び2は、特開2007−63220号公報に記載されている化合物である。
〔評価〕
各有機EL素子101〜115の発光効率及び耐久性を評価した。
[Evaluation]
The light emission efficiency and durability of each organic EL element 101-115 were evaluated.
〔発光効率〕
各有機EL素子101〜115を用いて、図5に示す照明装置と同様の構成の照明装置を次のようにして製造した。
ガラスカバーを封止材として、封止材の周囲にエポキシ系光硬化型の接着剤(東亞合成社製のラクストラックLC0629B)を塗布し、封止材を有機EL素子上に被せて接着剤の塗布部分を有機EL素子のガラス基板に密着させた。ガラス基板側から有機EL素子の周囲にUV光を照射することにより接着剤を硬化させて、有機EL素子を封止し、照明装置を製造した。
有機EL素子の通電を、室温(25℃)、2.5mA/cm2の定電流の条件下で行って、有機EL素子を発光させ、発光開始直後の発光輝度(L0)[cd/m2]を測定することにより、外部取り出し量子効率(η)を算出した。発光輝度の測定には、CS−2000(コニカミノルタ社製)を用いた。
[Luminescence efficiency]
Using each of the organic EL elements 101 to 115, an illumination device having the same configuration as the illumination device shown in FIG. 5 was manufactured as follows.
Using a glass cover as a sealing material, an epoxy-based photo-curing type adhesive (Luxtrac LC0629B manufactured by Toagosei Co., Ltd.) is applied around the sealing material, and the sealing material is placed on the organic EL element. The coated portion was brought into close contact with the glass substrate of the organic EL element. The adhesive was cured by irradiating UV light around the organic EL element from the glass substrate side, and the organic EL element was sealed to produce a lighting device.
The organic EL element was energized under conditions of room temperature (25 ° C.) and a constant current of 2.5 mA / cm 2 to cause the organic EL element to emit light, and light emission luminance (L0) [cd / m 2 immediately after the start of light emission. The external extraction quantum efficiency (η) was calculated. CS-2000 (manufactured by Konica Minolta Co., Ltd.) was used for measuring the emission luminance.
各有機EL素子101〜115の外部取り出し量子効率を、有機EL素子102の外部取り出し量子効率を100としたときの相対値で表し、これを発光効率として評価した。発光効率の値は、大きいほど有機EL素子102に比較して発光効率が高いことを示す。 The external extraction quantum efficiency of each of the organic EL elements 101 to 115 was expressed as a relative value when the external extraction quantum efficiency of the organic EL element 102 was 100, and this was evaluated as the light emission efficiency. The larger the value of the luminous efficiency, the higher the luminous efficiency as compared with the organic EL element 102.
〔半減寿命〕
各有機EL素子101〜115の半減寿命を耐久性の一つとして、次のように評価した。
室温(温度25℃)下で、有機EL素子を初期輝度4000cd/m2を与える電流で定電流駆動し、駆動開始から輝度が初期輝度の半分になるまでの時間を測定した。
各有機EL素子101〜115の測定時間を、半減寿命として評価した。半減寿命の値は、大きいほど有機EL素子102に比較して寿命が長く、耐久性が高いことを示す。
[Half life]
The half life of each of the organic EL elements 101 to 115 was evaluated as follows as one of durability.
The organic EL device was driven at a constant current with a current giving an initial luminance of 4000 cd / m 2 at room temperature (temperature 25 ° C.), and the time from the start of driving until the luminance became half the initial luminance was measured.
The measurement time of each organic EL element 101-115 was evaluated as a half life. The larger the half-life value, the longer the life and the higher the durability than the organic EL element 102.
〔熱安定性〕
各有機EL素子101〜115の熱安定性を耐久性の評価項目の一つとして、次のようにして評価した。
有機EL素子の通電を2.5mA/cm2の定電流条件下で行って、有機EL素子の発光効率を測定し、初期輝度4000cd/m2を与えるときの電流値を求めた。その後、有機EL素子を60℃の恒温槽に入れ、当該恒温槽内で先に求めた電流値で低電流駆動し、輝度が初期輝度の半分になるまでの時間、すなわち半減寿命を測定した。測定した半減寿命から、熱安定性を下記式によって算出した。なお、室温での半減寿命は、上記半減寿命の評価において測定された半減寿命を用いた。
熱安定性(%)=60℃での半減寿命/室温での半減寿命×100
熱安定性の値は、100に近いほど熱安定性に優れ、耐久性が高いことを示す。
[Thermal stability]
The thermal stability of each of the organic EL elements 101 to 115 was evaluated as follows as one of durability evaluation items.
The organic EL element was energized under a constant current condition of 2.5 mA / cm 2 , the luminous efficiency of the organic EL element was measured, and the current value when giving an initial luminance of 4000 cd / m 2 was determined. Thereafter, the organic EL element was placed in a constant temperature bath at 60 ° C., and was driven with a low current at the current value previously obtained in the constant temperature bath. From the measured half-life, the thermal stability was calculated by the following formula. In addition, the half life measured in the said half life evaluation was used for the half life at room temperature.
Thermal stability (%) = Half life at 60 ° C./Half life at room temperature × 100
The closer the value of thermal stability is to 100, the better the thermal stability and the higher the durability.
下記表1は、評価結果を示している。
下記表1において、各有機EL素子101〜109の評価値を、有機EL素子102の測定時間を100としたときの相対値で表し、各有機EL素子110〜115の評価値を、有機EL素子111の測定時間を100としたときの相対値で表している。
また、下記表1の熱安定性の項目中の「ND」は、熱安定性の評価において測定した60℃での半減寿命が著しく短く、測定時の駆動電圧も顕著に上昇したため、測定不能であったことを示している。測定不能の原因については明確ではないが、有機EL素子中のいずれかの層が結晶化したか、隣接層との界面接合の不備が生じて配向化し、ダークスポットが生成したため、駆動電圧が上昇したと推定される。
Table 1 below shows the evaluation results.
In Table 1 below, the evaluation values of the organic EL elements 101 to 109 are expressed as relative values when the measurement time of the organic EL element 102 is 100, and the evaluation values of the organic EL elements 110 to 115 are expressed as organic EL elements. This is expressed as a relative value when the measurement time of 111 is 100.
In addition, “ND” in the thermal stability item of Table 1 below cannot be measured because the half-life at 60 ° C. measured in the thermal stability evaluation is remarkably short and the driving voltage at the time of measurement is significantly increased. It shows that there was. The cause of the inability to measure is not clear, but either one of the layers in the organic EL element has crystallized, or the interface junction with the adjacent layer has become defective and orientated, resulting in dark spots. It is estimated that
上記表1に示すように、発光ドーパントとして化合物D−37を用いた場合、本発明の実施例である有機EL素子103〜110は、比較例の有機EL素子101及び102に比較して、発光効率が高く半減寿命も長い。熱安定性も2倍以上に良化していることから、本発明によれば、発光効率及び耐久性に優れた有機EL素子が得られることが分かる。
また、比較例の有機EL素子102及び111によれば、発光ドーパントを化合物D−37から化合物D−54に変更すると、発光効率が約半分に低下し、半減寿命も大きく低下していることが分かる。これに対し、本発明の実施例である有機EL素子112〜115は、発光ドーパントを化合物D−54に変更しても発光効率の低下が少なく、良好な半減寿命を示すとともに、熱安定性にも優れていることがわかる。
As shown in Table 1 above, when compound D-37 was used as the luminescent dopant, the organic EL elements 103 to 110 according to the examples of the present invention emitted light compared to the organic EL elements 101 and 102 of the comparative examples. High efficiency and long half life. Since the thermal stability is also improved by a factor of two or more, it can be seen that according to the present invention, an organic EL device excellent in luminous efficiency and durability can be obtained.
Further, according to the organic EL elements 102 and 111 of the comparative examples, when the emission dopant is changed from the compound D-37 to the compound D-54, the emission efficiency is reduced to about half, and the half life is also greatly reduced. I understand. On the other hand, the organic EL elements 112 to 115 according to the examples of the present invention show little reduction in luminous efficiency even when the luminescent dopant is changed to the compound D-54, show a good half-life, and have high thermal stability. It turns out that it is excellent.
〔実施例II〕
上記実施例Iの有機EL素子101の製造において、電子輸送層の材料を化合物E−1に変更し、発光ドーパントとホスト化合物の組み合わせを下記表2に示すように変更したこと以外は、有機EL素子101と同様にして、各有機EL素子201〜210を製造した。なお、表2中の例示化合物は、本発明の有機EL素子用材料として列挙した例示化合物である。
Example II
In the manufacture of the organic EL device 101 of Example I above, the material of the electron transport layer was changed to Compound E-1, and the combination of the luminescent dopant and the host compound was changed as shown in Table 2 below. In the same manner as the element 101, the organic EL elements 201 to 210 were manufactured. In addition, the exemplary compounds in Table 2 are the exemplary compounds listed as the organic EL device material of the present invention.
上記化合物E−1、下記表2に記載の化合物D−20及びD−32は、それぞれ下記構造を有する。
製造した各有機EL素子201〜210の発光効率及び耐久性を、実施例Iと同様にして評価した。
下記表2は、評価結果を示している。なお、表2において、各有機EL素子201〜210の発光効率、半減寿命及び熱安定性を示す値は、有機EL素子201の値を基準とする相対値としている。
The luminous efficiency and durability of each of the produced organic EL elements 201 to 210 were evaluated in the same manner as in Example I.
Table 2 below shows the evaluation results. In Table 2, the values indicating the light emission efficiency, half-life and thermal stability of each of the organic EL elements 201 to 210 are relative values based on the value of the organic EL element 201.
表2に示すように、発光ドーパントが化合物D−20及びD−32のいずれの場合も、本発明の実施例である有機EL素子202〜205及び207〜210は、発光効率及び耐久性に優れていることが分かる。 As shown in Table 2, the organic EL elements 202 to 205 and 207 to 210, which are examples of the present invention, are excellent in luminous efficiency and durability when the luminescent dopant is any of the compounds D-20 and D-32. I understand that
〔実施例III〕
上記実施例IIの有機EL素子201の製造において、発光ドーパントとホスト化合物の組み合わせを下記表3に示すように変更したこと以外は、有機EL素子201と同様にして各有機EL素子301〜310を製造した。なお、表3中の例示化合物は、本発明の有機EL素子用材料として列挙した例示化合物である。
Example III
In the manufacture of the organic EL element 201 of Example II, each of the organic EL elements 301 to 310 was changed in the same manner as the organic EL element 201 except that the combination of the light emitting dopant and the host compound was changed as shown in Table 3 below. Manufactured. In addition, the exemplary compound in Table 3 is an exemplary compound enumerated as a material for organic EL elements of the present invention.
下記表3に記載の化合物D−3及びD−14は、それぞれ下記構造を有する。
製造した各有機EL素子301〜310の発光効率及び耐久性を、実施例Iと同様にして評価した。
下記表3は、評価結果を示している。なお、表3において、各有機EL素子301〜310の発光効率、半減寿命及び熱安定性を示す値は、有機EL素子301の値を基準とする相対値としている。
The luminous efficiency and durability of each of the produced organic EL elements 301 to 310 were evaluated in the same manner as in Example I.
Table 3 below shows the evaluation results. In Table 3, the values indicating the light emission efficiency, half-life and thermal stability of each of the organic EL elements 301 to 310 are relative values based on the value of the organic EL element 301.
表3に示すように、発光ドーパントが化合物D−3及びD−14のいずれの場合も、本発明の実施例である有機EL素子302〜305及び307〜310は、発光効率及び耐久性に優れていることが分かる。 As shown in Table 3, the organic EL elements 302 to 305 and 307 to 310, which are examples of the present invention, are excellent in luminous efficiency and durability when the luminescent dopant is any of the compounds D-3 and D-14. I understand that
〔実施例IV〕
上記実施例Iの有機EL素子101の製造において、正孔輸送層、電子阻止層、発光ホスト及び電子輸送層の材料を、下記表4に示すように変更したこと以外は、有機EL素子101と同様にして、各有機EL素子401〜405を製造した。
Example IV
In the manufacture of the organic EL element 101 of Example I above, the organic EL element 101 and the organic EL element 101 were changed except that the materials of the hole transport layer, the electron blocking layer, the light emitting host and the electron transport layer were changed as shown in Table 4 below. Similarly, each organic EL element 401-405 was manufactured.
製造した各有機EL素子401〜405の発光効率及び耐久性を、実施例Iと同様にして評価した。
下記表4は、評価結果を示している。なお、表4において、各有機EL素子401〜405の発光効率、半減寿命及び熱安定性を示す値は、有機EL素子401の値を基準とする相対値としている。
The luminous efficiency and durability of each of the produced organic EL elements 401 to 405 were evaluated in the same manner as in Example I.
Table 4 below shows the evaluation results. In Table 4, the values indicating the light emission efficiency, half life, and thermal stability of each of the organic EL elements 401 to 405 are relative values based on the value of the organic EL element 401.
表4に示すように、本発明の実施例である有機EL素子402〜405は、比較例の有機EL素子401より、発光効率が高く半減寿命も長い。また、熱安定性が約2倍に良化していることが、共通した特徴である。
表4に示す評価結果から、本発明に係る化合物は、発光層以外の正孔輸送層、電子阻止層、電子輸送層等に適用することができ、適用することにより発光効率及び耐久性に優れた有機EL素子が得られ、特に熱安定性が向上することが分かる。
As shown in Table 4, the organic EL elements 402 to 405 that are examples of the present invention have higher luminous efficiency and longer half-life than the organic EL element 401 of the comparative example. Moreover, it is a common feature that the thermal stability is improved about twice.
From the evaluation results shown in Table 4, the compound according to the present invention can be applied to a hole transport layer other than the light-emitting layer, an electron blocking layer, an electron transport layer, and the like, and is excellent in luminous efficiency and durability when applied. It can be seen that an organic EL element is obtained, and in particular, the thermal stability is improved.
〔実施例V〕
図3に示す構成の表示装置に用いられる有機EL素子を、図4A〜図4Eに示す製造過程と同様にして製造し、フルカラーの画像を表示可能かどうか確認した。
[Example V]
The organic EL element used in the display device having the configuration shown in FIG. 3 was manufactured in the same manner as the manufacturing process shown in FIGS. 4A to 4E, and it was confirmed whether a full-color image could be displayed.
ガラス基板(NHテクノグラス社製のNA45)上にITO膜を形成した後、エッチングして各画素の領域にそれぞれの陽極1Aを形成した。各陽極1Aのパターンを、厚さ100nm、100μm×100μmのサイズの正方形とした。次に、ガラス基板上であって各陽極の間に、各画素を隔てる厚さ2.0μm、幅20μmの隔壁をフォトリソグラフィー法により形成した。隔壁の材料としては非感光性ポリイミドを用いた。
After forming an ITO film on a glass substrate (NA45 manufactured by NH Techno Glass), etching was performed to form each
さらに、各画素の陽極上であって各隔壁12間に下記正孔注入層の組成物を、インクジェットヘッド(エプソン社製のMJ800C)を用いて吐出注入した。その後、紫外光を200秒間照射し、60℃、10分間の乾燥処理を行って、厚さ40nmの正孔注入層を設けた。
(正孔注入層の組成物)
化合物HT−1:20質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
Further, the composition of the following hole injection layer on the anode of each pixel and between each
(Composition of hole injection layer)
Compound HT-1: 20 parts by mass Cyclohexylbenzene: 50 parts by mass Isopropyl biphenyl: 50 parts by mass
各画素の正孔注入層上に、下記青色発光層、緑色発光層及び赤色発光層の各組成物を、青、緑及び赤の順に画素が並ぶように、それぞれインクジェットヘッドにより吐出注入した。その後、60℃で10分間の乾燥処理を行って、青、緑及び赤の各色の発光層を設けた。
(青色発光層の組成物)
化合物D−63:0.04質量部
本発明の例示化合物35:0.8質量部
シクロヘキシルベンゼン:60質量部
イソプロピルビフェニル:40質量部
(緑色発光層の組成物)
上記化合物D−20:0.04質量部
本発明の例示化合物35:0.7質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
(赤色発光層の組成物)
上記化合物D−14:0.04質量部
本発明の例示化合物41:0.7質量部
シクロヘキシルベンゼン:50質量部
イソプロピルビフェニル:50質量部
On the hole injection layer of each pixel, each composition of the following blue light emitting layer, green light emitting layer and red light emitting layer was discharged and injected by an inkjet head so that the pixels were arranged in the order of blue, green and red. Then, the drying process for 10 minutes was performed at 60 degreeC, and the light emitting layer of each color of blue, green, and red was provided.
(Composition of blue light emitting layer)
Compound D-63: 0.04 parts by mass
Compound D-20: 0.04 parts by mass
Compound D-14: 0.04 parts by mass Exemplified compound 41 of the present invention 41: 0.7 parts by mass Cyclohexylbenzene: 50 parts by mass Isopropyl biphenyl: 50 parts by mass
上記化合物HT−1及びD−63は、下記式で表される構造を有する。
次に、各画素の発光層上に上記化合物E−1を蒸着して、厚さ45nmの電子輸送層を設け、電子輸送層上にフッ化リチウムを蒸着して、厚さ0.5nmの電子注入層を設けた。さらに、各画素全体を覆うように、アルミニウムを蒸着して、厚さ130nmの陰極を設けることにより、各画素が備える有機EL素子を製造した。 Next, the compound E-1 is vapor-deposited on the light-emitting layer of each pixel, an electron transport layer having a thickness of 45 nm is provided, lithium fluoride is vapor-deposited on the electron transport layer, and an electron having a thickness of 0.5 nm is formed. An injection layer was provided. Furthermore, aluminum was vapor-deposited so as to cover the entire pixels, and a cathode having a thickness of 130 nm was provided to manufacture an organic EL element included in each pixel.
各画素の有機EL素子の一対の電極に電圧を印加したところ、各有機EL素子からの青色、緑色及び赤色の発光が観測され、フルカラーの画像の表示が可能であることが確認できた。 When a voltage was applied to the pair of electrodes of the organic EL element of each pixel, blue, green and red light emission was observed from each organic EL element, and it was confirmed that a full color image could be displayed.
10 表示装置
21 画素
10 有機EL素子
11 基板
12 隔壁
1A 陽極
1C、1CR、1CG、1CB 発光層
1D 陰極
30 照明装置
31 基板
32 封止材
10
Claims (8)
前記複数の有機層のうちの少なくとも1層が、請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を含有することを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス素子。 An organic electroluminescence device comprising: a light emitting unit composed of a plurality of organic layers including at least a light emitting layer; and a pair of electrodes sandwiching the light emitting unit,
At least 1 layer of these organic layers contains the organic electroluminescent element material as described in any one of Claim 1- Claim 3. The organic electroluminescent element characterized by the above-mentioned.
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