JP2018127402A - Novel benzofuropyrimidine compound, and organic el element prepared therewith - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い発光効率を有する新規ベンゾフロピリミジン化合物、及びそれを用いた有機EL素子に関する。 The present invention relates to a novel benzofuropyrimidine compound having high luminous efficiency, and an organic EL device using the same.
中小型表示装置に液晶ディスプレイ(LCD)が用いられているが、基本的にバックライトからの受発光型であるため、光を取り出すためのディスプレイの構成が複雑である。
これに対し、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(OLED)は自発光型で、LCDのようにバックライトを必要とせず、構成が単純で、より薄くかつ軽量にすることが可能なため、持ち運び用の表示手段として適している。
更に、有機エレクトロルミネッセンスは、数年前から光源要素として注目されており、有機エレクトロルミネッセンス発光を用いた照明に関する研究も国内外を通して実用化に向けた取り組みがなされるようになった。また、最近では、プラスチック製の基板に有機エレクトロルミネッセンス材料を蒸着又は塗布することにより、湾曲した光源の作製ができるようになった。博物館などでもOLEDを用いた展示用照明の利用が進められているが、これは、有機エレクトロルミネッセンスによる発光が展示物に影響を与える紫外線を発しないからである。
A liquid crystal display (LCD) is used for a small and medium-sized display device. However, since it is basically a light emitting / receiving type from a backlight, the configuration of the display for extracting light is complicated.
In contrast, organic electroluminescence displays (OLEDs) are self-luminous, do not require a backlight like LCDs, are simple in structure, can be made thinner and lighter, and are therefore portable display means. Suitable as
Furthermore, organic electroluminescence has been attracting attention as a light source element for several years, and research related to lighting using organic electroluminescence emission has been made for practical application throughout the country and abroad. Recently, it has become possible to produce a curved light source by depositing or applying an organic electroluminescent material on a plastic substrate. The use of display lighting using OLED is also being promoted in museums and the like, because light emission by organic electroluminescence does not emit ultraviolet rays that affect the exhibits.
ディスプレイとして有機エレクトロルミネッセンスを用いる場合、光の3原色(青、緑、赤)を取り出すのに適した材料が重要であり、例えば、青色材料としては、4,4’−ビス[2,2−ビス(4−メチルフェニル)エテニル]−1,1’−ビフェニル(DTVBi)が、緑色蛍光材料としては、トリス(8−ヒドロキシキノリノラト)アルミニウム(Alq3)や、トリス[2−フェニルピリジナート−C2,N]イリジウム(III)が、赤色蛍光材料としては、4−(ジシアノメチレン)−2−t−ブチル−6−(1,1,7,7−テトラメチルジュロリジル−9−エテニル)−4H−ピラン(DCJTB)などのピラン化合物が、赤色リン光材料としては、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金錯体〔Pt(OEP)〕などが知られている。 When organic electroluminescence is used as a display, a material suitable for extracting three primary colors (blue, green, red) of light is important. For example, 4,4′-bis [2,2- Bis (4-methylphenyl) ethenyl] -1,1′-biphenyl (DTVBi) is a green fluorescent material such as tris (8-hydroxyquinolinolato) aluminum (Alq 3 ) or tris [2-phenylpyridy]. inert -C 2, N] iridium (III) is, as the red fluorescent material, 4- (dicyanomethylene) -2-t-butyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljulolidyl -9 A pyran compound such as -ethenyl) -4H-pyran (DCJTB) is 2,3,7,8,12,13,17,18-octaethyl-21H, 23 as a red phosphorescent material. - and porphyrin platinum complex [Pt (OEP)] it is known.
最近注目されているものとして植物栽培用途の光源がある。植物栽培は露地栽培が一般的であるが、関係省庁からの補助もあって東日本大震災の津波による塩害や放射能汚染を回避する手段として屋内での栽培が推進されている。このような状況下、異業種からの参入により屋内で植物を生産する植物工場の建設が進められている。植物工場には太陽光を利用するものと人工光を利用するものがあるが、人工光の光源としては、蛍光灯、HIDランプ、LEDランプが一般的である。
しかし、蛍光灯は国の施策により淘汰される方向にあり、またHIDランプと共に紫外から赤外までの幅広い領域の光を放出するため、植物栽培に対しては効率がよくない。また、LEDランプは、栽培に必要な単一光を取り出すことはできるが、点光源のため栽培領域全面を照らすには多くの光源を配置する必要があり、配線や駆動装置が複雑化する。そのため機器が必要以上に大きくなり据え付け等に制約を生じる。
これに対し、有機エレクトロルミネッセンス光源は面状発光体であるから、これを単独で又は複数連結させて必要な面積の照明を容易に構成することができ、更に大きな面積の照明についてもRoll to Roll方式による印刷技術を応用すれば作製することが可能である(非特許文献1)。
Recently, attention has been focused on light sources for plant cultivation. Open-air cultivation is generally used for plant cultivation, but indoor cultivation is promoted as a means of avoiding salt damage and radioactive contamination due to the tsunami of the Great East Japan Earthquake with the assistance of the relevant ministries and agencies. Under such circumstances, construction of a plant factory for producing plants indoors has been promoted by entry from different industries. Some plant factories use sunlight and others use artificial light. As light sources of artificial light, fluorescent lamps, HID lamps, and LED lamps are generally used.
However, fluorescent lamps are in a direction to be deceived by national measures and emit light in a wide range from ultraviolet to infrared together with HID lamps, so they are not efficient for plant cultivation. Moreover, although the LED lamp can take out single light required for cultivation, since it is a point light source, in order to illuminate the whole cultivation area | region, it is necessary to arrange | position many light sources, and wiring and a drive device become complicated. For this reason, the equipment becomes larger than necessary, and installation is restricted.
On the other hand, since the organic electroluminescence light source is a planar light emitter, it can be easily configured to illuminate a required area by singly or connecting a plurality of them, and even for a larger area, Roll to Roll It can be manufactured by applying a printing technique based on the method (Non-Patent Document 1).
植物は光合成により生育するが、植物の持つクロロフィル類が吸収できる波長領域は、430nm〜460nmの青色と645nm〜665nmの赤色であるから、植物の栽培には青色及び赤色の光が必要である。植物は680nm以上の近赤外の光も吸収するが、レッドドロップという現象が発生し、光合成の効率が急激に低下する。これを抑えるため650nm程度の光を同時に照射すると、それぞれ単独で照射した場合に比べて、植物に含まれるクロロフィルの光の吸収効果が非常に高くなる。これは一般にエマーソン効果と呼ばれている(非特許文献2)。したがって、有機エレクトロルミネッセンスにおいても650nm付近で発光する赤色発光素子を開発する必要がある。 Plants grow by photosynthesis, but the wavelength regions that can be absorbed by chlorophylls possessed by plants are blue of 430 nm to 460 nm and red of 645 nm to 665 nm. Therefore, blue and red light is necessary for plant cultivation. Plants also absorb near-infrared light of 680 nm or more, but a phenomenon called red drop occurs, and the efficiency of photosynthesis sharply decreases. In order to suppress this, when light of about 650 nm is irradiated at the same time, the light absorption effect of chlorophyll contained in the plant becomes very high as compared with the case where each is irradiated alone. This is generally called the Emerson effect (Non-Patent Document 2). Therefore, it is necessary to develop a red light emitting element that emits light at around 650 nm in organic electroluminescence.
600nm以上で発光する赤色又は近赤外領域での有機エレクトロルミネッセンス素子の例としては、680nmに発光極大を示す、ビス(2,3−ジフェニルキノキサリン)イリジウム(アセチルアセトナト)錯体〔(QH)2Ir(acac)〕を用いた素子で、600cd/m2における外部量子効率が10.2%のものがある(非特許文献3)。
また、765nmに発光極大を示す、5,10,15,20−テトラフェニル−21H,23H−テトラベンゾポルフィリン白金錯体〔Pt(tpbp)〕を用いた素子で、0.1mA/cm2における外部量子効率が6.3%のものがある(非特許文献4)。
また、708nmに発光極大を示す、2,3−ジシアノピラジノフェナンソレン化合物(TPA−DCPP)を用いた素子で、ドープ量を20%に設定した場合の外部量子効率が9.8%のものがある(非特許文献5)。
また、670nmに発光極大を示す、2,3−ビス〔4′−(ジフェニルアミノ)−(1,1′−ビフェニル)−4−イル〕フマロニトリル(TPATCN)を用いた素子で、外部量子効率が2.58%のものがある(非特許文献6)。
しかし、上記化合物は、いずれも600nm以上に発光極大を示すものの、効率、特性及び効果の点で実用には不十分であり、更なる化合物の開発及び素子適用に向けた最適化の検討が必要である。
As an example of an organic electroluminescence element emitting in 600 nm or more in the red or near infrared region, a bis (2,3-diphenylquinoxaline) iridium (acetylacetonato) complex [(QH) 2 having an emission maximum at 680 nm. There is an element using Ir (acac)] having an external quantum efficiency of 10.2% at 600 cd / m 2 (Non-patent Document 3).
In addition, an element using a 5,10,15,20-tetraphenyl-21H, 23H-tetrabenzoporphyrin platinum complex [Pt (tpbp)] having an emission maximum at 765 nm and an external quantum at 0.1 mA / cm 2 . Some have an efficiency of 6.3% (Non-Patent Document 4).
In addition, an element using a 2,3-dicyanopyrazinophenanthrene compound (TPA-DCPP) showing an emission maximum at 708 nm, the external quantum efficiency when the doping amount is set to 20% is 9.8%. There is a thing (nonpatent literature 5).
In addition, an element using 2,3-bis [4 ′-(diphenylamino)-(1,1′-biphenyl) -4-yl] fumaronitrile (TPATCN), which exhibits an emission maximum at 670 nm, has an external quantum efficiency of There is 2.58% (Non-Patent Document 6).
However, although all of the above compounds have emission maxima at 600 nm or more, they are insufficient for practical use in terms of efficiency, characteristics and effects, and further development of compounds and optimization for device application are necessary. It is.
本発明は、耐熱性に優れ、深赤色リン光有機EL素子の高効率化、低電圧化及び長寿命化を実現するベンゾフロピリミジン化合物、及びそれを用いた有機EL素子を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a benzofuropyrimidine compound having excellent heat resistance and realizing high efficiency, low voltage and long life of a deep red phosphorescent organic EL device, and an organic EL device using the same. And
本発明は以下の事項からなる。
本発明のベンゾフロピリミジン化合物は、下記一般式(1)で表され、三重項のエネルギー(ET)レベルが2.5eVよりも高いことを特徴とする。
The benzofuropyrimidine compound of the present invention is represented by the following general formula (1), and is characterized in that the triplet energy (E T ) level is higher than 2.5 eV.
一般式(1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族置換基又は芳香族置換基を表し、nは1以上の整数を表し、Aは、一般式(2)又は(3)で表される置換基を表し、該一般式(2)中、X1は−CH又はNを表し、該一般式(3)中、X2は−CH2−、−S−、−O−、−NH−又は−Si−を表す。
前記一般式(1)中、Aは一般式(3)で表される置換基であり、さらに、該一般式(3)中、Xは−S−又は−O−であることが好ましい。
前記一般式(1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又は芳香族置換基を表し、nが1〜3の整数であり、Aが一般式(3)で表される置換基であり、さらに、該一般式(3)中、X2が−S−又は−O−であることが好ましい。
本発明の有機EL素子は、上記ベンゾフロピリミジン化合物を含むことを特徴とする。
In General Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic substituent or an aromatic substituent, n represents an integer of 1 or more, and A represents General Formula (2) or In the general formula (2), X 1 represents —CH or N. In the general formula (3), X 2 represents —CH 2 —, —S—, —O—, —NH— or —Si— is represented.
In the general formula (1), A is a substituent represented by the general formula (3), and in the general formula (3), X is preferably —S— or —O—.
In the general formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an aromatic substituent, n is an integer of 1 to 3, and A is a substituent represented by the general formula (3) Further, in the general formula (3), X 2 is preferably —S— or —O—.
The organic EL device of the present invention is characterized by containing the benzofuropyrimidine compound.
本発明のベンゾフロピリミジン化合物は、耐熱性に優れ、深赤色リン光有機EL素子の高効率化、低電圧化及び長寿命化を実現する。
このようなベンゾフロピリミジン化合物を用いれば、特に、三重項励起子を用いるリン光、或いは熱活性化有機EL素子の高性能化に資する。
The benzofuropyrimidine compound of the present invention is excellent in heat resistance and realizes high efficiency, low voltage, and long life of the deep red phosphorescent organic EL device.
Use of such a benzofuropyrimidine compound particularly contributes to high performance of phosphorescence using triplet excitons or a thermally activated organic EL device.
以下、本発明について、詳細に説明する。
[ベンゾフロピリミジン化合物]
本発明のベンゾフロピリミジン化合物は、下記一般式(1)で表され、三重項のエネルギー(ET)レベルが2.5eVよりも高いことを特徴とする。
[Benzofuropyrimidine compounds]
The benzofuropyrimidine compound of the present invention is represented by the following general formula (1), and is characterized in that the triplet energy (E T ) level is higher than 2.5 eV.
一般式(1)中、R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子、脂肪族置換基又は芳香族置換基を表し、nは1以上の整数を表し、Aは、一般式(2)又は(3)で表される置換基を表し、該一般式(2)中、X1は−CH又はNを表し、該一般式(3)中、X2は−CH2−、−S−、−O−、−NH−又は−Si−を表す。 In General Formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, an aliphatic substituent or an aromatic substituent, n represents an integer of 1 or more, and A represents General Formula (2) or In the general formula (2), X 1 represents —CH or N. In the general formula (3), X 2 represents —CH 2 —, —S—, —O—, —NH— or —Si— is represented.
脂肪族置換基には、炭素原子数1〜20の炭化水素基、具体的には、炭素原子数1〜20のアルキル基が挙げられる。アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、t−ブチル基、及びイソブチル基等が挙げられる。上記脂肪族置換基及びアルキル基を構成する水素原子の一部は、本発明の効果を損なわない範囲内で、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などで置換されていてもよい。
これらのうち、R1の脂肪族置換基には、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が好ましく、R2の脂肪族置換基には、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基が好ましい。
芳香族置換基には、炭素原子数6〜22の芳香族置換基、具体的には、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基、トリフェニレニル基、及びターフェニル基等が挙げられる。このうち、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基及びトリフェニレニル基が好ましい。上記芳香族置換基を構成する水素原子の一部は、本発明の効果を損なわない範囲内で、窒素原子、酸素原子、硫黄原子などで置換されていてもよい
これらのうち、R1の芳香族置換基には、フェニル基、ビフェニル基、及びターフェニル基がより好ましく、R2の芳香族置換基には、フェニル基、ビフェニル基、及びターフェニル基がより好ましい。
nは1以上の整数、具体的には、1〜3の整数である。
Aは、一般式(2)又は(3)で表される置換基を表す。一般式(2)中、X1は−CH又はNを表し、一般式(3)中、X2は−CH2−、−S−、−O−、−NH−又は−Si−を表す。
The aliphatic substituent includes a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, specifically, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, a t-butyl group, and an isobutyl group. A part of the hydrogen atoms constituting the aliphatic substituent and the alkyl group may be substituted with a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom or the like within a range not impairing the effects of the present invention.
Of these, the aliphatic substituent of R 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a 2-propyl group, a butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group, and the aliphatic substituent of R 2 is , Methyl group, ethyl group, propyl group, 2-propyl group, butyl group, isobutyl group and t-butyl group are preferred.
Aromatic substituents include aromatic substituents having 6 to 22 carbon atoms, specifically phenyl, biphenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, triphenylenyl, and terphenyl groups. . Among these, a phenyl group, a biphenyl group, a terphenyl group, and a triphenylenyl group are preferable. Some of the hydrogen atoms constituting the aromatic substituent, within a range that does not impair the effects of the present invention, a nitrogen atom, an oxygen atom, a sulfur atom, etc. Among these may be substituted with, for R 1 aromatic The group substituent is more preferably a phenyl group, a biphenyl group, and a terphenyl group, and the aromatic substituent of R 2 is more preferably a phenyl group, a biphenyl group, or a terphenyl group.
n is an integer of 1 or more, specifically, an integer of 1 to 3.
A represents a substituent represented by the general formula (2) or (3). In the general formula (2), X 1 represents -CH or N, in the general formula (3), X 2 is -CH 2 -, - S -, - O -, - represents a NH- or -Si-.
一般式(2)又は(3)で表される置換基は、具体的に、以下の置換基であることが好ましい。
そして、上記一般式(1)で表されるベンゾフロピリミジン化合物は、以下の構造式で表される化合物であることが好ましい。 The benzofuropyrimidine compound represented by the general formula (1) is preferably a compound represented by the following structural formula.
上記ベンゾフロピリミジン化合物はπ共役系を有する。π共役系を持つ分子は可視領域に光吸収帯を有し、その多くが色素として機能しうることが知られている。さらに、このような分子に官能基を適宜付加して電子的性質を変えることで、エネルギーギャップを調節することができる。すなわち、本発明では、三重項のエネルギー(ET)レベルが2.5eVよりも高くなるようにベンゾフロピリミジン化合物の分子設計をすることで、一重項励起状態(ES1)と三重項励起状態(ET1)とのエネルギーギャップが十分に小さくなり、いったん三重項励起状態に移ったエネルギーを、再び一重項励起状態に戻すことが可能となり、効率の高い蛍光を取り出すことができる。 The benzofuropyrimidine compound has a π-conjugated system. It is known that molecules having a π-conjugated system have a light absorption band in the visible region, and many of them can function as a dye. Furthermore, the energy gap can be adjusted by appropriately adding functional groups to such molecules to change the electronic properties. That is, in the present invention, a singlet excited state (E S1 ) and a triplet excited state are obtained by designing the benzofuropyrimidine compound so that the triplet energy (E T ) level is higher than 2.5 eV. The energy gap with (E T1 ) becomes sufficiently small, and the energy once transferred to the triplet excited state can be returned to the singlet excited state again, so that highly efficient fluorescence can be extracted.
本発明のベンゾフロピリミジン化合物は、5%重量減衰温度(Td5)も400〜440℃で耐熱性に優れ、また、深赤色(380〜500nm)で発光する化合物である。さらに、上記ベンゾフロピリミジン化合物は、安定的にπ共役系を維持できるため、長寿命の深赤色発光を示すことができる。 The benzofuropyrimidine compound of the present invention is a compound that has a 5% weight decay temperature (T d5 ) of 400 to 440 ° C. and excellent heat resistance, and emits light in deep red (380 to 500 nm). Furthermore, since the benzofuropyrimidine compound can stably maintain a π-conjugated system, it can exhibit long-life deep red light emission.
[ベンゾフロピリミジン化合物の製造方法]
本発明のベンゾフロピリミジン化合物は、例えば、以下に示す方法により製造することができる。DBTBFPmの製造方法を一例に示す。
[Method for producing benzofuropyrimidine compound]
The benzofuropyrimidine compound of this invention can be manufactured by the method shown below, for example. A method for producing DBTBFPm is shown as an example.
ただし、上記一般式(1)で表されるベンゾフロピリミジン化合物は、上記した方法に限られず、種々の公知の方法で製造することができる。
However, the benzofuropyrimidine compound represented by the general formula (1) is not limited to the above-described method, and can be produced by various known methods.
[有機EL素子]
本発明の有機EL素子は、上記ベンゾフロピリミジン化合物を含むことを特徴とする。
ここで、図7に上記有機EL素子の典型的な層構造を示す。
上記有機EL素子は、典型的には、基板1上に陽極2として、例えば、ITO等を成膜し、その上に正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7及び陰極8がこの順に積層されてなる。
[Organic EL device]
The organic EL device of the present invention is characterized by containing the benzofuropyrimidine compound.
Here, FIG. 7 shows a typical layer structure of the organic EL element.
The organic EL element typically has, for example, an ITO film formed on the
基板1には、透明かつ平滑であって、少なくとも70%以上の全光線透過率を有するものが用いられ、具体的には、フレキシブルな透明基板である、数μm厚のガラス基板や特殊な透明プラスチック等が用いられる。
The
基板上に形成される、陽極2、正孔注入層3、正孔輸送層4、発光層5、電子輸送層6、電子注入層7、陰極8といった薄膜は、真空蒸着法又は塗布法で積層される。真空蒸着法を用いる場合、通常10-3Pa以下に減圧した雰囲気で、蒸着物を加熱して行う。各層の膜厚は、層の種類や使用する材料によって異なるが、通常、陽極2及び陰極8は100nm程度、発光層5を含む他の層は50nm未満である。なお、電子注入層7等は、例えば1nm以下の厚みで形成されることもある。
Thin films such as the
陽極2には、仕事関数が大きく、また全光線透過率は通常80%以上であるものが用いられる。具体的には、陽極2から発光した光を透過させるため、ITOやZnO等の透明導電性セラミックス、PEDOT/PSSやポリアニリン等の透明導電性高分子、その他の透明導電性材料が用いられる。陽極2の膜厚は、通常10〜200nmである。
The
発光層5には、有機EL素子で用いられる他の発光層と同様に、本発明の発光材料であるベンゾフロピリミジン化合物と共にホスト化合物を併用することが好ましい。ホスト化合物としては、例えば、ビス[2−(ジフェニルホスフィノ)フェニル]エーテルオキシド(DPEPO)、PO9、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)−1,1’−ビフェニル(CBP)、トリス(4−カルバゾイル−9−イルフェニル)アミン(TCTA)、2,8−ビス(ジフェニルホスホリル)ジベンゾチオフェン(PPT)、アダマンタン・アントラセン(Ad−Ant)、ルブレン、及び2,2’−ビ(9,10−ジフェニルアントラセン)(TPBA)等が挙げられる。発光層5を構成する成分中、本発明の発光材料(ベンゾフロピリミジン化合物)及びホスト化合物の含有率は、1〜50wt%、好ましくは5〜10wt%である。
また、発光層には、例えば、(DPQ)2Ir(dpm)(ビス(2,3−ジフェニルキノザリン)イリジウム(ジピバロイルメタン))等のドーパントを添加してもよい。
In the
In addition, a dopant such as (DPQ) 2 Ir (dpm) (bis (2,3-diphenylquinosaline) iridium (dipivaloylmethane)) may be added to the light emitting layer.
陽極2から正孔を効率良く発光層に輸送するために陽極2と発光層5の間に正孔輸送層4が設けられる。正孔輸送層4を形成する正孔輸送材料には、例えば、TAPC、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(m−トリル)ベンジジン(TPD)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニルベンジジン(α−NPD)、1,3−ジ(カルバゾリル−9−イル)ベンゼン)(mCP)及び4,4’,4’’−トリス[フェニル(m−トリル)アミノ]トリフェニルアミン等が挙げられる。
In order to efficiently transport holes from the
陰極から電子を効率良く発光層に輸送するために陰極8と発光層5の間に電子輸送層6が設けられる。電子輸送層6を形成する電子輸送材料には、例えば、4,6−ビス(3,5−ジ(ピリジン−3−イル)フェニル)−2−メチルピリミジン(B3PymPm)、4,6−ビス(3,5−ジ(ピリジン−4−イル)フェニル)−2−フェニルピリミジン(B4PyPPm)、2−(4−ビフェニリル)−5−(p−t−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(tBu−PBD)、1,3−ビス[5−(4−t−ブチルフェニル)−2−[1,3,4]オキサジアゾリル]ベンゼン(OXD−7)、3−(ビフェニル−4−イル)−5−(4−t−ブチルフェニル)−4−フェニル−4H−1,2,4−トリアゾール(TAZ)、バソクプロイン(BCP)、1,4−ビス(1,10−フェナントロリン−2−イル)ベンゼン(DPB)、1,3,5−トリス(1−フェニル−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)ベンゼン(TPBi)等が挙げられる。
An electron transport layer 6 is provided between the
陰極8には、仕事関数が低く(4eV以下)、かつ、化学的に安定なものが用いられる。具体的には、Al、MgAg合金、又は、AlLiやAlCa等のAlとアルカリ金属との合金等の陰極材料が用いられる。これらの陰極材料は、例えば、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタリング法、又はイオンプレーティング法により成膜される。陰極の厚さは、通常10nm〜1μm、好ましくは50〜500nmである。
As the
上記正孔輸送層4又は電子輸送層6のうち、それぞれ、陽極2又は陰極8からの電荷注入効率を改善する機能を有し、有機EL素子の駆動電圧を下げる効果を発揮させる層として、正孔注入層3及び電子注入層7を設けてもよい。
Of the
正孔注入層3を形成する正孔注入材料には、例えば、銅フタロシアニン等のフタロシアニン錯体、N,N′−ビス[4−(ジ−m−メチルフェニレニルアミノ)フェニル]−N,N′−ジ−フェニル−1,1′−ビフェニル−4,4′−ジアミン(DNTPD)、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)又は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等の芳香族アミン誘導体、ヒドラゾン誘導体、カルバゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、アミノ基を有するオキサジアゾール誘導体、及びポリチオフェン等が挙げられる。正孔注入層3の膜厚は、通常5〜300nmである。
Examples of the hole injection material for forming the
電子注入層7を形成する電子注入材料には、例えば、8−ヒドロキシキノ リノラト−リチウム(Liq)の他に、Ba、Ca、CaF、LiF、Li及びNaF等が挙げられる。電子注入層7の膜厚は、通常3〜50nmである。
その他、正孔阻止層、電子阻止層及び励起子阻止層等の層が、必要に応じてさらに形成される。
Examples of the electron injection material for forming the electron injection layer 7 include Ba, Ca, CaF, LiF, Li, and NaF in addition to 8-hydroxyquinolinolato-lithium (Liq). The film thickness of the electron injection layer 7 is usually 3 to 50 nm.
In addition, layers such as a hole blocking layer, an electron blocking layer, and an exciton blocking layer are further formed as necessary.
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[ベンゾフロピリミジン誘導体の合成]
生成物の同定に使用した機器及び測定条件は以下のとおりである。
(1)1H核磁気共鳴(NMR)装置
日本電子(株)製(400MHz)JNM−EX270FT−NMR型
(2)質量分析(MS)装置
日本電子(株)製JMS−K9[卓上GCQMS]及びWaters(株)製Zspray(SQ検出器2)
(3)元素分析装置
Perkin Elmer 2400II CHNS/O アナライザー
測定モード:CHNモード
[Synthesis of benzofuropyrimidine derivatives]
The equipment and measurement conditions used for product identification are as follows.
(1) 1 H nuclear magnetic resonance (NMR) apparatus JEOL Ltd. (400 MHz) JNM-EX270FT-NMR type (2) mass spectrometry (MS) apparatus JEOL Ltd. JMS-K9 [desktop GCQMS] and Zspray (SQ detector 2) manufactured by Waters
(3) Elemental analyzer Perkin Elmer 2400II CHNS / O analyzer Measurement mode: CHN mode
[実施例1]
(合成例1)8-(3-(ジベンゾ[b,d]チオフェン-4-イル)2-フェニルベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(DBTBFPm)の合成
Synthesis Example 1 Synthesis of 8- (3- (dibenzo [b, d] thiophen-4-yl) 2-phenylbenzofuro [3,2-d] pyrimidine (DBTBFPm)
四つ口フラスコにDBTB(OH)2 2.05g(6.76mol)、8-ブロモ-2-フェニルベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン 2.0g(6.15mol)、K2CO3 1.7g(12.3mmol)、1,4-ジオキサン 50mLを加え、1時間窒素バブリングを行った。Pd2(dba)3 0.11g(0.12mmol)、S-Phos 0.10g(0.24mmol)を加え、窒素フロー下加熱還流を行った。30分後TLCにて原料のスポットの消失を確認したため、反応を中止した。反応液を飽和食塩水で洗浄、クロロホルムで抽出を行った。有機層を回収し、多量のメタノールで分散洗浄を行った。ろ別後ろ物を回収し、トルエンで熱ろ過を行った。ろ液を回収し減圧下乾燥した。白色固体を得た(収量3.06g,収率90%)。
1H−NMRスペクトルを図1(a)に、MSの結果を図1(b)に示す。
元素分析の結果は以下のとおりである(カッコ内の数字は理論値)。
炭素:80.81(80.93)、水素:3.92(4.00)
窒素: 5.55( 5.53)、硫黄:6.15(6.35)
酸素:(3.17)
In a four-necked flask, DBTB (OH) 2 2.05 g (6.76 mol), 8-bromo-2-phenylbenzofuro [3,2-d] pyrimidine 2.0 g (6.15 mol), K 2 CO 3 1.7 g (12.3 mmol) ), 50 mL of 1,4-dioxane was added, and nitrogen bubbling was performed for 1 hour. Pd 2 (dba) 3 0.11 g (0.12 mmol) and S-Phos 0.10 g (0.24 mmol) were added, and the mixture was heated to reflux under a nitrogen flow. After 30 minutes, the disappearance of the spot of the raw material was confirmed by TLC, so the reaction was stopped. The reaction solution was washed with saturated brine and extracted with chloroform. The organic layer was recovered and dispersed and washed with a large amount of methanol. The back product after filtration was collected and subjected to hot filtration with toluene. The filtrate was collected and dried under reduced pressure. A white solid was obtained (yield 3.06 g, yield 90%).
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 1 (a), and the MS results are shown in FIG. 1 (b).
The results of elemental analysis are as follows (numbers in parentheses are theoretical values).
Carbon: 80.81 (80.93), Hydrogen: 3.92 (4.00)
Nitrogen: 5.55 (5.53), Sulfur: 6.15 (6.35)
Oxygen: (3.17)
(合成例2)8-(3-(ジベンゾ[b,d]フラン-4-イル)2-フェニルベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン(DBFBFPm)の合成
四つ口フラスコにDBFB(OH)2 1.9g(6.76mol)、8-ブロモ-2-フェニルベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン2.0g(6.15mol)、K2CO3 1.7g(12.3mmol)、1,4-ジオキサン 50mLを加え、1時間窒素バブリングを行った。Pd2(dba)3 0.11g(0.12mmol)、PCy3 0.07g(0.24mmol)を加え、窒素フロー下加熱還流を行った。30分後TLCにて原料のスポットの消失を確認したため、反応を中止した。反応液を飽和食塩水で洗浄、クロロホルムで抽出を行った。有機層を回収し、多量のメタノールで分散洗浄を行った。ろ別後ろ物を回収し、トルエンで熱ろ過を行った。ろ液を回収し減圧下乾燥した。白色固体を得た(収量1.2g、収率36%)。
1H−NMRスペクトルの測定結果は以下のとおりである。
1H-NMR(400 MHz, CHLOROFORM-D) δ 9.10 (s, 1H), 8.65 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 8.61-8.56 (m, 2H),8.30-8.16 (1H), 8.14-7.90 (m, 4H), 7.78 (dd, J = 8.2, 2.7 Hz, 2H), 7.73-7.61(m, 3H), 7.57-7.45 (m, 5H), 7.38 (t, J = 7.6 Hz, 1H)
1H−NMRスペクトルを図2(a)に、MSの結果を図2(b)に示す。
元素分析の結果は以下のとおりである(カッコ内の数字は理論値)。
炭素:83.47(83.59)、水素:3.83(4.13)
窒素: 5.72( 5.73)、酸素:(6.55)
In a four-necked flask, DBFB (OH) 2 1.9 g (6.76 mol), 8-bromo-2-phenylbenzofuro [3,2-d] pyrimidine 2.0 g (6.15 mol), K 2 CO 3 1.7 g (12.3 mmol) ), 50 mL of 1,4-dioxane was added, and nitrogen bubbling was performed for 1 hour. Pd 2 (dba) 3 0.11 g (0.12 mmol) and PCy 3 0.07 g (0.24 mmol) were added, and the mixture was heated to reflux under a nitrogen flow. After 30 minutes, the disappearance of the spot of the raw material was confirmed by TLC, so the reaction was stopped. The reaction solution was washed with saturated brine and extracted with chloroform. The organic layer was recovered and dispersed and washed with a large amount of methanol. The back product after filtration was collected and subjected to hot filtration with toluene. The filtrate was collected and dried under reduced pressure. A white solid was obtained (yield 1.2 g, yield 36%).
The measurement result of 1 H-NMR spectrum is as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CHLOROFORM-D) δ 9.10 (s, 1H), 8.65 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 8.61-8.56 (m, 2H), 8.30-8.16 (1H), 8.14- 7.90 (m, 4H), 7.78 (dd, J = 8.2, 2.7 Hz, 2H), 7.73-7.61 (m, 3H), 7.57-7.45 (m, 5H), 7.38 (t, J = 7.6 Hz, 1H)
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 2 (a), and the MS results are shown in FIG. 2 (b).
The results of elemental analysis are as follows (numbers in parentheses are theoretical values).
Carbon: 83.47 (83.59), Hydrogen: 3.83 (4.13)
Nitrogen: 5.72 (5.73), Oxygen: (6.55)
(合成例3)CzBFPmの合成
四つ口フラスコにCzB(OH)2 1.94g(6.76mol)、8-ブロモ-2-フェニルベンゾフロ[3,2-d]ピリミジン 2.0g(6.15mol)、K2CO3 1.7g(12.3mmol)、1,4-ジオキサン 50mLを加え、30分窒素バブリングを行った。Pd2(dba)3 0.11g(0.12mmol)、PCy3 0.07g(0.24mmol)加え、窒素フロー下加熱還流を行った。TLCにて原料のスポットの消失を確認したため、反応を中止した。反応液を飽和食塩水で洗浄、10mlのクロロホルムで4回抽出を行った。有機層を回収、硫酸マグネシウムで乾燥後濾別、濾液を濃縮後、得られたフラクションをトルエンに加熱溶解し、シリカゲルを用いて熱濾過を行った。濾液を回収し、濃縮後減圧下乾燥を行った。白色固体を得た。(収量1.68g、収率56%)
1H−NMRスペクトルの測定結果は以下のとおりである。
1H-NMR(400 MHz, CHLOROFORM-D) δ 9.10 (s, 1H), 8.68-8.49 (m, 3H), 8.26-8.08 (m, 2H), 7.99 (dd, J =8.7, 2.3 Hz, 1H), 7.92 (t, J = 1.8 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.75 (t,J = 8.0 Hz, 2H), 7.64-7.59 (m, 1H), 7.56-7.42 (m, 7H), 7.35-7.29 (m, 2H)
1H−NMRスペクトルを図3(a)に、MSの結果を図3(b)に示す。
元素分析の結果は以下のとおりである(カッコ内の数字は理論値)。
炭素:83.81(83.76)、水素:4.16(4.34)
窒素: 8.59( 8.62)、酸素:(3.28)
In a four-necked flask, CzB (OH) 2 1.94 g (6.76 mol), 8-bromo-2-phenylbenzofuro [3,2-d] pyrimidine 2.0 g (6.15 mol), K 2 CO 3 1.7 g (12.3 mmol) ), 50 mL of 1,4-dioxane was added, and nitrogen bubbling was performed for 30 minutes. Pd 2 (dba) 3 0.11 g (0.12 mmol) and PCy 3 0.07 g (0.24 mmol) were added, and the mixture was heated to reflux under a nitrogen flow. Since the disappearance of the spot of the raw material was confirmed by TLC, the reaction was stopped. The reaction solution was washed with saturated brine and extracted four times with 10 ml of chloroform. The organic layer was collected, dried over magnesium sulfate, filtered, and the filtrate was concentrated. The obtained fraction was heated and dissolved in toluene and subjected to hot filtration using silica gel. The filtrate was collected, concentrated and dried under reduced pressure. A white solid was obtained. (Yield 1.68g, Yield 56%)
The measurement result of 1 H-NMR spectrum is as follows.
1 H-NMR (400 MHz, CHLOROFORM-D) δ 9.10 (s, 1H), 8.68-8.49 (m, 3H), 8.26-8.08 (m, 2H), 7.99 (dd, J = 8.7, 2.3 Hz, 1H ), 7.92 (t, J = 1.8 Hz, 1H), 7.83 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.75 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 7.64-7.59 (m, 1H), 7.56-7.42 (m, 7H), 7.35-7.29 (m, 2H)
The 1 H-NMR spectrum is shown in FIG. 3 (a), and the MS results are shown in FIG. 3 (b).
The results of elemental analysis are as follows (numbers in parentheses are theoretical values).
Carbon: 83.81 (83.76), Hydrogen: 4.16 (4.34)
Nitrogen: 8.59 (8.62), Oxygen: (3.28)
(各種特性の評価)
合成例1〜3で得られたDBTBFPm、DBFBFPm及びCzBFPm(以下「BFPm」又は「BFPm誘導体」とも記す。)の熱分析には、(株)パーキンエルマージャパン製 TGAダイアモンド及びDSCDTAを用いた。
結果を表1に示す。
(Evaluation of various characteristics)
For thermal analysis of DBTBFPm, DBFBFPm, and CzBFPm (hereinafter also referred to as “BFPm” or “BFPm derivative”) obtained in Synthesis Examples 1 to 3, TGA diamond and DSCDTA manufactured by PerkinElmer Japan Co., Ltd. were used.
The results are shown in Table 1.
次に、これらのベンゾフロピリミジン誘導体の各種特性を測定するため、真空一貫型蒸着装置を用いた抵抗加熱蒸着法によりホスト材料単膜(厚さ40nm)ならびにNPDとの共蒸着膜を作製した。
上記単膜について、(株)島津製作所製の紫外・可視(UV−vis)分光光度計UV−3150を用いてUV−vis吸収スペクトルを測定し、(株)堀場製作所製のFluoro Max−4を用いてフォトルミネッセンス(PL)スペクトルを測定した。結果を図4〜6に示す。
α−NPD:BFPm(1:1)共蒸着膜からは、それぞれのフォトルミネッセンス領域とは異なる結果が得られたことから、両者はエキサイプレックスを形成し、そのフォトルミネッセンスが観察されたものと考えられる。
Next, in order to measure various characteristics of these benzofuropyrimidine derivatives, a host material single film (thickness 40 nm) and a co-deposited film with NPD were prepared by a resistance heating vapor deposition method using a vacuum integrated vapor deposition apparatus.
About the said single film | membrane, UV-vis absorption spectrum was measured using the ultraviolet-visible (UV-vis) spectrophotometer UV-3150 made from Shimadzu Corporation, and Fluoro Max-4 made from Horiba Ltd. was measured. Used to measure the photoluminescence (PL) spectrum. The results are shown in FIGS.
From the α-NPD: BFPm (1: 1) co-deposited film, different results from the respective photoluminescence regions were obtained, and thus both formed an exciplex, and it was considered that the photoluminescence was observed. It is done.
また、上記単膜について、住友重機械工業(株)製の光電子収量(PYS)装置を用いて、真空中でイオン化ポテンシャル(Ip)を測定した。
更に、有機EL素子は全固体型の発光素子であるから固体状態での光学特性が重要であるが、上記測定結果によれば、エネルギーギャップ(Eg)はUV−vis吸収スペクトルの吸収端から見積もることができるし、電子親和力(Ea)は、IpからEgを引けば算出できる。
DBT−TRZのイオン化ポテンシャル(Ip)、電子親和力(Ea)及びエネルギーギャップ(Eg)の結果を表2に示す。
The ionization potential (Ip) of the single film was measured in vacuum using a photoelectron yield (PYS) apparatus manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Furthermore, since the organic EL element is an all-solid-state light-emitting element, optical characteristics in the solid state are important. According to the measurement result, the energy gap (Eg) is estimated from the absorption edge of the UV-vis absorption spectrum. The electron affinity (Ea) can be calculated by subtracting Eg from Ip.
Table 2 shows the results of ionization potential (Ip), electron affinity (Ea), and energy gap (Eg) of DBT-TRZ.
[実施例2]
α−NPD:DBTBFPm(1:1)共蒸着膜(厚さ30nm)のフォトルミネッセンスが長波長側でエキサイプレックスを形成していたことから、深赤色リン光材料Ir(DPQ)2(dpm)の三重項励起錯体(3MLCT)との重なりが大きく、エキサイプレックスから発光材料への効率的なエネルギー移動が期待できる。そこでエキサイプレックスホスト(α−NPD:BFPm誘導体)を発光層とした有機EL素子を作製した。
有機EL素子の層構成は次のとおりであり(図7参照)、発光層のx:yはα−NPD及びBFPm誘導体の混合比(重量比)に相当する。なお、発光層にはIr(DPQ)2(dpm)を1wt%ドープした。カッコ内の数字は膜厚である。
ITO(陽極)/DNTPD:PPBI(20nm)(ホール注入層)/α−NPD(20nm)(ホール輸送層)/α−NPD:BFPm 誘導体=x:y〔1wt%Ir(DPQ)2(dpm)ドープ〕(40nm)(発光層)/BFPm derivative(20nm)(発光層)/DPB(30nm)(電子輸送層)/DPB:20wt%Liq(20nm)(電子注入層)/Liq(1nm)(電子注入層)/Al(陰極)
用いた主な材料の化学構造は以下のとおりである。
[Example 2]
Since the photoluminescence of the α-NPD: DBTBFPm (1: 1) co-deposited film (
The layer structure of the organic EL element is as follows (see FIG. 7), and x: y of the light emitting layer corresponds to the mixing ratio (weight ratio) of α-NPD and BFPm derivative. Note that the light emitting layer was doped with 1 wt% of Ir (DPQ) 2 (dpm). The number in parentheses is the film thickness.
ITO (anode) / DNTPD: PPBI (20 nm) (hole injection layer) / α-NPD (20 nm) (hole transport layer) / α-NPD: BFPm derivative = x: y [1 wt% Ir (DPQ) 2 (dpm) Dope] (40 nm) (light emitting layer) / BFPm derivative (20 nm) (light emitting layer) / DPB (30 nm) (electron transport layer) / DPB: 20 wt% Liq (20 nm) (electron injection layer) / Liq (1 nm) (electrons Injection layer) / Al (cathode)
The chemical structure of the main materials used is as follows.
上記素子構成のエネルギーダイアグラムを図8に示す。
また、作製した素子の電圧−電流密度特性を図9に、電圧−輝度特性を図10に、輝度−外部量子効率特性を図11に、EL発光スペクトルを図12に、素子寿命を図13に、それぞれ示す。
発光層にα−NPD / DBTBFPm(1wt% Ir(DPQ)2(dpm)ドープ)のホスト材料を用いた場合、素子は、1 cd/m2 時、6.8 V(図9)、外部量子効率16.7%(図11)、100 cd/m2 時、11.6 V(図9)、外部量子効率 15.3%(図11)、1000 cd/m2 時、15.1 V(図9)、外部量子効率13.2%(図11)の高効率を実現した。
なお、7.75 mA/cm2時(160 cd/m2 相当@CIE(0.71, 0.28)に 70%輝度減衰寿命 500 時間以上を示した。[s1]
An energy diagram of the element configuration is shown in FIG.
FIG. 9 shows the voltage-current density characteristics of the fabricated device, FIG. 10 shows the voltage-luminance characteristics, FIG. 11 shows the luminance-external quantum efficiency characteristics, FIG. 12 shows the EL emission spectrum, and FIG. , Respectively.
When a host material of α-NPD / DBTBFPm (1 wt% Ir (DPQ) 2 (dpm) dope) is used for the light emitting layer, the device is 6.8 V at 1 cd / m 2 and external quantum efficiency is 16.7. % (Fig. 11), 100 cd / m 2 , 11.6 V (Fig. 9), external quantum efficiency 15.3% (Fig. 11), 1000 cd / m 2 , 15.1 V (Fig. 9), external quantum efficiency 13.2% ( The high efficiency of FIG. 11) was realized.
In addition, at 7.75 mA / cm 2 (equivalent to 160 cd / m 2 @CIE (0.71, 0.28)), 70% luminance decay life was over 500 hours. [S1]
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 電子輸送層
7 電子注入層
8 陰極
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該一般式(2)中、X1は−CH又はNを表し、
該一般式(3)中、X2は−CH2−、−S−、−O−、−NH−又は−Si−を表す。) A benzofuropyrimidine compound represented by the following general formula (1), wherein the triplet energy (E T ) level is higher than 2.5 eV.
In the general formula (2), X 1 represents —CH or N,
In the general formula (3), X 2 represents —CH 2 —, —S—, —O—, —NH— or —Si—. )
Aが一般式(3)で表される置換基であり、さらに、該一般式(3)中、X2が−S−又は−O−である、請求項1に記載のベンゾフロピリミジン化合物。 In the general formula (1),
The benzofuropyrimidine compound according to claim 1, wherein A is a substituent represented by the general formula (3), and in the general formula (3), X 2 is -S- or -O-.
R1及びR2はそれぞれ独立に、水素原子又は芳香族置換基を表し、
nが1〜3の整数であり、
Aが一般式(3)で表される置換基であり、さらに、該一般式(3)中、X2が−S−又は−O−である、請求項1又は2に記載のベンゾフロピリミジン化合物。 In the general formula (1),
R 1 and R 2 each independently represents a hydrogen atom or an aromatic substituent,
n is an integer of 1 to 3,
The benzofuropyrimidine according to claim 1 or 2, wherein A is a substituent represented by the general formula (3), and in the general formula (3), X 2 is -S- or -O-. Compound.
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