JP2016108292A - Monoamine derivative and organic electroluminescent element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モノアミン誘導体、および有機エレクトロルミネッセンス素子に関する。 The present invention relates to a monoamine derivative and an organic electroluminescence device.
近年、有機エレクトロルミネッセンス(Organic Electroluminescence:有機EL)表示装置の開発が進められている。そのため、有機EL表示装置に使用される自発光型の発光素子である有機EL素子(Organic Electroluminescence Device)の開発もまた盛んに行われている。 In recent years, organic electroluminescence (Organic Electroluminescence) display devices have been developed. For this reason, organic EL devices (Organic Electroluminescence Devices), which are self-luminous light emitting devices used in organic EL display devices, are also being actively developed.
有機EL素子の構造としては、例えば、陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層および陰極を順に積層した構造が知られている。このような有機EL素子では、まず、陽極および陰極から注入された正孔および電子が発光層中において再結合することで励起子を生成し、続いて、生成された励起子が基底状態に遷移することにより発光が行われる。 As a structure of the organic EL element, for example, a structure in which an anode, a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, an electron injection layer, and a cathode are sequentially stacked is known. In such an organic EL device, first, holes and electrons injected from the anode and the cathode recombine in the light emitting layer to generate excitons, and then the generated excitons transition to the ground state. By doing so, light emission is performed.
ここで、有機EL素子の発光寿命等を向上させるために、各層の材料として様々な化合物が検討されている。例えば、特許文献1および2には、有機EL素子の正孔輸送材料として、ジベンゾチオフェン(dibenzothiophene)環を有するアミン(amine)誘導体が使用可能である旨が開示されている。 Here, in order to improve the light emission lifetime of the organic EL element, various compounds have been studied as materials for each layer. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose that an amine derivative having a dibenzothiophene ring can be used as a hole transport material of an organic EL element.
しかし、特許文献1および2に開示されているアミン誘導体を用いた有機EL素子は、発光寿命が十分ではないという問題点があった。そのため、有機EL素子の発光寿命をさらに向上させることが可能な材料化合物が求められていた。 However, the organic EL element using the amine derivative disclosed in Patent Documents 1 and 2 has a problem that the light emission lifetime is not sufficient. Therefore, there has been a demand for a material compound that can further improve the light emission lifetime of the organic EL element.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、有機EL素子の発光寿命を改善することが可能な、新規なモノアミン(monoamine)誘導体、および該モノアミン誘導体を含む有機EL素子を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a novel monoamine derivative capable of improving the light emission lifetime of an organic EL device, and the An object of the present invention is to provide an organic EL device containing a monoamine derivative.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、下記の一般式(1)で表されるモノアミン誘導体が提供される。
R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上15以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数1以上30以下のヘテロアリール基であり、
aおよびbは、互いに独立して、1以上4以下の整数であり、
Ar1は、以下の一般式(2)で表される置換基であり、
Ar2〜Ar4は、互いに独立して、無置換の環形成炭素数6以上50以下のアリール基であり、
lおよびmは、l+mが0以上2以下となる整数である。
In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, a monoamine derivative represented by the following general formula (1) is provided.
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 1 to 30 ring carbon atoms,
a and b are each independently an integer of 1 or more and 4 or less,
Ar 1 is a substituent represented by the following general formula (2),
Ar 2 to Ar 4 are each independently an unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms,
l and m are integers such that l + m is 0 or more and 2 or less.
この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、有機EL素子の発光寿命を改善することができる。 According to this viewpoint, the light emission lifetime of the organic EL element can be improved by using such a monoamine derivative.
前記Ar2〜Ar4は、互いに独立して、無置換の環形成炭素数6以上14以下のアリール基であってもよい。 Ar 2 to Ar 4 may be each independently an unsubstituted aryl group having 6 to 14 ring carbon atoms.
この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、有機EL素子の発光寿命をさらに改善することができる。 According to this viewpoint, the light emission lifetime of the organic EL element can be further improved by using such a monoamine derivative.
前記Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和は、1以上3以下であってもよい。 1 to 3 may be sufficient as the sum total of the aromatic ring which said Ar < 2 > -Ar < 4 > has.
この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、有機EL素子の発光寿命をさらに改善することができる。 According to this viewpoint, the light emission lifetime of the organic EL element can be further improved by using such a monoamine derivative.
前記一般式(1)中のジベンゾチエニル基は、いずれも3位でアミノ基に置換してもよい。 Any of the dibenzothienyl groups in the general formula (1) may be substituted with an amino group at the 3-position.
この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、有機EL素子の発光寿命をさらに改善することができる。 According to this viewpoint, the light emission lifetime of the organic EL element can be further improved by using such a monoamine derivative.
前記R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、またはフェニル基であってもよい。 R 1 and R 2 may be independently a hydrogen atom or a phenyl group.
この観点によれば、このようなモノアミン誘導体を用いることにより、有機EL素子の発光寿命をさらに改善することができる。 According to this viewpoint, the light emission lifetime of the organic EL element can be further improved by using such a monoamine derivative.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のモノアミン誘導体を陽極と発光層との間に配置された少なくともいずれか1つ以上の層中に含む、有機エレクトロルミネッセンス素子が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, an organic electrolysis device comprising the monoamine derivative described above in at least one or more layers disposed between an anode and a light-emitting layer. A luminescence element is provided.
この観点によれば、発光寿命が改善した有機EL素子を提供することができる。 According to this viewpoint, it is possible to provide an organic EL element having an improved emission lifetime.
以上説明したように本発明によれば、有機EL素子の発光寿命を改善することができる。 As described above, according to the present invention, the light emission lifetime of the organic EL element can be improved.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.本発明の一実施形態に係るモノアミン誘導体>
まず、本発明の一実施形態に係るモノアミン誘導体について説明する。本実施形態に係るモノアミン誘導体は、有機EL素子の正孔輸送材料として好適に用いることが可能な、下記の一般式(1)で表される化合物である。
<1. Monoamine Derivative According to One Embodiment of the Present Invention>
First, a monoamine derivative according to an embodiment of the present invention will be described. The monoamine derivative according to the present embodiment is a compound represented by the following general formula (1) that can be suitably used as a hole transport material of an organic EL element.
R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン(halogen)原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上15以下のアルキル(alkyl)基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール(aryl)基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数1以上30以下のヘテロアリール(heteroaryl)基であり、
aおよびbは、互いに独立して、1以上4以下の整数であり、
Ar1は、以下の一般式(2)で表される置換基である。
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted ring carbon number of 6 or more. An aryl group having 30 or less, or a heteroaryl group having 1 to 30 ring carbon atoms of a substituted or unsubstituted ring,
a and b are each independently an integer of 1 or more and 4 or less,
Ar 1 is a substituent represented by the following general formula (2).
上記一般式(2)において、
Ar2〜Ar4は、互いに独立して、無置換の環形成炭素数6以上50以下のアリール基であり、
lおよびmは、l+mが0以上2以下となる整数である。
In the above general formula (2),
Ar 2 to Ar 4 are each independently an unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms,
l and m are integers such that l + m is 0 or more and 2 or less.
なお、上記一般式(1)において、R1およびR2に対して置換する置換基は、構造中にアミノ(amino)基を含まない。すなわち、一般式(1)で表される化合物は、構造式中にアミノ基を1つだけ有するモノアミン誘導体である。 In the above general formula (1), the substituent substituted for R 1 and R 2 does not include an amino group in the structure. That is, the compound represented by the general formula (1) is a monoamine derivative having only one amino group in the structural formula.
ここで、上記一般式(2)において、Ar2〜Ar4は、互いに独立して、無置換のアリール基である。後述する実施例で実証されるように、Ar2〜Ar4が無置換である場合、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子の発光寿命を改善することができる。 Here, in the general formula (2), Ar 2 to Ar 4 are each independently an unsubstituted aryl group. As demonstrated in the Example mentioned later, when Ar < 2 > -Ar < 4 > is unsubstituted, the monoamine derivative represented by General formula (1) can improve the light emission lifetime of an organic EL element.
具体的には、Ar2〜Ar4が置換基を有しておらず、Ar1がAr2〜Ar4のみを直列に連結させた構造を有する場合、後述する実施例で実証されるように、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子の発光寿命を改善することができる。一方、Ar2〜Ar4が置換基を有しており、Ar1がAr2〜Ar4以外の置換基によって枝分かれした構造を有する場合、後述する実施例で実証されるように、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子の発光寿命を改善することができない。 Specifically, when Ar 2 to Ar 4 have no substituent and Ar 1 has a structure in which only Ar 2 to Ar 4 are connected in series, as demonstrated in the examples described later. The monoamine derivative represented by the general formula (1) can improve the emission lifetime of the organic EL device. On the other hand, when Ar 2 to Ar 4 have a substituent and Ar 1 has a structure branched by a substituent other than Ar 2 to Ar 4 , the general formula ( The monoamine derivative represented by 1) cannot improve the light emission lifetime of the organic EL device.
また、上記一般式(2)において、Ar2〜Ar4は、互いに独立して、無置換の環形成炭素数6以上14以下のアリール基であることが好ましい。具体的には、Ar2〜Ar4は、互いに独立して、フェニル(phenyl)基、ナフチル(naphthyl)基、アントラセニル(anthracenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、フェナントリル(phenanthryl)基、ビフェニル(biphenyl)基などであることが好ましい。一方、環形成炭素数が14を超える置換基(例えば、ピレニル基(環形成炭素数18)など)は、モノアミン誘導体の電子輸送性を増加させることにより、発光層から陽極側の有機層への電子拡散を増加させる。これにより、正孔輸送層または正孔注入層の電子耐性が低下し、有機EL素子の発光寿命が低下するため好ましくない。 In the general formula (2), Ar 2 to Ar 4 are preferably each independently an aryl group having 6 to 14 ring carbon atoms, which is unsubstituted. Specifically, Ar 2 to Ar 4 are each independently a phenyl group, a naphthyl group, an anthracenyl group, a fluorenyl group, a phenanthryl group, a biphenyl group. ) Group or the like. On the other hand, a substituent having a ring-forming carbon number exceeding 14 (for example, a pyrenyl group (ring-forming carbon number 18) or the like) increases the electron transport property of the monoamine derivative, thereby causing the organic layer on the anode side from the light emitting layer. Increase electron diffusion. This is not preferable because the electron resistance of the hole transport layer or the hole injection layer is lowered and the light emission lifetime of the organic EL element is lowered.
また、上記一般式(2)において、Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和は、1以上3以下であることが好ましい。 Moreover, in the said General formula (2), it is preferable that the sum total of the aromatic ring which Ar < 2 > -Ar < 4 > has is 1 or more and 3 or less.
ここで、Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和とは、Ar2〜Ar4が有するベンゼン(benzene)環の数をそれぞれ合計した値である。 Here, the sum of the aromatic rings Ar 2 to Ar 4 has a value obtained by adding each number of benzene (benzene) rings Ar 2 to Ar 4 has.
例えば、l=m=0、かつAr4がフェナントリル基である場合(すなわち、Ar1がフェナントリル基の場合)、フェナントリル基は、3つのベンゼン環が縮合した縮合環基であるため、Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和は「3」である。また、l=m=1、かつAr2、Ar3およびAr4がフェニル基である場合(すなわち、Ar1がターフェニル基の場合)、フェニル基は、ベンゼン環単環の置換基であるため、Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和は、「1+1+1」により「3」である。また、l=0、m=1、かつAr3がフェニル基、Ar4がナフチル基である場合(すなわち、Ar1がナフチルフェニル基の場合)、フェニル基は、ベンゼン環単環の置換基であり、ナフチル基は、2つのベンゼン環が縮合した縮合環基であるため、Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和は、「1+2」により「3」である。 For example, when l = m = 0 and Ar 4 is a phenanthryl group (that is, when Ar 1 is a phenanthryl group), since the phenanthryl group is a condensed ring group in which three benzene rings are condensed, Ar 2 to The sum of the aromatic rings of Ar 4 is “3”. Further, when l = m = 1 and Ar 2 , Ar 3 and Ar 4 are phenyl groups (that is, when Ar 1 is a terphenyl group), the phenyl group is a benzene ring monocyclic substituent. , Ar 2 to Ar 4 have a total sum of aromatic rings “3” due to “1 + 1 + 1”. In addition, when l = 0, m = 1, and Ar 3 is a phenyl group and Ar 4 is a naphthyl group (that is, when Ar 1 is a naphthylphenyl group), the phenyl group is a benzene ring monocyclic substituent. Yes, since the naphthyl group is a condensed ring group obtained by condensing two benzene rings, the sum of the aromatic rings of Ar 2 to Ar 4 is “3” due to “1 + 2”.
さらに、他の例としては、l=m=0、かつAr4がフルオレニル基である場合、l=m=0、かつAr4がナフチル基である場合、またはl=0、m=1、かつAr3およびAr4がフェニル基である場合、Ar2〜Ar4が有する芳香環の総和は「2」である。 Furthermore, as another example, when l = m = 0 and Ar 4 is a fluorenyl group, l = m = 0 and Ar 4 is a naphthyl group, or l = 0, m = 1, and When Ar 3 and Ar 4 are phenyl groups, the sum of the aromatic rings of Ar 2 to Ar 4 is “2”.
Ar2〜Ar4が、上述したような芳香環の総和が1以上3以下となるような置換基である場合、後述する実施例で実証されるように、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子の発光寿命をさらに改善することができる。 When Ar 2 to Ar 4 are substituents such that the sum of the aromatic rings is 1 or more and 3 or less as described above, it is represented by the general formula (1) as demonstrated in the examples described later. The monoamine derivative can further improve the light emission lifetime of the organic EL device.
また、上記一般式(1)において、少なくともいずれか一方のジベンゾチエニル(dibenzothienyl)基は、ジベンゾチオフェン環における3位でアミノ基に置換する。これより、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体では、ジベンゾチエニル基が安定化するため、化学的安定性が向上する。したがって、化学的安定性が高い一般式(1)で表されるモノアミン誘導体を用いた有機EL素子では、発光寿命が改善する。 In the general formula (1), at least one dibenzothienyl group is substituted with an amino group at the 3-position in the dibenzothiophene ring. Accordingly, in the monoamine derivative represented by the general formula (1), the dibenzothienyl group is stabilized, and thus the chemical stability is improved. Therefore, in the organic EL element using the monoamine derivative represented by the general formula (1) having high chemical stability, the emission lifetime is improved.
これは、アミノ基の窒素原子が有する孤立電子対が、電子供与性によりジベンゾチエニル基の硫黄原子に影響し、硫黄原子を含むヘテロ環を不安定化させてしまうことによる。具体的には、アミノ基の窒素原子とジベンゾチエニル基の硫黄原子とが、ベンゼン環のパラ(para)位の位置関係に存在する場合(ジベンゾチエフェン環の2位でアミノ基に置換する場合)、アミノ基の窒素原子が有する孤立電子対からジベンゾチエニル基の硫黄原子への不安定化の影響が大きくなる。 This is because the lone electron pair of the nitrogen atom of the amino group affects the sulfur atom of the dibenzothienyl group due to the electron donating property and destabilizes the heterocycle containing the sulfur atom. Specifically, when the nitrogen atom of the amino group and the sulfur atom of the dibenzothienyl group are present in the positional relationship of the para position of the benzene ring (when the amino group is substituted at the 2-position of the dibenzothiephen ring) ), The influence of destabilization from the lone electron pair of the nitrogen atom of the amino group to the sulfur atom of the dibenzothienyl group is increased.
このため、少なくともいずれか一方のジベンゾチエニル基は、アミノ基の窒素原子が有する孤立電子対からの影響が最も小さい置換位置でアミノ基と置換することが好ましく、具体的には、ジベンゾチオフェン環における3位でアミノ基に置換することが好ましい。 For this reason, at least one of the dibenzothienyl groups is preferably substituted with the amino group at the substitution position having the least influence from the lone electron pair of the nitrogen atom of the amino group. Specifically, in the dibenzothiophene ring, Substitution with an amino group at the 3-position is preferred.
また、アミノ基の窒素原子が有する孤立電子対から硫黄原子を含むヘテロ環への影響を最小にするためには、上記一般式(1)において、ジベンゾチエニル基は、いずれもジベンゾチオフェン環における3位でアミノ基に置換することがより好ましい。このような場合、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体では、より化学的安定性が向上するため、このようなモノアミン誘導体を用いた有機EL素子では、発光寿命がさらに改善する。 In order to minimize the influence of the lone electron pair of the nitrogen atom of the amino group on the heterocycle containing the sulfur atom, in the general formula (1), all of the dibenzothienyl groups are 3 in the dibenzothiophene ring. More preferably, the amino group is substituted at the position. In such a case, the chemical stability of the monoamine derivative represented by the general formula (1) is further improved. Therefore, in the organic EL element using such a monoamine derivative, the emission lifetime is further improved.
なお、上記の一般式(1)において、R1およびR2は、いかなる置換基であってもよい。例えば、R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、またはフェニル基であってもよい。 In the above general formula (1), R 1 and R 2 may be any substituent. For example, R 1 and R 2 may be each independently a hydrogen atom or a phenyl group.
一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子において、有機EL素子の発光層と陽極との間に配置された少なくともいずれか1つ以上の層に含まれることが好ましい。具体的には、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子の正孔輸送層または正孔注入層に含まれることが好ましい。 In the organic EL device, the monoamine derivative represented by the general formula (1) is preferably contained in at least one or more layers disposed between the light emitting layer and the anode of the organic EL device. Specifically, the monoamine derivative represented by the general formula (1) is preferably contained in the hole transport layer or the hole injection layer of the organic EL element.
ただし、有機EL素子において、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体が含まれる層は、上記例示に限定されない。例えば、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、有機EL素子の陽極および陰極に挟まれた有機層のいずれに含まれていてもよい。 However, in the organic EL element, the layer containing the monoamine derivative represented by the general formula (1) is not limited to the above examples. For example, the monoamine derivative represented by the general formula (1) may be contained in any of the organic layers sandwiched between the anode and the cathode of the organic EL element.
特に、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、青色発光材料または緑色発光材料を含む発光層を有する有機EL素子の正孔輸送層に対して好適に用いることができる。一般式(1)で表されるモノアミン誘導体が、このような有機EL素子の正孔輸送層に用いられた場合、より有機EL素子の発光寿命を改善することができる。 In particular, the monoamine derivative represented by the general formula (1) can be suitably used for a hole transport layer of an organic EL element having a light emitting layer containing a blue light emitting material or a green light emitting material. When the monoamine derivative represented by the general formula (1) is used in the hole transport layer of such an organic EL element, the light emission lifetime of the organic EL element can be further improved.
なお、上記の一般式(1)および(2)におけるアリール基の代表例としては、フェニル(phenyl)基、ビフェニル(biphenyl)基、ターフェニル(terphenyl)基、ナフチル(naphthyl)基、アントリル(anthryl)基、フェナントレニル(phenanthrenyl)基、フルオレニル(fluorenyl)基、インデニル(indenyl)基、ピレニル(pyrenyl)基、フルオランテニル(fluoranthenyl)基、トリフェニレニル(triphenylenyl)基などを挙げることができる。 In addition, as a representative example of the aryl group in the above general formulas (1) and (2), a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, an anthryl group ) Group, phenanthrenyl group, fluorenyl group, indenyl group, pyrenyl group, fluoranthenyl group, triphenylenyl group, and the like.
また、上記の一般式(1)におけるヘテロアリール基の代表例としては、ピラジニル(pyrazinyl)基、ピロリル(pyrrolyl)基、ピリジル(pyridyl)基、ピリミジル(pyrimidyl)基、ピリダジル(pyridazyl)基、ピラジル(pyrazinyl)基、フラニル(furanyl)基、ピラニル(pyranyl)基、チエニル(thienyl)基、キノリル(quinolyl)基、イソキノリル(isoquinolyl)基、ベンゾフラニル(benzofuranyl)基、ベンゾチエニル(benzothienyl)基、インドリル(indolyl)基、ベンゾオキサゾリル(benzoxazolyl)基、ベンゾチアゾリル(benzothiazolyl)基、キノキサリル(quinoxalyl)基、ベンゾイミダゾリル(benzoimidazolyl)基、ピラゾリル(pyrazolyl)基、テトラゾリル(tetrazolyl)基、イミダゾリル(imidazolyl)基、オキサゾリル(oxazolyl)基、イソオキサゾリル(isoxazolyl)基、チアゾリル(thiazolyl)基、イソチアゾリル(isothiazolyl)基、カルバゾリル(carbazolyl)基、ジベンゾフラニル(dibenzofuranyl)基、およびジベンゾチエニル(dibenzothienyl)基などを挙げることができる。 In addition, as typical examples of the heteroaryl group in the above general formula (1), a pyrazinyl group, a pyrrolyl group, a pyridyl group, a pyrimidyl group, a pyridazyl group, and a pyrazyl group (Pyrazinyl) group, furanyl group, pyranyl group, thienyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, benzofuranyl group, benzothienyl group indolyl group, benzoxazolyl group, benzothiazolyl group, quinoki A quinoxalyl group, a benzimidazolyl group, a pyrazolyl group, a tetrazolyl group, an imidazolyl group, an oxazolyl group, an oxazolyl group, an azolyl group An isothiozyl group, a carbazolyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothienyl group, and the like can be given.
また、上記の一般式(1)におけるアルキル基の代表例としては、メチル(methyl)基、エチル(ethyl)基、プロピル(propyl)基、ブチル(butyl)基、オクチル(octyl)基、デシル(decyl)基、ペンタデシル(pentadecyl)基等の直鎖状アルキル基、およびt−ブチル基等の分枝状アルキル基などを挙げることができる。 In addition, as representative examples of the alkyl group in the general formula (1), a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, an octyl group, a decyl group decyl) group, linear alkyl group such as pentadecyl group, and branched alkyl group such as t-butyl group.
ここで、上述した一般式(1)で表されるモノアミン誘導体の具体例である化合物の構造式を以下に示す。ただし、本実施形態に係るモノアミン誘導体が以下の化合物に限定されるわけではない。 Here, the structural formula of a compound which is a specific example of the monoamine derivative represented by the general formula (1) described above is shown below. However, the monoamine derivative according to the present embodiment is not limited to the following compounds.
以上説明したように、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体は、正孔輸送材料として好適に用いることができる。また、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体を用いた有機EL素子は、発光寿命を改善することができる。 As described above, the monoamine derivative represented by the general formula (1) can be suitably used as a hole transport material. Moreover, the organic EL element using the monoamine derivative represented by the general formula (1) can improve the light emission lifetime.
以上にて、本実施形態に係るモノアミン誘導体について詳細に説明した。 The monoamine derivative according to this embodiment has been described in detail above.
<2.本発明の一実施形態に係る有機EL素子>
次に、図1を参照しながら、本実施形態に係るモノアミン誘導体を用いた有機EL素子について、詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る有機EL素子の一構成例を示す模式図である。
<2. Organic EL Device According to One Embodiment of the Present Invention>
Next, an organic EL element using the monoamine derivative according to this embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of an organic EL element according to this embodiment.
図1に示すように、本実施形態に係る有機EL素子100は、基板110と、基板110上に配置された第1電極120と、第1電極120上に配置された正孔注入層130と、正孔注入層130上に配置された正孔輸送層140と、正孔輸送層140上に配置された発光層150と、発光層150上に配置された電子輸送層160と、電子輸送層160上に配置された電子注入層170と、電子注入層170上に配置された第2電極180とを備える。
As shown in FIG. 1, the
例えば、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、第1電極120と発光層150との間に配置された正孔注入層130および正孔輸送層140のうち、少なくともいずれかの層に含まれることが好ましい。
For example, the monoamine derivative according to the present embodiment may be included in at least one of the
基板110は、一般的な有機EL素子で使用される基板を使用することができる。例えば、基板110は、ガラス(glass)基板、半導体基板、または透明なプラスチック(plastic)基板等であってもよい。
As the
基板110上には、第1電極120が形成される。第1電極120は、例えば、陽極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が大きいものによって透過型電極として形成される。具体的には、第1電極120は、透明であり、導電性に優れる酸化インジウムスズ(In2O3−SnO2:ITO)、酸化インジウム亜鉛(In2O3−ZnO)、酸化スズ(SnO2)、酸化亜鉛(ZnO)等で形成されてもよい。また、第1電極120は、上記透明導電膜に対して、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)などを積層した反射型電極として形成されてもよい。
A
第1電極120上には、正孔注入層130が形成される。正孔注入層130は、第1電極120からの正孔の注入を容易にする機能を備えた層であり、例えば、約10nm〜約150nmの厚さにて形成される。
A
正孔注入層130は、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体で形成されてもよく、また、公知の正孔注入材料にて形成されてもよい。正孔注入層130を形成する公知の正孔注入材料としては、例えば、トリフェニルアミン含有ポリエーテルケトン(TPAPEK)、4−イソプロピル−4’−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(PPBI)、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス−[4−(フェニル−m−トリル−アミノ)−フェニル]−ビフェニル−4,4’−ジアミン(DNTPD)、銅フタロシアニン等のフタロシアニン化合物、4,4’,4”−トリス(3−メチルフェニルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(NPB)、4,4’,4”−トリス{N,Nジフェニルアミノ}トリフェニルアミン(TDATA)、4,4’,4”−トリス(N,N−2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)、ポリアニリン/ドデシルベンゼンスルホン酸(Pani/DBSA)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(4−スチレンスルホネート)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/カンファースルホン酸(Pani/CSA)、およびポリアニリン/ポリ(4−スチレンスルホネート)(PANI/PSS)等を挙げることができる。
The
正孔注入層130上には、正孔輸送層140が形成される。正孔輸送層140は、正孔を輸送する機能を備えた層であり、例えば、約10nm〜約150nmの厚さにて形成される。なお、正孔輸送層140は複数層にて形成されてもよい。
A
ここで、正孔輸送層140は、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体で形成されることが好ましい。また、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体が他の層(例えば、正孔注入層130など)に含まれる場合、正孔輸送層140は、公知の正孔輸送材料にて形成されてもよい。公知の正孔輸送材料としては、例えば、1,1−ビス[(ジ−4−トリルアミノ)フェニル]シクロヘキサン(TAPC)、N−フェニルカルバゾール(N−phenylcarbazole)、ポリビニルカルバゾール(polyvinylcarbazole)などのカルバゾール誘導体、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(TPD)、4,4’,4”−トリス(N−カルバゾリル)トリフェニルアミン(TCTA)、およびN,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(NPB)等を挙げることができる。
Here, the
正孔輸送層140上には、発光層150が形成される。発光層150は、蛍光、りん光等によって光を発する層であり、例えば、約10nm〜約60nmの厚さにて形成される。発光層150の発光材料としては、公知の発光材料を用いることができる。具体的には、公知の発光材料であるフルオランテン(fluoranthene)誘導体、スチリル(styryl)誘導体、ピレン(pyrene)誘導体、アリールアセチレン(arylacetylene)誘導体、フルオレン(fluorene)誘導体、ペリレン(perylene)誘導体、クリセン(chrysene)誘導体等を用いることができる。また、好ましくは、スチリル誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、アントラセン誘導体を用いることができる。例えば、発光層150の発光材料として、下記の一般式(3)で表わされるアントラセン誘導体を用いてもよい。
A
上記一般式(3)において、
Ar6は、互いに独立して、水素原子、重水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上50以下のアルキル(alkyl)基、置換もしくは無置換の環形成炭素数3以上50以下のシクロアルキル(cycloalkyl)基、置換もしくは無置換の炭素数1以上50以下のアルコキシ(alkoxy)基、置換もしくは無置換の炭素数7以上50以下のアラルキル(aralkyl)基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上50以下のアリールオキシ(aryloxy)基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上50以下のアリールチオ(arylthio)基、置換もしくは無置換の炭素数2以上50以下のアルコキシカルボニル(alkoxycarbonyl)基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上50以下のアリール(aryl)基、環形成炭素数5以上50以下のヘテロアリール(heteroaryl)基、置換もしくは無置換のシリル(silyl)基、カルボキシル(carboxyl)基、ハロゲン(halogen)原子、シアノ(cyano)基、ニトロ(nitro)基、またはヒドロキシル(hydroxy)基であり、
pは、1以上10以下の整数である。
In the general formula (3),
Ar 6 is independently of each other a hydrogen atom, a deuterium atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 50 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted cycloalkyl having 3 to 50 ring carbon atoms. (Cycloalkyl) group, substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted aralkyl group having 7 to 50 carbon atoms, substituted or unsubstituted ring carbon number An aryloxy group having 6 to 50 carbon atoms, a substituted or unsubstituted arylthio group having 6 to 50 ring carbon atoms, and an alkoxycarbonyl group having 2 to 50 carbon atoms substituted or unsubstituted. Substituted or unsubstituted ring-forming carbon atoms of 6 to 50 Aryl group, heteroaryl group having 5 to 50 ring carbon atoms, substituted or unsubstituted silyl group, carboxyl group, halogen atom, cyano group , A nitro group or a hydroxyl group,
p is an integer of 1 or more and 10 or less.
具体的には、Ar6は、互いに独立して、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、ナフチル基、フェニルナフチル基、ナフチルフェニル基、アントリル基、フェナントリル基、フルオレニル基、インデニル基、ピレニル基、アセトナフテニル基、フルオランテニル基、トリフェニレニル基、ピリジル基、フラニル基、ピラニル基、チエニル基、キノリル基、イソキノリル基、ベンゾフラニル基、ベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾチアゾリル基、キノキサリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ジベンゾフラニル基、およびジベンゾチエニル基などであってもよい。また、好ましくは、Ar6は、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、ジベンゾフラニル基、ジベンゾチエニル基などであってもよい。 Specifically, Ar 6 is independently of each other a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a naphthyl group, a phenylnaphthyl group, a naphthylphenyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a fluorenyl group, an indenyl group, a pyrenyl group, Acetonaphthenyl, fluoranthenyl, triphenylenyl, pyridyl, furanyl, pyranyl, thienyl, quinolyl, isoquinolyl, benzofuranyl, benzothienyl, indolyl, carbazolyl, benzoxazolyl, benzothiazolyl Quinoxalyl group, benzimidazolyl group, pyrazolyl group, dibenzofuranyl group, dibenzothienyl group and the like. Preferably, Ar 6 may be a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, a fluorenyl group, a carbazolyl group, a dibenzofuranyl group, a dibenzothienyl group, or the like.
上記の一般式(3)で表される化合物は、例えば、以下の構造式により表される化合物a−1〜a−12である。ただし、一般式(3)で表される化合物が、以下の化合物a−1〜a−12に限定されるわけではない。 The compound represented by the above general formula (3) is, for example, compounds a-1 to a-12 represented by the following structural formula. However, the compound represented by the general formula (3) is not limited to the following compounds a-1 to a-12.
また、発光層150には、スチリル誘導体として、例えば、1,4−bis[2−(3−N−ethylcarbazoryl)vinyl]benzene(BCzVB)、4−(di−p−tolylamino)−4’−[(di−p−tolylamino)styryl]stilbene(DPAVB)、N−(4−((E)−2−(6−((E)−4−(diphenylamino)styryl)naphthalen−2−yl)vinyl)phenyl)−N−phenylbenzenamine(N−BDAVBi)などが用いられてもよい。また、発光層150には、ペリレン誘導体として、例えば、2,5,8,11−tetra−t−butylperylene(TBPe)などが用いられてもよく、ピレン誘導体として、例えば、1,1−dipyrene、1,4−dipyrenylbenzene、1,4−bis(N,N−diphenylamino)pyreneなどが用いられてもよい。ただし、本発明は、上記の例示化合物に限定されるわけではない。
The light-emitting
発光層150上には、電子輸送層160が形成される。電子輸送層160は、電子を輸送する機能を備えた層であり、例えば、約15nm〜約50nmの厚さにて形成される。
An
電子輸送層160は、公知の電子輸送材料にて形成されてもよい。公知の電子輸送材料としては、例えば、tris(8−hydroxyquinolinato)aluminium(Alq3)、および含窒素芳香環を有する材料等を挙げることができる。含窒素芳香環を有する材料の具体例としては、例えば、1,3,5−tri[(3−pyridyl)−phen−3−yl]benzeneのようなピリジン(pyridine)環を含む材料、2,4,6−tris(3’−(pyridin−3−yl)biphenyl−3−yl)−1,3,5−triazineのようなトリアジン(triazine)環を含む材料、2−(4−(N−phenylbenzoimidazolyl−1−ylphenyl)−9,10−dinaphthylanthraceneのようなイミダゾール(imidazole)誘導体を含む材料等を挙げることができる。
The
電子輸送層160上には、電子注入層170が形成される。電子注入層170は、第2電極180からの電子の注入を容易にする機能を備えた層であり、約0.3nm〜約9nmの厚さにて形成される。電子注入層170は、電子注入層170を形成する材料として公知の材料ならば、いずれも使用することができる。例えば、電子注入層170は、リチウム8−キノリナート(Liq)、フッ化リチウム(LiF)等のLi錯体、塩化ナトリウム(NaCl)、フッ化セシウム(CsF)、酸化リチウム(Li2O)、酸化バリウム(BaO)等を使用して形成されてもよい。
An
電子注入層170上には、第2電極180が形成される。第2電極180は、例えば、陰極であり、金属、合金、または導電性化合物等のうち仕事関数が小さいもので反射型電極として形成される。第2電極180は、例えば、リチウム(Li)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、カルシウム(Ca)等の金属、アルミニウム−リチウム(Al−Li)、マグネシウム−インジウム(Mg−In)、マグネシウム−銀(Mg−Ag)等の金属の混合物で形成されてもよい。また、第2電極180は、上記金属材料の20nm以下の薄膜や、酸化インジウムスズ、酸化インジウム亜鉛などの透明導電性膜によって透過型電極として形成されてもよい。
A
なお、上述した各層は、真空蒸着法、スパッタ(sputter)法、各種塗布法など材料に応じた公知の適切な成膜方法を選択することによって形成することができる。第1電極120および第2電極180の間に配置された各有機層は、例えば、真空蒸着法、各種塗布法等で形成することができる。また、第1電極120および第2電極180等の各金属層は、例えば、真空蒸着法、スパッタ法等で形成することができる。
Note that each of the above-described layers can be formed by selecting a known appropriate film forming method corresponding to the material such as a vacuum deposition method, a sputtering method, and various coating methods. Each organic layer disposed between the
以上、本実施形態に係る有機EL素子100の一例について説明した。本実施形態に係る有機EL素子100は、一般式(1)で表されるモノアミン誘導体を含むことにより、発光寿命を改善することができる。
Heretofore, an example of the
なお、本実施形態に係る有機EL素子100の構成は、上記例示に限定されない。本実施形態に係る有機EL素子100は、公知の他の構成にて形成されてもよい。例えば、有機EL素子100は、正孔注入層130、正孔輸送層140、電子輸送層160および電子注入層170のうち1層以上を備えていなくともよく、また、他の層を備えていてもよい。さらに、有機EL素子100の各層は、単層で形成されてもよく、複数層で形成されてもよい。
In addition, the structure of the
また、有機EL素子100は、三重項励起子または正孔が電子輸送層160に拡散することを防止するために、正孔輸送層140と発光層150との間に正孔阻止層を備えていてもよい。なお、正孔阻止層は、例えば、オキサジアゾール(oxadiazole)誘導体、トリアゾール(triazole)誘導体、または、フェナントロリン(phenanthroline)誘導体等によって形成される。
The
<3.実施例>
以下では、実施例および比較例を参照しながら、本実施形態に係るモノアミン誘導体、および該モノアミン誘導体を含む有機EL素子について具体的に説明する。なお、以下に示す実施例は、あくまでも一例であって、本実施形態に係るモノアミン誘導体および有機EL素子が下記の例に限定されるものではない。
<3. Example>
Hereinafter, the monoamine derivative according to the present embodiment and the organic EL element including the monoamine derivative will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, the Example shown below is an example to the last, and the monoamine derivative and organic EL element which concern on this embodiment are not limited to the following example.
[モノアミン誘導体の合成]
まず、本実施形態に係るモノアミン誘導体の合成方法について、化合物C、E、H、Iの合成方法を例示して具体的に説明する。なお、以下に述べる合成方法はあくまでも一例であって、本実施形態に係るモノアミン誘導体の合成方法が下記の例に限定されるものではない。
[Synthesis of monoamine derivatives]
First, a method for synthesizing a monoamine derivative according to the present embodiment will be specifically described by exemplifying methods for synthesizing compounds C, E, H, and I. The synthesis method described below is merely an example, and the synthesis method of the monoamine derivative according to the present embodiment is not limited to the following example.
(化合物Cの合成)
以下の反応式1によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物Cを合成した。
(Synthesis of Compound C)
Compound C, which is a monoamine derivative according to this embodiment, was synthesized according to the following reaction formula 1.
まず、アルゴン(Ar)雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコ(flask)に、化合物A(15.00g)、酸化第一銅(0.85g)、アンモニア水(NH3aq)(20ml)、N−メチル−ピロリドン(N−methylpyrrolidone:NMP)(70ml)を加え、110℃で25時間加熱した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(silica gel column chromatography)(展開溶媒:ヘキサン/酢酸エチル(hexane/ethyl acetate))で精製することで、白色固体の化合物Bを得た(7.4g,収率66%)。 First, in an argon (Ar) atmosphere, a 500 mL three-necked flask (flask) was charged with compound A (15.00 g), cuprous oxide (0.85 g), aqueous ammonia (NH 3 aq) (20 ml), N-methylpyrrolidone (NMP) (70 ml) was added and heated at 110 ° C. for 25 hours. After air cooling, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (developing solvent: hexane / ethyl acetate) to obtain Compound B as a white solid (7.4 g). , 66% yield).
なお、得られた化合物Bに対して、FAB−MS(Fast Atom Bombardment−Mass Spectrometry)による分子量測定を行ったところ、C14H11N、測定値193が得られた。 In addition, when the molecular weight measurement was performed with respect to the obtained compound B by FAB-MS (Fast Atom Bombardment-Mass Spectrometry), C14H11N and the measured value 193 were obtained.
続いて、アルゴン雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、化合物B(1.00g)、3−ブロモベンゾチオフェン(3−bromo−benzothiophene)(2.99g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(bis(dibenzylideneacetone)palladium(0)(0.27g)、トリ−tert−ブチルホスフィン(tri−tert−butylphosphine)(0.088g)、ナトリウムtert−ブトキシド(sodium tert−butoxide)(3.98g)を加えて、200mLのトルエン溶媒中で7時間加熱還流した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(展開溶媒:トルエン/ヘキサン(toluene/hexane))で精製することで、白色固体の化合物Cを得た(1.90g,収率66%)。 Subsequently, in an argon atmosphere, a 500 mL three-necked flask was charged with compound B (1.00 g), 3-bromobenzothiophene (2.99 g), bis (dibenzylideneacetone) palladium ( 0) (bis (dibenzylideneacetone)) palladium (0) (0.27 g), tri-tert-butylphosphine (0.088 g), sodium tert-butoxide (3.98 g) The mixture was heated to reflux for 7 hours in 200 mL of a toluene solvent, cooled with air, and the organic layer was separated by adding water, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. Silica gel column chromatography Preparative chromatography: Purification (developing solvent: toluene / hexane (toluene / Hexane)), to give compound C as a white solid (1.90 g, 66% yield).
なお、得られた化合物Cに対して、FAB−MSによる分子量測定を行ったところ、C38H23NS2、測定値557が得られた。また、示差走査熱量計DSC7020(日立ハイテク社製)を用いて化合物Cのガラス転移点Tgを測定したところ、151℃であった。 In addition, when the molecular weight measurement by FAB-MS was performed with respect to the obtained compound C, C38H23NS2 and the measured value 557 were obtained. Moreover, it was 151 degreeC when the glass transition point Tg of the compound C was measured using the differential scanning calorimeter DSC7020 (made by Hitachi High-Tech).
(化合物Eの合成)
以下の反応式2によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物Eを合成した。
(Synthesis of Compound E)
Compound E, which is a monoamine derivative according to this embodiment, was synthesized according to the following reaction formula 2.
まず、アルゴン雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、化合物B(1.00g)、3−ブロモベンゾチオフェン(1.50g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.27g)、トリ−tert−ブチルホスフィン(0.088g)、ナトリウムtert−ブトキシド(3.98g)を加えて、200mLのトルエン溶媒中で7時間加熱還流した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン/ヘキサン)で精製することで、白色固体の化合物Dを得た(1.15g,収率59%)。 First, in an argon atmosphere, a 500 mL three-necked flask was charged with compound B (1.00 g), 3-bromobenzothiophene (1.50 g), bis (dibenzylideneacetone) palladium (0) (0.27 g), Tri-tert-butylphosphine (0.088 g) and sodium tert-butoxide (3.98 g) were added, and the mixture was heated to reflux in 200 mL of a toluene solvent for 7 hours. After air cooling, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. The resulting crude product was purified by silica gel column chromatography (toluene / hexane) to obtain white solid compound D (1.15 g, yield 59%).
なお、得られた化合物Dに対して、FAB−MSによる分子量測定を行ったところ、C26H17NS、測定値375が得られた。 In addition, when the molecular weight measurement by FAB-MS was performed with respect to the obtained compound D, C26H17NS and the measured value 375 were obtained.
続いて、アルゴン雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、化合物D(1.04g)、3−ブロモベンゾチオフェン(0.85g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.13g)、トリ−tert−ブチルホスフィン(0.044g)、ナトリウムtert−ブトキシド(1.99g)を加えて、200mLのトルエン溶媒中で7時間加熱還流した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン/ヘキサン)で精製することで、白色固体の化合物Eを得た(1.17g,収率76%)。 Subsequently, in an argon atmosphere, a 500 mL three-necked flask was charged with compound D (1.04 g), 3-bromobenzothiophene (0.85 g), bis (dibenzylideneacetone) palladium (0) (0.13 g). , Tri-tert-butylphosphine (0.044 g) and sodium tert-butoxide (1.99 g) were added, and the mixture was heated to reflux in 200 mL of toluene solvent for 7 hours. After air cooling, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (toluene / hexane) to obtain Compound E as a white solid (1.17 g, yield 76%).
なお、得られた化合物Eに対して、FAB−MSによる分子量測定を行ったところ、C38H23NS2、測定値557が得られた。また、示差走査熱量計DSC7020(日立ハイテク社製)を用いて化合物Eのガラス転移点Tgを測定したところ、145℃であった。 In addition, when the molecular weight measurement by FAB-MS was performed with respect to the obtained compound E, C38H23NS2 and the measured value 557 were obtained. Moreover, it was 145 degreeC when the glass transition point Tg of the compound E was measured using the differential scanning calorimeter DSC7020 (made by Hitachi High-Tech).
(化合物Hの合成)
以下の反応式3によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物Hを合成した。
(Synthesis of Compound H)
Compound H, which is a monoamine derivative according to this embodiment, was synthesized according to the following reaction formula 3.
まず、アルゴン雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、化合物F(1.00g)、3−ブロモベンゾチオフェン(1.45g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.26g)、トリ−tert−ブチルホスフィン(0.081g)、ナトリウムtert−ブトキシド(1.96g)を加えて、200mLのトルエン溶媒中で7時間加熱還流した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン/ヘキサン)で精製することで、白色固体の化合物Gを得た(1.11g,収率58%)。 First, in an argon atmosphere, a 500 mL three-necked flask was charged with compound F (1.00 g), 3-bromobenzothiophene (1.45 g), bis (dibenzylideneacetone) palladium (0) (0.26 g), Tri-tert-butylphosphine (0.081 g) and sodium tert-butoxide (1.96 g) were added, and the mixture was heated to reflux in 200 mL of toluene solvent for 7 hours. After air cooling, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. The obtained crude product was purified by silica gel column chromatography (toluene / hexane) to obtain a white solid compound G (1.11 g, yield 58%).
なお、得られた化合物Gに対して、FAB−MSによる分子量測定を行ったところ、C24H15NS2、測定値381が得られた。 In addition, when the molecular weight measurement by FAB-MS was performed with respect to the obtained compound G, C24H15NS2 and the measured value 381 were obtained.
続いて、アルゴン雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、化合物G(1.00g)、1−(4−ブロモフェニル)ナフタレン(1−(4−bromophenyl)naphthalene)(0.82g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.14g)、トリ−tert−ブチルホスフィン(0.042g)、ナトリウムtert−ブトキシド(1.01g)を加えて、200mLのトルエン溶媒中で7時間加熱還流した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン/ヘキサン)で精製することで、白色固体の化合物Hを得た(1.13g,収率74%)。 Subsequently, under an argon atmosphere, a 500 mL three-necked flask was charged with compound G (1.00 g), 1- (4-bromophenyl) naphthalene (0.82 g), bis. (Dibenzylideneacetone) palladium (0) (0.14 g), tri-tert-butylphosphine (0.042 g) and sodium tert-butoxide (1.01 g) were added, and the mixture was heated to reflux in 200 mL of toluene solvent for 7 hours. did. After air cooling, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. The resulting crude product was purified by silica gel column chromatography (toluene / hexane) to obtain white solid compound H (1.13 g, yield 74%).
なお、得られた化合物Hに対して、FAB−MSによる分子量測定を行ったところ、C40H25NS2、測定値583が得られた。また、示差走査熱量計DSC7020(日立ハイテク社製)を用いて化合物Hのガラス転移点Tgを測定したところ、130℃であった。 In addition, when the molecular weight measurement by FAB-MS was performed with respect to the obtained compound H, C40H25NS2 and the measured value 583 were obtained. Moreover, it was 130 degreeC when the glass transition point Tg of the compound H was measured using the differential scanning calorimeter DSC7020 (made by Hitachi High-Tech).
(化合物Iの合成)
以下の反応式4によって、本実施形態に係るモノアミン誘導体である化合物Iを合成した。
(Synthesis of Compound I)
Compound I, which is a monoamine derivative according to this embodiment, was synthesized according to the following reaction formula 4.
アルゴン雰囲気下で、500mLの三つ口フラスコに、化合物G(1.00g)、4−ブロモ−1,1’:4’,1’’−ターフェニル(4−bromo−1,1’:4’,1’’−terphenyl)(0.89g)、ビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム(0)(0.14g)、トリ−tert−ブチルホスフィン(0.042g)、ナトリウムtert−ブトキシド(1.01g)を加えて、200mLのトルエン溶媒中で7時間加熱還流した。空冷した後、水を加えて有機層を分取し、分取した有機層から溶媒を留去した。得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン/ヘキサン)で精製することで、白色固体の化合物Iを得た(1.23g,収率77%)。 Under a argon atmosphere, in a 500 mL three-necked flask, compound G (1.00 g), 4-bromo-1,1 ′: 4 ′, 1 ″ -terphenyl (4-bromo-1,1 ′: 4) was added. ', 1 ″ -terphenyl) (0.89 g), bis (dibenzylideneacetone) palladium (0) (0.14 g), tri-tert-butylphosphine (0.042 g), sodium tert-butoxide (1.01 g) ) And heated to reflux in 200 mL of toluene solvent for 7 hours. After air cooling, water was added to separate the organic layer, and the solvent was distilled off from the separated organic layer. The resulting crude product was purified by silica gel column chromatography (toluene / hexane) to obtain Compound I as a white solid (1.23 g, yield 77%).
なお、得られた化合物Iに対して、FAB−MSによる分子量測定を行ったところ、C42H27NS2、測定値609が得られた。また、示差走査熱量計DSC7020(日立ハイテク社製)を用いて化合物Iのガラス転移点Tgを測定したところ、130℃であった。 In addition, when the molecular weight measurement by FAB-MS was performed with respect to the obtained compound I, C42H27NS2 and the measured value 609 were obtained. Moreover, it was 130 degreeC when the glass transition point Tg of the compound I was measured using the differential scanning calorimeter DSC7020 (made by Hitachi High-Tech).
[有機EL素子の作製]
次に、真空蒸着法を用いて、以下の手順にて本実施形態に係るモノアミン誘導体を含む青色発光の有機EL素子を作製した。
[Production of organic EL element]
Next, a blue light-emitting organic EL device including the monoamine derivative according to the present embodiment was manufactured using the vacuum deposition method according to the following procedure.
(実施例1)
まず、あらかじめパターニング(patterning)した後、洗浄処理を施したITO−ガラス基板に、紫外線/オゾン(O3)による表面処理を行った。なお、ITO−ガラス基板におけるITO膜(第1電極)の膜厚は、150nmであった。表面処理済の基板を有機層成膜用蒸着機に投入し、10−4〜10−5Paの真空度にて、正孔注入層、正孔輸送層(HTL)、発光層、および電子輸送層を順に蒸着した。
Example 1
First, after patterning in advance, a surface treatment with ultraviolet / ozone (O 3 ) was performed on the ITO-glass substrate that had been subjected to the cleaning treatment. The film thickness of the ITO film (first electrode) on the ITO-glass substrate was 150 nm. The surface-treated substrate is put into an organic layer deposition evaporator, and a hole injection layer, a hole transport layer (HTL), a light emitting layer, and an electron transport at a degree of vacuum of 10 −4 to 10 −5 Pa. Layers were sequentially deposited.
正孔注入層は、4,4’,4’’−トリス(N,N−2−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン(2−TNATA)にて膜厚60nmで形成した。正孔輸送層(Hole Transfer Layer:HTL)は、上記で合成した化合物Cにて膜厚30nmで形成した。また、発光層は、発光材料のホスト(host)材料として9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(ADN)を用い、ドーパント(dopant)材料として、2,5,8,11−テトラ−t−ブチルペリレン(TBP)を用いて膜厚25nmで形成した。なお、ドーパント材料のドープ(dope)量は、ホスト材料の総質量に対して3質量%とした。さらに、電子輸送層は、Alq3にて膜厚25nmで形成した。 The hole injection layer was formed of 4,4 ′, 4 ″ -tris (N, N-2-naphthylphenylamino) triphenylamine (2-TNATA) with a film thickness of 60 nm. The hole transport layer (HTL) was formed with a film thickness of 30 nm from the compound C synthesized above. The light-emitting layer uses 9,10-di (2-naphthyl) anthracene (ADN) as the host material of the light-emitting material and 2,5,8,11-tetra-t as the dopant material. -It formed with the film thickness of 25 nm using the butyl perylene (TBP). The doping amount of the dopant material was 3% by mass with respect to the total mass of the host material. Further, the electron transport layer was formed of Alq3 with a film thickness of 25 nm.
続いて、金属成膜用蒸着機に基板を移し、10−4〜10−5Paの真空度にて、電子注入層、および第2電極を蒸着して、有機EL素子を作製した。なお、電子注入層は、LiFにて膜厚1nmで形成し、第2電極は、アルミニウム(Al)にて膜厚100nmで形成した。 Subsequently, the substrate was transferred to a metal film-forming vapor deposition machine, and the electron injection layer and the second electrode were vapor-deposited at a vacuum degree of 10 −4 to 10 −5 Pa to produce an organic EL element. Note that the electron injection layer was formed of LiF with a thickness of 1 nm, and the second electrode was formed of aluminum (Al) with a thickness of 100 nm.
(実施例2)
正孔輸送層(HTL)を化合物Eにて形成した以外は、実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
(Example 2)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport layer (HTL) was formed of Compound E.
(実施例3)
正孔輸送層(HTL)を化合物Hにて形成した以外は、実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
(Example 3)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport layer (HTL) was formed of Compound H.
(実施例4)
正孔輸送層(HTL)を化合物Iにて形成した以外は、実施例1と同様の方法で有機EL素子を作製した。
Example 4
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport layer (HTL) was formed of Compound I.
(比較例1)
正孔輸送層(HTL)を下記の化合物c1にて形成した以外は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。なお、化合物c1は、3つのジベンゾチエニル基がジベンゾチオフェン環の3位にてアミノ基に結合した構造を有する化合物である。
(Comparative Example 1)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport layer (HTL) was formed of the following compound c1. Compound c1 is a compound having a structure in which three dibenzothienyl groups are bonded to an amino group at the 3-position of the dibenzothiophene ring.
(比較例2)
正孔輸送層(HTL)を下記の化合物c2にて形成した以外は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。なお、化合物c2は、本実施形態に係るモノアミン誘導体とは異なり、Ar3が置換基を有する化合物である。
(Comparative Example 2)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport layer (HTL) was formed of the following compound c2. The compound c2 is a compound in which Ar 3 has a substituent, unlike the monoamine derivative according to this embodiment.
(比較例3)
正孔輸送層(HTL)を下記の化合物c3にて形成した以外は、実施例1と同様にして、有機EL素子を作製した。なお、化合物c3は、3つのジベンゾチエニル基がジベンゾチオフェン環の2位にてアミノ基に結合した構造を有する化合物である。
(Comparative Example 3)
An organic EL device was produced in the same manner as in Example 1 except that the hole transport layer (HTL) was formed of the following compound c3. Compound c3 is a compound having a structure in which three dibenzothienyl groups are bonded to an amino group at the 2-position of the dibenzothiophene ring.
[評価結果]
作製した実施例1〜4、比較例1〜3に係る有機EL素子の評価結果を以下の表1に示す。なお、作製した有機EL素子の発光特性の評価には、浜松ホトニクス製C9920−11輝度配向特性測定装置を用いた。また、下記の表1で示す結果は、電流密度10mA/cm2にて測定した。なお、発光寿命は、1000cd/m2の輝度が半減するまでの時間(LT50)である。
[Evaluation results]
The evaluation results of the produced organic EL elements according to Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 1 below. Note that a C9920-11 luminance orientation characteristic measuring apparatus manufactured by Hamamatsu Photonics was used for evaluating the light emission characteristics of the produced organic EL element. The results shown in Table 1 below were measured at a current density of 10 mA / cm 2 . The light emission lifetime is the time (LT50) until the luminance of 1000 cd / m 2 is halved.
表1の結果を参照すると、本実施形態に係るモノアミン誘導体で正孔輸送層(HTL)を形成した実施例1〜4は、比較例1〜3に対して、駆動電圧が同等または低下し、かつ発光寿命が改善していることがわかる。 Referring to the results in Table 1, Examples 1-4 in which the hole transport layer (HTL) is formed with the monoamine derivative according to the present embodiment have the same or lower drive voltage than Comparative Examples 1-3, It can also be seen that the light emission life is improved.
具体的には、実施例1〜4は、3つのジベンゾチエニル基でアミノ基を置換した化合物c1またはc3を用いた比較例1および3に対して、発光寿命が改善していることがわかる。また、実施例1〜4は、Ar3が置換基を有する化合物c2を用いた比較例2に対して、発光寿命が改善していることがわかる。 Specifically, in Examples 1 to 4, it can be seen that the emission lifetime is improved compared to Comparative Examples 1 and 3 using the compound c1 or c3 in which the amino group is substituted with three dibenzothienyl groups. Further, Examples 1-4, compared to Comparative Example 2 in which Ar 3 is used a compound c2 having a substituent, it can be seen that the emission life is improved.
また、2つのジベンゾチエニル基を3位でアミノ基に置換させた化合物C、H、Iを用いた実施例1〜3の方が、1つのジベンゾチエニル基のみを3位でアミノ基に置換させた化合物Eを用いた実施例2よりも、発光寿命が改善していた。これは、アミノ基に置換するジベンゾチエニル基は、いずれもジベンゾチオフェン環の3位でアミノ基に置換することが好ましいことがわかった。 In Examples 1 to 3 using compounds C, H, and I in which two dibenzothienyl groups were substituted with amino groups at the 3-position, only one dibenzothienyl group was substituted with amino groups at the 3-position. The emission lifetime was improved as compared with Example 2 using Compound E. This indicates that any dibenzothienyl group substituted with an amino group is preferably substituted with an amino group at the 3-position of the dibenzothiophene ring.
以上の結果からわかるように、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、上述した一般式(1)で表される構造を有することにより、該モノアミン誘導体を含む有機EL素子の発光寿命を改善することができる。したがって、本実施形態に係るモノアミン誘導体は、有機EL素子用材料として好適に用いることができ、特に、正孔輸送材料としてより好適に用いることができる。 As can be seen from the above results, the monoamine derivative according to this embodiment has the structure represented by the general formula (1) described above, thereby improving the light emission lifetime of the organic EL device containing the monoamine derivative. it can. Therefore, the monoamine derivative according to the present embodiment can be suitably used as a material for an organic EL element, and can be particularly suitably used as a hole transport material.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
100 有機EL素子
110 基板
120 第1電極
130 正孔注入層
140 正孔輸送層
150 発光層
160 電子輸送層
170 電子注入層
180 第2電極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
R1およびR2は、互いに独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換もしくは無置換の炭素数1以上15以下のアルキル基、置換もしくは無置換の環形成炭素数6以上30以下のアリール基、または置換もしくは無置換の環形成炭素数1以上30以下のヘテロアリール基であり、
aおよびbは、互いに独立して、1以上4以下の整数であり、
Ar1は、以下の一般式(2)で表される置換基であり、
Ar2〜Ar4は、互いに独立して、無置換の環形成炭素数6以上50以下のアリール基であり、
lおよびmは、l+mが0以上2以下となる整数である。 A monoamine derivative represented by the following general formula (1).
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 30 ring carbon atoms, Or a substituted or unsubstituted heteroaryl group having 1 to 30 ring carbon atoms,
a and b are each independently an integer of 1 or more and 4 or less,
Ar 1 is a substituent represented by the following general formula (2),
Ar 2 to Ar 4 are each independently an unsubstituted aryl group having 6 to 50 ring carbon atoms,
l and m are integers such that l + m is 0 or more and 2 or less.
An organic electroluminescence device comprising the monoamine derivative according to any one of claims 1 to 5 in at least one or more layers disposed between an anode and a light emitting layer.
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