JP2020015691A - 縮合環化合物 - Google Patents

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Abstract

【課題】 優れた電荷輸送能を発揮する縮合環化合物を提供する。【解決手段】 特定の構造を有する式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物。【選択図】 なし

Description

本開示は、縮合環化合物に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子用の材料として、ジベンゾ[g,p]クリセン化合物が使用されることがあるが、該ジベンゾ[g,p]クリセン化合物の報告例は少なく、その研究は十分になされていない。
特許文献1は、トリアジル基で置換されたジベンゾ[g,p]クリセン化合物を開示している。
米国特許出願公開第2015/0318486号
上記ジベンゾ[g,p]クリセン化合物について、本発明者等はさらなる検討を重ねた。その結果、特許文献1にかかるジベンゾ[g,p]クリセン化合物は、電荷輸送能においてさらなる改善の余地があることがわかった。
そこで、本発明の一態様は、優れた電荷輸送能を発揮する縮合環化合物を提供することに向けられている。
本発明の一態様にかかる縮合環化合物は、式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物である:
Figure 2020015691
式中、
は、各々独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、または単結合を表し;
は、各々独立に、
炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、または、
炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、を表し;
Zは、炭素原子または窒素原子を表し;
〜Bは、それぞれ独立して、電荷輸送性基を表し;
k1およびk5は、それぞれ独立して、0以上3以下の整数であり;
k2〜k4は、それぞれ独立して、0以上4以下の整数であり;
式(1)におけるAが単結合、Aがフェニル基である場合、式(1)中のk1〜k4の少なくともいずれか1つは、1以上の整数であり;
k1〜k5が2以上の整数である場合、複数のB〜Bは、同一であっても異なっていてもよく;
Xは、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、ビフェニレン基、またはテルフェニレン基を表し;
、およびXで表される各基は、各々独立に、フッ素原子、メチル基、またはフェニル基で置換されていてもよく;
で表される各基は、各々独立に、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、ジメチルピリジル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基、置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、置換基を有していてもよいシリル基で置換されていてもよい。
本発明の一態様によれば優れた電荷輸送能を発揮する縮合環化合物を提供することができる。
本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。 本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の他の積層構成の例(素子実施例−1の構成)を示す概略断面図である。
以下、本発明の一態様にかかる縮合環化合物をさらに詳細に説明する。
<縮合環化合物>
本発明の一態様にかかる縮合環化合物は、式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物である:
Figure 2020015691
式中、
は、各々独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、または単結合を表し;
は、各々独立に、
炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、または、
炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、を表し;
Zは、炭素原子または窒素原子を表し;
〜Bは、それぞれ独立して、電荷輸送性基を表し;
k1およびk5は、それぞれ独立して、0以上3以下の整数であり;
k2〜k4は、それぞれ独立して、0以上4以下の整数であり;
式(1)におけるAが単結合、Aがフェニル基である場合、式(1)中のk1〜k4の少なくともいずれか1つは、1以上の整数であり;
k1〜k5が2以上の整数である場合、複数のB〜Bは、同一であっても異なっていてもよく;
Xは、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、ビフェニレン基、またはテルフェニレン基を表し;
、およびXで表される各基は、各々独立に、フッ素原子、メチル基、またはフェニル基で置換されていてもよく;
で表される各基は、各々独立に、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、ジメチルピリジル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基、置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、置換基を有していてもよいシリル基で置換されていてもよい。
式(1)で表される縮合環化合物におけるAおよびA、B〜B、k1〜k5、Z、Xの定義はつぎのとおりである。
<<Aについて>>
式(1)〜(3)中、Aは、各々独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、または単結合を表す。これらの基は、フッ素原子、メチル基、またはフェニル基で置換されていてもよい。
は、電子輸送性材料特性に優れる点で、各々独立に、フェニレン基、または単結合であることがより好ましい。
2つのAは、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
<<Aについて>>
は、各々独立に、
(a−1)炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基;
(a−2)炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基を表す。
(a−1):炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基
式(1)〜(3)において、炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェニル基、ビフェニリル基、ターフェニリル基、ナフチル基、フルオレニル基、アントリル基、フェナントリル基、ベンゾフルオレニル基、トリフェニレニル基、スピロビフルオレニル基、およびジフェニルフルオレニル基、等が挙げられる。また、炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基が、炭素数6〜18の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基であることが好ましい。
なお、(a−1)の芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、該置換基は、それぞれ独立に、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、ジメチルピリジル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基、置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、置換基を有していてもよいシリル基、であることが好ましい。
ホスフィンオキシド基としては、無置換のホスフィンオキシド基、置換基を有するホスフィンオキシド基が挙げられる。置換基を有するホスフィンオキシド基であることが好ましい。
置換基を有するホスフィンオキシド基としては、炭素数6〜18の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、または、縮環のヘテロ芳香族基を有するホスフィンオキシド基が好ましい。具体的には、特に限定されるものではないが、例えば、ジフェニルホスフィンオキシド等、2つのアリール基で置換された基が挙げられる。
シリル基としては、無置換のシリル基、置換基を有するシリル基が挙げられる。置換基を有するシリル基であることが好ましい。
置換基を有するシリル基としては、炭素数6〜18の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、または、縮環のヘテロ芳香族基を有するシリル基が好ましい。具体的には、特に限定されるものではないが、例えば、トリフェニルシリル基等、3つのアリール基で置換された基が挙げられる。
炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、およびオクタデシル基等が挙げられる。
炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基としては、特に限定されるものではないが、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、デシルオキシ基、ドデシルオキシ基、およびオクタデシルオキシ基等が挙げられる。
(a−2):炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基
式(1)〜(3)において、炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基としては、特に限定されるものではないが、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1つの原子を芳香環上に含有する炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基である。該ヘテロ芳香族基としては、特に限定されるものではないが、例えば、ピロリル基、チエニル基、フリル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、イソチアゾリル基、オキサゾリル基、イソオキサゾリル基、ピリジル基、フェニルピリジル基、ピリジルフェニル基、ピリミジル基、ピラジル基、インドリル基、ベンゾチエニル基、ベンゾフラニル基、ベンゾイミダゾリル基、インダゾリル基、ベンゾチアゾリル基、ベンゾイソチアゾリル基、2,1,3−ベンゾチアジアゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、ベンゾイソオキサゾリル基、2,1,3−ベンゾオキサジアゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリル基、キナゾリル基、カルバゾリル基、9−フェニルカルバゾリル基、9−(4−ビフェニリル)カルバゾリル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、フェノキサジニル基、フェノチアジニル基、フェナジン基、およびチアントレニル基等が挙げられる。
なお、(a−2)のヘテロ芳香族基が置換基を有する場合、該置換基は、それぞれ独立に、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、ジメチルピリジル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基、置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、置換基を有していてもよいシリル基であることが好ましい。
炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基としては、特に限定されるものではないが、前述した(a−1)で例示した炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基と同じものが挙げられる。炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基としては、特に限定されるものではないが、前述した(a−1)で例示した炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基と同じものが挙げられる。置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基としては、特に限定されるものではないが、前述した(a−1)で例示したホスフィンオキシド基と同じものが挙げられる。置換基を有していてもよいシリル基としては、特に限定されるものではないが、前述した(a−1)で例示したシリル基と同じものが挙げられる。
<<B〜Bについて>>
〜Bは、それぞれ独立して、電荷輸送性基を表す。電荷輸送性基とは、電荷を輸送する機能を有する置換基である。電荷とは、正孔、電子、またはその両方である。
〜Bを表す前記電荷輸送性基としては、それぞれ独立して、
(b−1)重水素原子、(b−2)フッ素原子、(b−3)シアノ基、
(b−4)置換基を有していてもよい炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、
(b−5)置換基を有していてもよい炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、
(b−6)置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、
(b−7)置換基を有していてもよいシリル基、
(b−8)炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、または、
(b−9)炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基、であることが好ましい。
〜Bが置換基を有する場合、B〜Bは、1つの置換基で置換されていてもよく、2つ以上の置換基で置換されていてもよい。
(b−4):炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基
式(1)〜(3)において、炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基としては、特に限定されるものではないが、前述した(a−1)で例示した芳香族炭化水素基と同じものが挙げられる。
なお、(b−4)の芳香族炭化水素基が置換基を有する場合、該置換基の好ましい範囲についても、(a−1)で例示した置換基と同じものが挙げられる。
(b−5):炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基
式(1)〜(3)において、炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基としては、特に限定されるものではないが、前述した(a−1)で例示したヘテロ芳香族基と同じものが挙げられる。
なお、(b−5)のヘテロ芳香族基が置換基を有する場合、該置換基の好ましい範囲についても、(a−1)で例示した置換基と同じものが挙げられる。
(b−6):ホスフィンオキシド基
式(1)〜(3)において、ホスフィンオキシド基としては、無置換のホスフィンオキシド基、置換基を有するホスフィンオキシド基が挙げられる。置換基を有するホスフィンオキシド基であることが好ましい。
置換基を有するホスフィンオキシド基としては、特に限定されるものではないが、例えば、前述した(a−1)で例示したホスフィンオキシド基と同じものが挙げられる。
(b−7):シリル基
式(1)〜(3)において、シリル基としては、無置換のシリル基、置換基を有するシリル基が挙げられる。置換基を有するシリル基であることが好ましい。
置換基を有するシリル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、前述した(a−1)で例示したシリル基と同じものが挙げられる。
(b−8):炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基
式(1)〜(3)において、炭素数1〜18の直鎖のアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、前述した(a−1)で例示した炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基と同じものが挙げられる。
(b−9):炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基
式(1)において、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基としては、特に限定されるものではないが、例えば、前述した(a−1)で例示した炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基と同じものが挙げられる。
<<<k1〜k5について>>>
k1およびk5は、それぞれ独立して、0以上3以下の整数である。k2〜k4は、それぞれ独立して、0以上4以下の整数である。なお、式(1)におけるAが単結合、Aがフェニル基である場合、式(1)中のk1〜k4の少なくともいずれか1つは、1以上の整数である。
なお、k1〜k5が2以上の整数である場合、複数のB1〜Bは複数存在するが、複数のB1〜Bは互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。
k1は、有機エレクトロルミネッセンス素子における優れた電荷輸送能を実現する観点から、0、又は1であることが好ましく、0であることがより好ましい。
k2〜k5は、有機エレクトロルミネッセンス素子における優れた電荷輸送能を実現する観点から、0、1又は2であることが好ましく、0又は1であることがより好ましい。
上記式(1)〜(3)で表される縮合環化合物については、有機エレクトロルミネッセンス素子における優れた電荷輸送能を実現する観点から、k1、k3、k4、およびk5が0、且つk2が0又は1のものが好ましい。
上記式(1)〜(3)において、Xはフェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、ビフェニレン基、またはテルフェニレン基を表す。
これらの基は、各々独立に、フッ素原子、メチル基、またはフェニル基で置換されていてもよい。
Xがビフェニレン基、またはテルフェニレン基の場合、これらを構成する各々の二価のフェニレン基は、オルト位、メタ位、またはパラ位の任意の位置で連結されていてもよい。
Xは、有機エレクトロルミネッセンス素子における優れた電荷輸送能を実現する観点から、各々独立に、フェニレン基、ピリジレン基、ビフェニレン基、またはテルフェニレン基であることが好ましく、フェニレン基、ピリジレン基、またはビフェニレン基であることがより好ましい。
2の具体例としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す(2)〜(22)の基等が好ましい例として挙げられる。B1〜Bの具体例としては、特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す(1)〜(22)の基等が好ましい例として挙げられる。
(1):メチル基、エチル基、フッ素原子、シアノ基、重水素原子
(2):フェニル基、4−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、2−メチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,5−ジメチルフェニル基、3,4−ジメチルフェニル基、3,5−ジメチルフェニル基、2,6−ジメチルフェニル基、2,3,5−トリメチルフェニル基、2,3,6−トリメチルフェニル基、2,4,6−トリメチルフェニル基、3,4,5−トリメチルフェニル基
(3):4−ビフェニル基、3−ビフェニル基、2−ビフェニル基、2−メチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、3−メチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2’−メチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、3’−メチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、4’−メチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2,6−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2,2’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2,3’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2,4’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、3,2’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2’,3’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2’,4’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2’,5’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、2’,6’−ジメチル−1,1’−ビフェニル−4−イル基、4−フェニルビフェニル基、2−フェニルビフェニル基
(4):1−ナフチル基、2−ナフチル基、2−メチルナフタレン−1−イル基、4−メチルナフタレン−1−イル基、6−メチルナフタレン−2−イル基、4−(1−ナフチル)フェニル基、4−(2−ナフチル)フェニル基、3−(1−ナフチル)フェニル基、3−(2−ナフチル)フェニル基、3−メチル−4−(1−ナフチル)フェニル基、3−メチル−4−(2−ナフチル)フェニル基、4−(2−メチルナフタレン−1−イル)フェニル基、3−(2−メチルナフタレン−1−イル)フェニル基、4−フェニルナフタレン−1−イル基、4−(2−メチルフェニル)ナフタレン−1−イル基、4−(3−メチルフェニル)ナフタレン−1−イル基、4−(4−メチルフェニル)ナフタレン−1−イル基、6−フェニルナフタレン−2−イル基、4−(2−メチルフェニル)ナフタレン−2−イル基、4−(3−メチルフェニル)ナフタレン−2−イル基、4−(4−メチルフェニル)ナフタレン−2−イル基
(5):2−フルオレニル基、9,9−ジメチル−2−フルオレニル基、9,9’−スピロビフルオレニル基、9−フェナントリル基、2−フェナントリル基、11,11’−ジメチルベンゾ[a]フルオレン−9−イル基、11,11’−ジメチルベンゾ[a]フルオレン−3−イル基、11,11’−ジメチルベンゾ[b]フルオレン−9−イル基、11,11’−ジメチルベンゾ[b]フルオレン−3−イル基、11,11’−ジメチルベンゾ[c]フルオレン−9−イル基、11,11’−ジメチルベンゾ[c]フルオレン−2−イル基、3−フルオランテニル基、8−フルオランテニル基
(6):1−イミダゾリル基、2−フェニル−1−イミダゾリル基、2−フェニル−3,4−ジメチル−1−イミダゾリル基、2,3,4−トリフェニル−1−イミダゾリル基、2−(2−ナフチル)−3,4−ジメチル−1−イミダゾリル基、2−(2−ナフチル)−3,4−ジフェニル−1−イミダゾリル基、1−メチル−2−イミダゾリル基、1−エチル−2−イミダゾリル基、1−フェニル−2−イミダゾリル基、1−メチル−4−フェニル−2−イミダゾリル基、1−メチル−4,5−ジメチル−2−イミダゾリル基、1−メチル−4,5−ジフェニル−2−イミダゾリル基、1−フェニル−4,5−ジメチル−2−イミダゾリル基、1−フェニル−4,5−ジフェニル−2−イミダゾリル基、1−フェニル−4,5−ジビフェニリル−2−イミダゾリル基
(7):1−メチル−3−ピラゾリル基、1−フェニル−3−ピラゾリル基、1−メチル−4−ピラゾリル基、1−フェニル−4−ピラゾリル基、1−メチル−5−ピラゾリル基、1−フェニル−5−ピラゾリル基
(8):2−チアゾリル基、4−チアゾリル基、5−チアゾリル基、3−イソチアゾリル基、4−イソチアゾリル基、5−イソチアゾリル基
(9):2−オキサゾリル基、4−オキサゾリル基、5−オキサゾリル基、3−イソオキサゾリル基、4−イソオキサゾリル基、5−イソオキサゾリル基
(10):2−ピリジル基、3−メチル−2−ピリジル基、4−メチル−2−ピリジル基、5−メチル−2−ピリジル基、6−メチル−2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−メチル−3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−ピリミジル基、2,2’−ビピリジン−3−イル基、2,2’−ビピリジン−4−イル基、2,2’−ビピリジン−5−イル基、2,3’−ビピリジン−3−イル基、2,3’−ビピリジン−4−イル基、2,3’−ビピリジン−5−イル基、5−ピリミジル基、ピラジル基
(11):1−ベンゾイミダゾリル基、2−メチル−1−ベンゾイミダゾリル基、2−フェニル−1−ベンゾイミダゾリル基、1−メチル−2−ベンゾイミダゾリル基、1−フェニル−2−ベンゾイミダゾリル基、1−メチル−5−ベンゾイミダゾリル基、1,2−ジメチル−5−ベンゾイミダゾリル基、1−メチル−2−フェニル−5−ベンゾイミダゾリル基、1−フェニル−5−ベンゾイミダゾリル基、1,2−ジフェニル−5−ベンゾイミダゾリル基、1−メチル−6−ベンゾイミダゾリル基、1,2−ジメチル−6−ベンゾイミダゾリル基、1−メチル−2−フェニル−6−ベンゾイミダゾリル基、1−フェニル−6−ベンゾイミダゾリル基、1,2−ジフェニル−6−ベンゾイミダゾリル基、1−メチル−3−インダゾリル基、1−フェニル−3−インダゾリル基
(12):2−ベンゾチアゾリル基、4−ベンゾチアゾリル基、5−ベンゾチアゾリル基、6−ベンゾチアゾリル基、7−ベンゾチアゾリル基、3−ベンゾイソチアゾリル基、4−ベンゾイソチアゾリル基、5−ベンゾイソチアゾリル基、6−ベンゾイソチアゾリル基、7−ベンゾイソチアゾリル基、2,1,3−ベンゾチアジアゾール−4−イル基、2,1,3−ベンゾチアジアゾール−5−イル基
(13):2−ベンゾオキサゾリル基、4−ベンゾオキサゾリル基、5−ベンゾオキサゾリル基、6−ベンゾオキサゾリル基、7−ベンゾオキサゾリル基、3−ベンゾイソオキサゾリル基、4−ベンゾイソオキサゾリル基、5−ベンゾイソオキサゾリル基、6−ベンゾイソオキサゾリル基、7−ベンゾイソオキサゾリル基、2,1,3−ベンゾオキサジアゾリル−4−イル基、2,1,3−ベンゾオキサジアゾリル−5−イル基
(14):2−キノリル基、3−キノリル基、5−キノリル基、6−キノリル基、1−イソキノリル基、4−イソキノリル基、5−イソキノリル基、2−キノキサリル基、3−フェニル−2−キノキサリル基、6−キノキサリル基、2,3−ジメチル−6−キノキサリル基、2,3−ジフェニル−6−キノキサリル基、2−キナゾリル基、4−キナゾリル基、2−アクリジニル基、9−アクリジニル基、1,10−フェナントロリン−3−イル基、1,10−フェナントロリン−5−イル基
(15):2−チエニル基、3−チエニル基、2−ベンゾチエニル基、3−ベンゾチエニル基、2−ジベンゾチエニル基、4−ジベンゾチエニル基
(16):2−フラニル基、3−フラニル基、2−ベンゾフラニル基、3−ベンゾフラニル基、2−ジベンゾフラニル基、4−ジベンゾフラニル基
(17):9−メチルカルバゾール−2−イル基、9−メチルカルバゾール−3−イル基、9−メチルカルバゾール−4−イル基、9−フェニルカルバゾール−2−イル基、9−フェニルカルバゾール−3−イル基、9−フェニルカルバゾール−4−イル基、9−ビフェニルカルバゾール−2−イル基、9−ビフェニルカルバゾール−3−イル基、9−ビフェニルカルバゾール−4−イル基
(18):2−チアントリル基、10−フェニルフェノチアジン−3−イル基、10−フェニルフェノチアジン−2−イル基、10−フェニルフェノキサジン−3−イル基、10−フェニルフェノキサジン−2−イル基
(19):1−メチルインドール−2−イル基、1−フェニルインドール−2−イル基、9−フェニルカルバゾール−4−イル基
(20):4−(2−ピリジル)フェニル基、4−(3−ピリジル)フェニル基、4−(4−ピリジル)フェニル基、3−(2−ピリジル)フェニル基、3−(3−ピリジル)フェニル基、3−(4−ピリジル)フェニル基
(21):4−(2−フェニルイミダゾール−1−イル)フェニル基、4−(1−フェニルイミダゾール−2−イル)フェニル基、4−(2,3,4−トリフェニルイミダゾール−1−イル)フェニル基、4−(1−メチル−4,5−ジフェニルイミダゾール−2−イル)フェニル基、4−(2−メチルベンゾイミダゾール−1−イル)フェニル基、4−(2−フェニルベンゾイミダゾール−1−イル)フェニル基、4−(1−メチルベンゾイミダゾール−2−イル)フェニル基、4−(2−フェニルベンゾイミダゾール−1−イル)フェニル基、3−(2−メチルベンゾイミダゾール−1−イル)フェニル基、3−(2−フェニルベンゾイミダゾール−1−イル)フェニル基、3−(1−メチルベンゾイミダゾール−2−イル)フェニル基、3−(1−フェニルベンゾイミダゾール−1−イル)フェニル基
(22):4−(2−チエニル)フェニル基、4−(2−フラニル)フェニル基、5−フェニルチオフェン−2−イル基、5−フェニルフラン−2−イル基、4−(5−フェニルチオフェン−2−イル)フェニル基、4−(5−フェニルフラン−2−イル)フェニル基、3−(5−フェニルチオフェン−2−イル)フェニル基、3−(5−フェニルフラン−2−イル)フェニル基、4−(2−ベンゾチエニル)フェニル基、4−(3−ベンゾチエニル)フェニル基、3−(2−ベンゾチエニル)フェニル基、3−(3−ベンゾチエニル)フェニル基、4−(2−ジベンゾチエニル)フェニル基、4−(4−ジベンゾチエニル)フェニル基、3−(2−ジベンゾチエニル)フェニル基、3−(4−ジベンゾチエニル)フェニル基、4−(2−ジベンゾフラニル)フェニル基、4−(4−ジベンゾフラニル)フェニル基、3−(2−ジベンゾフラニル)フェニル基、3−(4−ジベンゾフラニル)フェニル基、5−フェニルピリジン−2−イル基、4−フェニルピリジン−2−イル基、5−フェニルピリジン−3−イル基、4−(9−カルバゾリル)フェニル基、3−(9−カルバゾリル)フェニル基
式(1)〜(3)で表される縮合環化合物において、A2、B1〜Bは、原料入手の容易性の点で、それぞれ独立して、
フェニル基、ビフェニリル基、ピリジルフェニル基、テルフェニリル基、ナフチル基、フェナントリル基、ピレニル基、9,9−スピロビ[9H−フルオレニル]基、トリフェニレニル基、ジベンゾチエニル基、ジベンゾフラニル基、ピリジル基、ピリミジル基、フルオレニル基、ベンゾフルオレニル基、アントリル基、カルバゾリル基;または、
これらの基が、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、ジフェニルホスフィンオキシド、トリフェニルシリル基、メチル基、メトキシ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、もしくはジメチルピリジル基で置換された基;
であることが好ましい。
また、A2、B1〜Bは、それぞれ独立して、
フェニル基、2−ビフェニリル基、3−ビフェニル基、4−ビフェニル基、4−(2−ピリジル)フェニル基、4−(3−ピリジル)フェニル基、4−(4−ピリジル)フェニル基、4−テルフェニリル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−フェナントリル基、1−ピレニル基、2−(9,9−スピロビ[9H−フルオレニル])基、4−(9,9−スピロビ[9H−フルオレニル])基、2−トリフェニレニル基、1−ジベンゾチエニル基、2−ジベンゾチエニル基、3−ジベンゾチエニル基、4−ジベンゾチエニル基、1−ジベンゾフラニル基、2−ジベンゾフラニル基、3−ジベンゾフラニル基、4−ジベンゾフラニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、4−ピリミジル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、2−ベンゾフルオレニル基、9−アントリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基;または、
これらの基が、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、メチル基、メトキシ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、もしくはジメチルピリジル基で置換された基;
であることがより好ましい。
さらに、A2、B1〜Bは、それぞれ独立して、
フェニル基、4−ビフェニル基、4−(4−ピリジル)フェニル基、9−フェナントリル基、2−(9,9−スピロビ[9H−フルオレニル])基、4−(9,9−スピロビ[9H−フルオレニル])基、1−ジベンゾチエニル基、3−ジベンゾチエニル基、1−ジベンゾフラニル基、3−ジベンゾフラニル基、2−ピリジル基、3−ピリジル基、4−ピリジル基、2−フルオレニル基、3−フルオレニル基、9−アントリル基、2−カルバゾリル基、3−カルバゾリル基、4−カルバゾリル基、9−カルバゾリル基;または、
これらの基が、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、メチル基、フェニル基、ピリジル基、メチルピリジル基、もしくはジメチルピリジル基で置換された基;
であることが特に好ましい。
<<<Zについて>>>
Zは、炭素原子または窒素原子を表す。Zは、有機エレクトロルミネッセンス材料として、高い電子輸送性を実現する観点から、炭素原子であることが好ましい。
式(1)〜(3)で表される縮合環化合物は、式(4)〜(57)のいずれか1つで表される縮合環化合物あることが好ましい。
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式中、
は、
重水素原子、
フッ素原子、
シアノ基、
置換基を有していてもよい炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、
置換基を有していてもよい炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、
置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、
置換基を有していてもよいシリル基、
炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、または、
炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基である。
以下に、式(1)〜(3)で表される縮合環化合物について、好ましい化合物として、表1−1〜表9−8に記載された縮合環化合物(AA−1)〜(YF−71)を例示するが、本態様にかかる縮合環化合物はこれらの化合物に限定されるものではない。
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<<式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物の製造方法>>
式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物は、ハロゲン原子(Cl、Br、I)または炭素数2〜10の飽和炭化水素基を有していてもよいボロニル基で置換されたジベンゾ[g,p]クリセン化合物を原料として用い、公知の方法(カップリング反応等)によって合成することができる。
炭素数2〜10の飽和炭化水素基を有していてもよいボロニル基としては、特に限定されるものではないが、例えば、ジヒドロキシボリル基(−B(OH))、4,4,5,5−テトラメチル−[1,3,2]−ジオキサボロラニル基、5,5−ジメチル−[1,3,2]−ジオキサボリナン基等が挙げられる。
<有機エレクトロルミネッセンス素子用材料>
式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料として使用することができる。したがって、本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物を含む。なお、以下において「式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物」を、単に「縮合環化合物(1)〜(3)」とも称する。縮合環化合物(1)〜(3)は、電荷輸送特性や素子寿命の点で、高純度であることが好ましい。具体的には、ハロゲン原子や遷移金属元素による不純物や、製造原料や副生成物等の不純物が極力少ないものが好ましい。
縮合環化合物(1)〜(3)を含む有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、正孔輸送性の層、発光層、又は電子輸送性の層を形成する材料として用いることができる。正孔輸送性の層とは、陽極と発光層との間の正孔輸送性を有する各層であり、具体的には、正孔注入層、正孔輸送層等が挙げられる。電子輸送性の層とは、陰極と発光層との間の電子輸送性を有する各層であり、具体的には、電子注入層、電子輸送層等が挙げられる。これらの中でも、電子輸送層の材料として用いることが特に好ましい。なお、電子輸送層が第一電子輸送層と第二電子輸送層とからなる2層に機能分離された構成である場合、縮合環化合物(1)〜(3)は第一電子輸送層(陽極側)および第二電子輸送層(陰極側)のいずれか一方、あるいは両方の材料として用いられてもよい。
縮合環化合物(1)〜(3)を、有機エレクトロルミネッセンス素子の電子輸送性の層の材料として使用する際には、従来から使用されている公知の蛍光発光材料、燐光発光材料、又は熱活性化遅延蛍光発光材料を発光層に使用することができる。発光層は1種類の発光材料のみで形成されていてもよく、ホスト材料中に1種類以上の発光材料がドープされていてもよい。
縮合環化合物(1)〜(3)を含む電子輸送性の層は、単層であってもよく、複数の層からなる積層構成であってもよい。単層の場合、電子輸送性の層は縮合環化合物(1)〜(3)のみからなっていてもよいし、該縮合環化合物(1)〜(3)に加えてさらに他の縮合環化合物(1)〜(3)、または、1種類以上の公知の材料を含有していてもよい。積層構成である場合は、単層の場合に加えてさらに他の縮合環化合物(1)〜(3)、および、1種類以上の公知の材料、からなる群より選択される少なくとも1つを含む層が積層されてなる。当該公知の材料としては、例えば、BCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、Bphen(4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、BAlq(ビス(2−メチル−8−キノリノラート)−4−(フェニルフェノラート)アルミニウム)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム)、8−ヒドロキシキノリナートリチウム(Liq)、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)クロロガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)−1−ナフトラートアルミニウム、又はビス(2−メチル−8−キノリナート)−2−ナフトラートガリウム、2−[3−(9−フェナントレニル)−5−(3−ピリジニル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、及び2−(4,’’−ジ−2−ピリジニル[1,1’:3’,1’’−テルフェニル]−5−イル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン等の公知の電子受容性材料が挙げられる。
縮合環化合物(1)〜(3)を含有する電子注入層、電子輸送層を形成する方法としては、例えば、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法等の公知の方法を適用することができる。
スピンコート法、キャスト法等の塗布法に用いられる有機エレクトロルミネッセンス素子用材料は、縮合環化合物(1)〜(3)に加えて、有機溶媒を含む。有機溶媒としては特に制限はないが、例えば、モノクロロベンゼン及びオルトジクロロベンゼンなどが挙げられる。有機溶媒はこれらを2種以上組み合わせたものであってもよい。所望の塗工性能を発揮するべく有機溶媒が選択されて、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料の粘度や濃度が調整されていることが好ましい。
<有機エレクトロルミネッセンス素子>
本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子は、上記した式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物を含む層を備える。なお、本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子は、いかなる発光方式であってもよく、例えば、トップエミッション方式であってもよく、ボトムエミッション方式であってもよい。以下においては、ボトムエミッション方式の有機エレクトロルミネッセンス素子を例に挙げて説明する。
図1は、本発明の一態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子の積層構成の一例を示す概略断面図である。以下、図1を参照しながら本態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子について説明する。
有機エレクトロルミネッセンス素子100の基本的な構造としては、基板1、陽極2、正孔注入層3、電荷発生層4、正孔輸送層5、発光層6、電子輸送層7、電子注入層8、及び陰極9をこの順で含む。ただし、これらの層のうちの一部の層が省略されていてもよく、また逆に他の層が追加されていてもよい。例えば、電荷発生層4が省略され、正孔注入層3上に正孔輸送層5が直接設けられていてもよく、発光層6と電子輸送層7との間に正孔阻止層(第一電子輸送層;不図示)が設けられていてもよい。また、例えば電子注入層の機能と電子輸送層の機能とを単一の層で併せ持つ電子注入・輸送層のような、複数の層が有する機能を併せ持った単一の層を、当該複数の層の代わりに備えた構成であってもよい。
そして、本態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子において、電子輸送層、及び電子注入層からなる群より選ばれる1つ以上は、縮合環化合物(1)〜(3)を含む。
電子輸送層、及び電子注入層のうち、縮合環化合物(1)〜(3)を含む層は、該縮合環化合物(1)〜(3)と共に、これ以外の縮合環化合物(1)〜(3)、および、公知の材料の中から選択される任意の1種以上を含有していてもよい。また、電子輸送層、及び電子注入層のうち、縮合環化合物(1)〜(3)を含まない層は、公知の材料の中から選択される任意の1種以上を含有することが好ましい。
有機エレクトロルミネッセンス素子を構成する各層の詳細については後述する。
有機エレクトロルミネッセンス素子100の陽極2及び陰極9は、電気的な導体を介して電源に接続されている。陽極2と陰極9との間に電圧を印加することにより、有機エレクトロルミネッセンス素子100は作動、発光する。
正孔は陽極2で有機エレクトロルミネッセンス素子100内に注入され、電子は陰極9で有機エレクトロルミネッセンス素子100内に注入される。
なお、本態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子100は、陽極2が基板1に接して設けられている。基板と接触する電極は便宜上、下側電極と呼ばれる。ただし、本発明はかかる態様に限定されるものではなく、陽極に代えて陰極が基板に接して設けられて下側電極となっていてもよく、基板と陽極または陰極とが接しておらず、陽極または陰極が他の層を介して基板上に積層されていてもよい。
<<基板1>>
基板は、意図される有機エレクトロルミネッセンス素子の発光方向(光が取り出される方向)に応じて光透過性を適宜選択すればよい。すなわち、基板は光透過性を有していてもよく、有していなくても(所定の波長を有する光に対して不透明であっても)よい。基板が光透過性を有するか否かは、例えば、当該基板から有機エレクトロルミネッセンス素子の発光に由来する光が所望の量以上観察されるか否かにより確認できる。
光透過性を有する基板として、透明ガラス板又はプラスチック板が一般的に採用される。ただし、基板はこれらに何ら限定されるものではない。基板は、例えば、多重の材料層を含む複合構造であってもよい。
<<陽極2>>
基板1上には陽極2が設けられている。
発光が陽極を通過して取り出される構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、陽極は当該発光を通すか又は実質的に通す材料で形成される。
陽極に用いられる透明材料としては、特に限定されるものではないが、例えば、インジウム−錫酸化物(ITO;Indium Tin Oxide)、インジウム−亜鉛酸化物(IZO;Indium Zinc Oxide)、酸化錫、アルミニウム・ドープ型酸化錫、マグネシウム−インジウム酸化物、ニッケル−タングステン酸化物、その他の金属酸化物;窒化ガリウム等の金属窒化物;セレン化亜鉛等の金属セレン化物;および硫化亜鉛;等の金属硫化物などが挙げられる。
陽極は、プラズマ蒸着されたフルオロカーボンで改質することができる。
なお、陰極側のみから光を取り出す構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、陽極の透過特性は重要ではなく、陽極の材料として透明、不透明又は反射性の任意の導電性材料を使用することができる。したがって、この場合の陽極に用いられる材料の一例としては、金、イリジウム、モリブデン、パラジウム、白金等が挙げられる。
<<正孔輸送性の層(正孔注入層3、正孔輸送層5)>>
陽極2と発光層6との間には、正孔輸送性の層が設けられている。
正孔輸送性の層とは、陽極と発光層との間に設けられた正孔輸送性を有する層であり、正孔注入層、正孔輸送層等である。正孔輸送性の層が陽極と発光層との間に複数設けられていてもよい。正孔注入層や正孔輸送層は、陽極より注入された正孔を発光層に伝達する機能を有する。これらの層を陽極と発光層との間に介在させることにより、正孔がより低い電界で発光層に注入される。
なお、正孔輸送層は、図1に示す態様においては単層からなっているが、複数層、例えば、陽極側の第一正孔輸送層と、陰極側の第二正孔輸送層とからなっていてもよい。この2層構成の正孔輸送層の場合、第一正孔輸送層が第二正孔輸送層と比較して正孔輸送能に優れた層であり、第二正孔輸送層が第一正孔輸送層と比較して電子阻止能に優れた層であることが好ましい。第二正孔輸送層は、一般に電子阻止層と称されることもある。
正孔輸送性の層の材料(正孔注入材料、正孔輸送材料、電子阻止材料等を含む)としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリアゾール誘導体、オキサジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、アニリン系共重合体、および、導電性高分子オリゴマー、特にチオフェンオリゴマーなどが挙げられる。これらのうち、ポルフィリン化合物、芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物が好ましく、特に芳香族第三級アミン化合物が好ましい。
上記芳香族第三級アミン化合物及びスチリルアミン化合物の代表例としては、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノフェニル、N,N’−ジフェニル−N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−〔1,1’−ビフェニル〕−4,4’−ジアミン(TPD)、2,2−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)シクロヘキサン、N,N,N’,N’−テトラ−p−トリル−4,4’−ジアミノビフェニル、1,1−ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)−4−フェニルシクロヘキサン、ビス(4−ジメチルアミノ−2−メチルフェニル)フェニルメタン、ビス(4−ジ−p−トリルアミノフェニル)フェニルメタン、N,N’−ジフェニル−N,N’−ジ(4−メトキシフェニル)−4,4’−ジアミノビフェニル、N,N,N’,N’−テトラフェニル−4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ビス(ジフェニルアミノ)クオードリフェニル、N,N,N−トリ(p−トリル)アミン、4−(ジ−p−トリルアミノ)−4’−〔4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル〕スチルベン、4−N,N−ジフェニルアミノ−(2−ジフェニルビニル)ベンゼン、3−メトキシ−4’−N,N−ジフェニルアミノスチルベンゼン、N−フェニルカルバゾール、4,4’−ビス〔N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ〕ビフェニル(NPD)、4,4’,4’’−トリス〔N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ〕トリフェニルアミン(MTDATA)、3−[4−[1,1’−ビフェニル−4−イル](9,9−ジメチルフルオレン−2−イル)アミノ]フェニル]−9−フェニル−9H−カルバゾール、及び4,4’−ビス[N−フェニル−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−1,1’−ビフェニル]、N,N−ビス[4−(ジベンゾフラン−4−イル)フェニル]−N−(p−テルフェニル−4−イル)アミン等が挙げられる。
又、p型−Si、p型−SiCなどの無機化合物も正孔注入材料、正孔輸送材料として使用することができる。
正孔注入層および正孔輸送層は、上記材料から選ばれる1種以上からなる単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
<<電荷発生層4>>
正孔注入層3と正孔輸送層5との間には、電荷発生層が設けられていてもよい。
電荷発生層の材料としては、特に制限されるものではないが、例えば、ジピラジノ[2,3−f:2’,3’−h]キノキサリン−2,3,6,7,10,11−ヘキサカルボニトリル(HAT−CN)が挙げられる。
<<発光層6>>
正孔輸送層5と電子輸送層7または後述する正孔阻止層(第一電子輸送層)との間には、発光層6が設けられている。
発光層は、蛍光発光材料、又は熱活性化遅延蛍光発光材料を含み、この領域で電子・正孔対が再結合された結果として発光を生ずる。
発光層は、低分子及びポリマー双方を含む単一材料からなっていてもよいが、より一般的には、ゲスト化合物でドーピングされたホスト材料からなっている。発光は主としてドーパントから生じ、任意の色を有することができる。
ホスト材料としては、例えば、ビフェニル基、フルオレニル基、トリフェニルシリル基、カルバゾール基、ピレニル基、又はアントラニル基を有する化合物が挙げられる。より具体的には、DPVBi(4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)−1,1’−ビフェニル)、BCzVBi(4,4’−ビス(9−エチル−3−カルバゾビニレン)1,1’−ビフェニル)、TBADN(2−ターシャルブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)、ADN(9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン)、CBP(4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)ビフェニル)、CDBP(4,4’−ビス(カルバゾール−9−イル)−2,2’−ジメチルビフェニル)、2−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−9−[4−(4−フェニルフェニルキナゾリン−2−イル)カルバゾール、および9,10−ビス(ビフェニル)アントラセン、2−(10−フェニル−9−アントラセニル)ベンゾ[b]ナフト[2,3−d]フラン等が挙げられる。
ホスト材料としては、後述する電子輸送材料、前述した正孔輸送性を有する材料、正孔・電子再結合を助ける(サポート)別の材料、又はこれら材料の組み合わせであってもよい。
蛍光ドーパントとしては、例えば、アントラセン、ピレン、テトラセン、キサンテン、ペリレン、ルブレン、クマリン、ローダミン、キナクリドン、ジシアノメチレンピラン化合物、チオピラン化合物、ポリメチン化合物、ピリリウム、チアピリリウム化合物、フルオレン誘導体、ペリフランテン誘導体、インデノペリレン誘導体、ビス(アジニル)アミンホウ素化合物、ビス(アジニル)メタン化合物、カルボスチリル化合物等が挙げられる。蛍光ドーパントはこれらから選ばれる2種以上を組み合わせたものであってもよい。
燐光ドーパントとしては、例えば、イリジウム、白金、パラジウム、オスミウム等の遷移金属の有機金属錯体が挙げられる。
蛍光ドーパント及び燐光ドーパントの具体例としては、Alq3(トリス(8−ヒドロキシキノリン)アルミニウム)、DPAVBi(4,4’−ビス[4−(ジ−p−トリルアミノ)スチリル]ビフェニル)、ペリレン、ビス[2−(4−n−ヘキシルフェニル)キノリン](アセチルアセトナート)イリジウム(III)、Ir(PPy)3(トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム(III))、及びFIrPic(ビス(3,5−ジフルオロ−2−(2−ピリジル)フェニル−(2−カルボキシピリジル)イリジウム(III)))、1,6−ピレンジアミン,N,N−ビス([1,1’−ビフェニル]−3−イル)−N,N−ビス(4−ジベンゾフラニル)−等が挙げられる。
発光層は単層構造であってもよく、同一組成又は異種組成の複数層からなる積層構造であってもよい。
<<電子輸送性の層(電子輸送層7、電子注入層8)>>
電子輸送層7は、電子注入層8と、発光層6との間に設けられている。
電子輸送層は、電子注入層より注入された電子を発光層に伝達する機能を有する。電子輸送層を電子注入層と発光層との間に介在させることにより、電子がより低い電界で発光層に注入される。
なお、電子輸送層は、図1に示す態様においては単層からなっているが、複数層、例えば、陽極側の第一電子輸送層と、陰極側の第二電子輸送層とからなっていてもよい。この2層構成の電子輸送層の場合、第二電子輸送層が第一正孔輸送層と比較して電子輸送能に優れた層であり、第一電子輸送層が第二電子輸送層と比較して正孔阻止能に優れた層であることが好ましい。第一電子輸送層は、一般に正孔阻止層と称されることもある。正孔阻止層は、キャリアバランスを改善させることができる。
電子輸送層は電子輸送性材料を含む。電子輸送性材料としては、8−ヒドロキシキノリナートリチウム(Liq)、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)亜鉛、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)銅、ビス(8−ヒドロキシキノリナート)マンガン、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(2−メチル−8−ヒドロキシキノリナート)アルミニウム、トリス(8−ヒドロキシキノリナート)ガリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)亜鉛、ビス(2−メチル−8−キノリナート)クロロガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)(o−クレゾラート)ガリウム、ビス(2−メチル−8−キノリナート)−1−ナフトラートアルミニウム、又はビス(2−メチル−8−キノリナート)−2−ナフトラートガリウム、2−[3−(9−フェナントレニル)−5−(3−ピリジニル)フェニル]−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、及び2−(4,’’−ジ−2−ピリジニル[1,1’:3’,1’’−テルフェニル]−5−イル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン、BCP(2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、Bphen(4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン)、BAlq(ビス(2−メチル−8−キノリノラート)−4−(フェニルフェノラート)アルミニウム)、およびビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナート)ベリリウム)等が挙げられる。
電子注入層は、電子注入性を向上させ、素子特性(例えば、発光効率、定電圧駆動、又は高耐久性)を向上させることができる。
電子注入層の材料として望ましい化合物としては、フルオレノン、アントラキノジメタン、ジフェノキノン、チオピランジオキシド、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、ペリレンテトラカルボン酸、フレオレニリデンメタン、アントラキノジメタン、アントロン等が挙げられる。また、上記した金属錯体やアルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、希土類酸化物、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ土類ハロゲン化物、希土類ハロゲン化物、SiO、AlO、SiN、SiON、AlON、GeO、LiO、LiON、TiO、TiON、TaO、TaON、TaN、Cなどの各種酸化物、窒化物、または酸化窒化物のような無機化合物等も使用できる。
<<陰極9>>
電子注入層8上には陰極9が設けられている。
陽極を通過した発光のみが取り出される構成の有機エレクトロルミネッセンス素子の場合、前述したように陰極は任意の導電性材料から形成することができる。望ましい陰極材料としては、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム(Al)混合物、インジウム、リチウム/アルミニウム混合物、希土類金属等が挙げられる。
以上説明した本態様にかかる有機エレクトロルミネッセンス素子100は、前述したように、電子輸送層5、及び電子注入層3からなる群より選ばれる1つ以上は、縮合環化合物(1)〜(3)を含む。
縮合環化合物(1)〜(3)は、特許文献1に記載の化合物と比較して、有機エレクトロルミネッセンス素子、特に蛍光発光性の有機エレクトロルミネッセンス素子における電子輸送層に用いた場合、高い発光効率で作動する有機エレクトロルミネッセンス素子が得られる。
したがって、本発明の他の態様によれば、発光効率に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子を提供することができる。
また、本発明のさらに他の態様によれば、電子輸送材料として用いたときに、発光効率に優れた有機エレクトロルミネッセンス素子の作製に資する有機エレクトロルミネッセンス素子用材料を提供することができる。
本発明の一態様にかかる縮合環化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子用材料、例えば、電子輸送材料、電子注入材料として利用可能である。該縮合環化合物を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子は、発光効率に優れる。さらに該縮合環化合物は、有機エレクトロルミネッセンス素子への利用に限られるものではなく、電子写真感光体、光電変換素子、太陽電池、およびイメージセンサー等の有機光導電材料への分野にも応用可能である。
以下、本発明の一態様にかかる縮合環化合物を、実施例に基づきさらに詳細に説明するが、該縮合環化合物はこれらの実施例に何ら限定されて解釈されるものではない。
なお、本実施例で用いた分析機器及び測定方法を以下に列記する。
[材料純度測定(HPLC分析)]
測定装置:東ソー製 マルチステーションLC−8020
測定条件:カラム Inertsil ODS−3V
(4.6mmΦ×250mm)
検出器 UV検出(波長 254nm)
溶離液 メタノール/テトラヒドロフラン=9/1(v/v比)
[NMR測定]
測定装置:バリアン社製 Gemini200
[質量分析]
質量分析装置:日立製作所 M−80B
測定方法:FD−MS分析
[有機エレクトロルミネッセンス素子の発光特性]
測定装置:トプコンテクノハウス社製LUMINANCEMETER(BM−9)
[合成例−1](4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロランの合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、50mのガラス容器に、3−クロロ−7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン 2.63g(6.00mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン 1.83g(7.20mmol)、酢酸パラジウム 27mg(0.12mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 114mg(0.24mmol)、酢酸カリウム 1.77g(18.0mmol)、およびトルエン 30mを加え、110℃で22時間攪拌した。室温まで冷却後、ろ過を実施し、回収したろ液を減圧下で濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトフラフィーで精製することで、4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロランの無色粉末を1.85g(3.48mmol)単離した(収率58.0%、HPLC純度97.4%)。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.22(s,1H),8.94−8.90(m,2H),8.78−8.68(m,5H),8.04(dd,1H),7.94(dd,1H),7.76−7.63(m,6H),7.49(t,2H),7.37(t,1H),1.45(s,12H)
[合成例−2](4,4,5,5−テトラメチル−2−(ジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロランの合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、50mのガラス容器に、3−クロロ−ジベンゾ[g,p]クリセン 0.91g (2.50mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン 0.76g(3.00mmol)、酢酸パラジウム 11mg(0.05mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 147mg(0.10mmol)、酢酸カリウム 0.74g(7.50mmol)、およびトルエン 13mを加え、110℃で17時間攪拌した。室温まで冷却後、ろ過を実施し、回収したろ液を減圧下で濃縮することで、4,4,5,5−テトラメチル−2−(ジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロランを含む粉末を1.28g得た。得られた粉末をそのまま次の反応に用いた。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.20(s,1H),8.57(d,1H),8.74−8.66(m,6H),8.03(dd,1H),7.72−7.61(m,6H),1.45(s,12H)
[合成例−3](4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロランの合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、50mのガラス容器に、2−クロロ−7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン 110mg(0.25mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン 76mg(0.30mmol)、酢酸パラジウム 1.1mg(0.005mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 4.8mg(0.01mmol)、酢酸カリウム 74mg(0.75mmol)、およびトルエン 5mを加え、110℃で19時間攪拌した。室温まで冷却後、ろ過を実施し、回収したろ液を減圧下で濃縮することで、4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロランを含む粉末を152mg得た。得られた粉末をそのまま次の反応に用いた。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);8.93(d,1H),8.79−8.69(m,7H),7.94(dd,1H),7.76−7.62(m,7H),7.50(t,2H),7.39(t,1H),1.26(s,12H)
[合成例−4](4,4,5,5−テトラメチル−2−(ジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロランの合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、50mのガラス容器に、2−クロロ−ジベンゾ[g,p]クリセン 3.26g (9.00mmol)、ビス(ピナコラト)ジボロン 2.74g(10.8mmol)、酢酸パラジウム 40mg(0.18mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 172mg(0.36mmol)、酢酸カリウム 2.65g(27.0mmol)、およびトルエン 30mを加え、110℃で17時間攪拌した。室温まで冷却後、ろ過を実施し、回収したろ液を減圧下で濃縮することで、4,4,5,5−テトラメチル−2−(ジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロランを含む液体を5.85g得た。得られた液体をそのまま次の反応に用いた。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.15(s,1H),8.75−8.66(m,7H),8.07(dd,1H),7.71−7.61(m,6H),1.37(s,12H)
[実施例−1](化合物(AA−2)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、200mLの二口ナスフラスコに、4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロラン 0.53g(1.00mmol)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンクロライド 0.32g(1.20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 23mg(0.02mmol)、テトラヒドロフラン 10mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 10mLを加え、70℃で17時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 50mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(AA−2)の無色粉末を0.55g (0.86mmol)単離した(収率86.1%、HPLC純度98.8%)。化合物(AA−2)の昇華温度は、335℃であり、昇華品の化合物(AA−2)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);10.14(s,1H),9.02(d,1H),8.96(dd,1H),8.91(d,1H),8.89−8.83(m,5H),8.78(dd,1H),8.76−8.72(m,3H),8.04(dd,1H),7.77−7.61(m,12H),7.52(t,2H),7.41(t,1H)
[実施例−2](化合物(AB−2)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、200mLの二口ナスフラスコに、4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロラン 0.77g(1.45mmol)、2−(4−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン 0.68g(1.74mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 33mg(0.03mmol)、テトラヒドロフラン 10mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 10mLを加え、70℃で19時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 50mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(AB−2)の無色粉末を0.81g (1.14mmol)単離した(収率78.8%、HPLC純度98.5%)。化合物(AB−2)の昇華温度は、350℃であり、昇華品の化合物(AB−2)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.03(d,1H),8.96−8.94(m,3H),8.89(d,1H),8.85−8.73(m,9H),8.06(d,2H),7.98(dd,2H),7.78−7.59(m,12H),7.51(t,2H),7.41(t,1H)
[実施例−3](化合物(AC−2)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、200mLの二口ナスフラスコに、4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−3−イル)−1,3,2−ジオキサボロラン 0.53g(1.00mmol)、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン 0.47g(1.20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 23mg(0.02mmol)、テトラヒドロフラン 10mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 10mLを加え、70℃で19時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 50mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(AC−2)の無色粉末を0.53g (0.75mmol)単離した(収率75.1%、HPLC純度98.9%)。化合物(AC−2)の昇華温度は、345℃であり、昇華品の化合物(AC−2)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.23(t,1H),9.05(d,1H),8.95(d,1H),8.91(d,1H),8.87−8.74(m,10H),8.08(dd,1H),8.03(dd,1H),7.97(dd,1H),7.79−7.58(m,13H),7.51(t,2H),7.40(t,1H)
[実施例−4](化合物(HA−2)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、200mLの二口ナスフラスコに、合成例−3で得た4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロランを含む粉末 1.30g(2.45mmol)、2−クロロ−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジンクロライド 0.79g(2.94mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 28mg(0.02mmol)、テトラヒドロフラン 20mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 20mLを加え、70℃で2日間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 50mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(HA−2)の無色粉末を0.85g(1.33mmol)単離した(収率。54.3%、HPLC純度99.5%)。化合物(HA−2)の昇華温度は、320℃であり、昇華品の化合物(HA−2)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);10.25(d,1H),9.01(dd,1H),8.95(dt,2H),8.89−8.75(m,9H),7.98(dd,1H),7.81−7.57(m,12H),7.51(t,2H),7.41(t,1H)
[実施例−5](化合物(HC−1)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、100mLの二口ナスフラスコに、合成例−4で得た4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロランを含む液体 1.86g、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン 0.95g(2.44mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 57mg(0.049mmol)、テトラヒドロフラン 40mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 4mLを加え、70℃で17時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 200mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(HC−1)の無色粉末を1.29g (2.03mmol)単離した(収率83.0%、HPLC純度99.4%)。化合物(HC−1)の昇華温度は、345℃であり、昇華品の化合物(HC−1)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.16(t,1H),9.08(d,1H),8.89−8.72(m,10H),8.10(dd,1H),7.98(dt,1H),7.77−7.61(m,11H),7.14−7.08(m,4H)
[実施例−6](化合物(HC−2)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、200mLの二口ナスフラスコに、4,4,5,5−テトラメチル−2−(7−フェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2−イル)−1,3,2−ジオキサボロラン 1.30g(2.45mmol)、2−(3−ブロモフェニル)−4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン 0.47g(1.20mmol)、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(0) 57mg(0.049mmol)、テトラヒドロフラン 22mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 22mLを加え、70℃で18時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 50mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(HC−2)の無色粉末を0.85g (1.18mmol)単離した(収率48.5%、HPLC純度95.1%)。化合物(HC−2)の昇華温度は、345℃であり、昇華品の化合物(HC−2)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.11(t,1H),9.00(d,1H),8.92(d,1H),8.85−8.71(m,11H),8.02(dd,1H),7.92(dt,2H),7.76−7.56(m,13H),7.50(t,2H),7.40(t,1H)
[実施例−7](化合物(HQ−1)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、100mLの二口ナスフラスコに、2,4−ジフェニル−6−[3’−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)[1,1’−ビフェニル]−3−イル]−1,3,5−トリアジン 0.72g(1.40mmol)、2−クロロジベンゾ[g,p]クリセン 0.61g(1.68mmol)、酢酸パラジウム 6.3mg(0.03mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 29mg(0.06mmol)、テトラヒドロフラン 20mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 20mLを加え、70℃で24時間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 100mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、純水およびメタノールで洗浄した。残渣を再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(HQ−1)の灰色粉末を0.85g(1.20mmol)単離した(収率85.6%、HPLC純度96.7%)。化合物(HQ−1)の昇華温度は、330℃であり、昇華品の化合物(HQ−1)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.06(t,1H),9.03(d,1H),8.84−8.68(m,12H),8.76(t,1H),8.05(dd,1H),7.90(dt,1H),7.81(dt,1H),7.78(dt,1H),7.74−7.54(m,14H)
[実施例−8](化合物(HS−1)の合成)
Figure 2020015691
窒素気流下、100mLの二口ナスフラスコに、2,4−ジフェニル−6−[3’’−(4,4,5,5−テトラメチル−1,3,2−ジオキサボロラン−2−イル)[1,1’:3’,1’’−テルフェニル]−3−イル]−1,3,5−トリアジン 0.61g(1.00mmol)、2−クロロジベンゾ[g,p]クリセン 0.44g(1.20mmol)、酢酸パラジウム 4.5mg(0.02mmol)、2−ジシクロヘキシルホスフィノ−2’,4’,6’−トリイソプロピルビフェニル(Xphos) 18mg(0.04mmol)、テトラヒドロフラン 10mL、及び濃度2Mの炭酸カリウム水溶液 10mLを加え、70℃で3日間攪拌した。室温まで冷却後、メタノール 20mLを添加し、撹拌した。析出した固体をろ過で回収し、純水およびメタノールで洗浄した。残渣を再結晶(o−キシレン/メタノール)することで、化合物(HS−1)の薄黄色粉末を0.11g(0.14mmol)単離した(収率13.4%、HPLC純度97.3%)。化合物(HS−1)の昇華温度は、345℃であり、昇華品の化合物(HS−1)は粉末状であることを確認した。
化合物の同定はH−NMR測定により行った。
H−NMR(CDCl);9.06(t,1H),9.02(d,1H),8.81−8.68(m,12H),8.08−8.02(m,3H),7.92(d,1H),7.79−7.52(m,19H)
[比較例−1]
実施例−1と同様の反応形式で、下記式(X1)で表される3−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)ジベンゾ[g,p]クリセン(特許文献1に開示された化合物)を合成した。化合物(X1)の昇華温度は、320℃であり、昇華品の化合物(X1)は粉末状であることを確認した。
Figure 2020015691
[素子実施例−1 (化合物(AA−2)の素子評価)]
次に、得られた化合物(AA−2)を用いて、図2に示す積層構成を有する有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。図2は本発明の一態様にかかるエレクトロルミネッセンス素子の他の積層構成の例を示す概略断面図である。有機エレクトロルミネッセンス素子の作製に用いた化合物の構造式及びその略称は以下のとおりである。
Figure 2020015691
(基板1、陽極2の作製)
陽極をその表面に備えた基板として、2mm幅の酸化インジウム−スズ(ITO)膜(膜厚110nm)がストライプ状にパターンされたITO透明電極付きガラス基板を用意した。ついで、この基板をイソプロピルアルコールで洗浄した後、オゾン紫外線洗浄により表面処理を行った。
(真空蒸着の準備)
洗浄後の表面処理が施された基板上に、真空蒸着法で各層の真空蒸着を行い、各層を積層形成した。各有機材料および金属材料は抵抗加熱方式により成膜した。
まず、真空蒸着槽内に前記ガラス基板を導入し、1.0×10−4Paまで減圧した。そして、以下の順で、各層の成膜条件に従ってそれぞれ作製した。
(正孔注入層3の作製)
昇華精製したHILを0.15nm/秒の速度で50nm成膜し、正孔注入層を作製した。
(電荷発生層4の作製)
昇華精製したHATを0.05nm/秒の速度で5nm成膜し、電荷発生層を作製した。
(第一正孔輸送層51の作製)
HTL−1を0.15nm/秒の速度で10nm成膜し、第一正孔輸送層を作製した。
(第二正孔輸送層52の作製)
HTL−2を0.15nm/秒の速度で10nm成膜し、第二正孔輸送層(電子阻止層)を作製した。この第二正孔輸送層は、電子の流入を阻止する電子阻止層としても機能する層である。
(発光層6の作製)
EML−1及びEML−2を95:5(質量比)の割合で25nm成膜し、発光層を作製した。成膜速度は0.18nm/秒であった。
(第一電子輸送層71の作製)
ETL−1を0.15nm/秒の速度で5nm成膜し、第一電子輸送層(正孔阻止層)を作製した。この第一電子輸送層は、正孔の流入を阻止する正孔阻止層としても機能する層である。
(第二電子輸送層72の作製)
化合物(AA−2)及びLiqを50:50(質量比)の割合で30nm成膜し、第二電子輸送層を作製した。成膜速度は0.15nm/秒であった。
(電子注入層8の作製)
Liqを0.01nm/秒の速度で1nm成膜し、電子注入層を作製した。
(陰極9の作製)
最後に、基板上のITOストライプと直行するようにメタルマスクを配し、陰極(陰極層)を成膜した。陰極は、銀/マグネシウム(質量比1/10)と銀とを、この順番で、それぞれ80nmと20nmとで成膜し、2層構造とした。銀/マグネシウムの成膜速度は0.5nm/秒、銀の成膜速度は0.2nm/秒であった。
以上により、図2に示すような積層構成を有する発光面積4mm有機エレクトロルミネッセンス素子を作製した。なお、それぞれの膜厚は、触針式膜厚測定計(Bruker社製DEKTAK)で測定した。
さらに、この素子を酸素及び水分濃度1ppm以下の窒素雰囲気のグローブボックス内で封止した。封止は、ガラス製の封止キャップと成膜基板(素子)とを、ビスフェノールF型液状エポキシ樹脂(ナガセケムテックス社製)を用いて行った。
上記のようにして作製した有機エレクトロルミネッセンス素子に直流電流を印加し、輝度計(TOPCON社製LUMINANCE METER BM−9)を用いて発光特性を評価した。発光特性として、電流密度10mA/cmを流した時の電圧(V)、電流効率(cd/A)を測定した。得られた測定結果を表10に示す。なお、電圧、および電流効率は、後述の素子比較例−1における結果を基準値(100)とした相対値である。
[素子実施例−2 (化合物(AB−2)の素子評価)]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(AB−2)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
[素子実施例−3 (化合物(AC−2)の素子評価)]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(AC−2)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
[素子実施例−4 (化合物(HA−2)の素子評価)]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(HA−2)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
[素子実施例−5 (化合物(HC−1)の素子評価)]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(HC−1)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
[素子実施例−6 (化合物(HC−2)の素子評価)]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(HC−2)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
[素子実施例−7 (化合物(HQ−1)の素子評価)]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(HQ−1)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
[素子比較例−1]
素子実施例−1において、化合物(AA−2)の代わりに、化合物(X1)を用いた以外は、素子実施例−1と同じ方法で有機エレクトロルミネッセンス素子を作製し、評価した。得られた測定結果を表10に示す。
Figure 2020015691
1.基板
2.陽極
3.正孔注入層
4.電荷発生層
5.正孔輸送層
6.発光層
7.電子輸送層
8.電子注入層
9.陰極
51.第一正孔輸送層
52.第二正孔輸送層
71.第一電子輸送層
72.第二電子輸送層
100.有機エレクトロルミネッセンス素子

Claims (5)

  1. 式(1)〜(3)のいずれか1つで表される縮合環化合物:
    Figure 2020015691
    式中、
    は、各々独立に、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、または単結合を表し;
    は、各々独立に、
    炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、または、
    炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、を表し;
    Zは、炭素原子または窒素原子を表し;
    〜Bは、それぞれ独立して、電荷輸送性基を表し;
    k1およびk5は、それぞれ独立して、0以上3以下の整数であり;
    k2〜k4は、それぞれ独立して、0以上4以下の整数であり;
    式(1)におけるAが単結合、Aがフェニル基である場合、式(1)中のk1〜k4の少なくともいずれか1つは、1以上の整数であり;
    k1〜k5が2以上の整数である場合、複数のB〜Bは、同一であっても異なっていてもよく;
    Xは、フェニレン基、ナフチレン基、ピリジレン基、ビフェニレン基、またはテルフェニレン基を表し;
    、およびXで表される各基は、各々独立に、フッ素原子、メチル基、またはフェニル基で置換されていてもよく;
    で表される各基は、各々独立に、フッ素原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、フェニル基、トリル基、ピリジル基、メチルピリジル基、ジメチルピリジル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基、置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、置換基を有していてもよいシリル基で置換されていてもよい。
  2. 〜Bが、それぞれ独立して、
    重水素原子、
    フッ素原子、
    シアノ基、
    置換基を有していてもよい炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、
    置換基を有していてもよい炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、
    置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、
    置換基を有していてもよいシリル基、
    炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、または、
    炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基である、
    請求項1に記載の縮合環化合物。
  3. k1およびk3〜k5が、0であることを特徴とする、請求項1または2に記載の縮合環化合物。
  4. 式(4)〜(57)のいずれか1つで表される縮合環化合物であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の縮合環化合物:
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    式中、
    は、
    重水素原子、
    フッ素原子、
    シアノ基、
    置換基を有していてもよい炭素数6〜30の単環、連結、もしくは縮環の芳香族炭化水素基、
    置換基を有していてもよい炭素数4〜36の単環、連結、もしくは縮環のヘテロ芳香族基、
    置換基を有していてもよいホスフィンオキシド基、
    置換基を有していてもよいシリル基、
    炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルキル基、または、
    炭素数1〜18の直鎖もしくは分岐のアルコキシ基である。
  5. 表1−1〜表9−8に記載された縮合環化合物(AA−1)〜(YF−71)のうちのいずれか1つあることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の縮合環化合物:
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
    Figure 2020015691
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    Figure 2020015691
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    Figure 2020015691
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