JP2020125287A - Arylamine derivative, hole transport material comprising the same, and organic el element using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高い三重項エネルギーを有するアリールアミン誘導体、それよりなるホール輸送材料及びそれを用いた有機EL素子に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an arylamine derivative having a high triplet energy, a hole transport material made of the same, and an organic EL device using the same.
有機EL素子では、一対の電極間に電圧を印加することにより、陽極から正孔が、陰極から電子が、発光材料として有機化合物を含む発光層にそれぞれ注入され、注入された電子及び正孔が再結合することによって、発光性の有機化合物中に励起子が形成され、励起された有機化合物から発光を得ることができる。 In an organic EL element, by applying a voltage between a pair of electrodes, holes are injected from the anode and electrons from the cathode, respectively, into a light emitting layer containing an organic compound as a light emitting material, and the injected electrons and holes are injected. By recombination, excitons are formed in the light-emitting organic compound, and light emission can be obtained from the excited organic compound.
このような有機EL素子の課題は、発光効率の向上及び耐久性の向上にある。有機化合物が形成する励起子には、一重項励起子(ES1)及び三重項励起子(ET1)があり、一重項励起子(ES1)からの蛍光発光と、三重項励起子(ET1)からのリン光発光とがあるが、素子におけるこれらの統計的な生成比率は、ES1:ET1=1:3であり、蛍光発光を用いる有機EL素子では内部量子効率25%が限界といわれる。そのため、電子からフォトンへの変換効率(内部量子効率)を向上させるべく、三重項励起状態を発光に変換することが可能なリン光材料が開発され、その耐久性の向上を目指した開発や、リン光発光を利用した有機EL素子が報告されている。 The problems of such an organic EL element are to improve luminous efficiency and durability. Excitons formed by an organic compound include singlet excitons (E S1 ) and triplet excitons (E T1 ). Fluorescence emission from singlet excitons (E S1 ) and triplet excitons (E S1 ) There is phosphorescence emission from T1 ), but the statistical production ratio of these in the device is E S1 :E T1 =1:3, and the internal quantum efficiency of 25% is the limit in the organic EL device using fluorescence emission. It is said that. Therefore, in order to improve the conversion efficiency (internal quantum efficiency) from electrons to photons, a phosphorescent material capable of converting a triplet excited state into light emission has been developed, and development aiming at improvement of durability, An organic EL device utilizing phosphorescence has been reported.
また、熱活性化遅延蛍光(TADF)の利用も、有機EL素子の高性能化に重要である。TADF材料は、水素、炭素、窒素からなる蛍光材料でありながら、リン光材料と同様、理論上100%の励起子生成確率を実現することが可能であり、高効率化に有用である。さらにイリジウムや白金などの貴金属が不要なため、開発の低コスト化が可能である。したがって、このTADFを利用した発光材料を開発することにより、低コストでかつ、高効率の発光素子が得られると考えられる。 Further, utilization of heat activated delayed fluorescence (TADF) is also important for improving the performance of the organic EL device. Although the TADF material is a fluorescent material composed of hydrogen, carbon, and nitrogen, it can theoretically achieve 100% probability of exciton generation, like the phosphorescent material, and is useful for high efficiency. Furthermore, because no precious metals such as iridium and platinum are required, development costs can be reduced. Therefore, it is considered that by developing a light emitting material using this TADF, a low cost and high efficiency light emitting element can be obtained.
一方、TADFを利用した有機ELデバイスを高効率・長寿命化するためには、発光材料のみならず、発光材料と共に用いられるホスト材料、電子輸送材料やホール輸送材料など、様々なキャリア輸送材料も必要になる。しかしながら、例えば、代表的なホール輸送材料であるα−NPDは、耐久性は高いが、三重項エネルギーが低く(T1=2.28eV)、リン光またはTADF有機EL素子には不向きである。そのため、高い三重項エネルギーを有するワイドギャップホール輸送材料の開発が検討されている。2013年、深川らはアリールアミン誘導体の末端にジベンゾチオフェンを導入したDBTPBを開発し、緑色リン光素子でα−NPDの約1.5倍の高効率化、及び約2倍程度の長寿命化を実現した(非特許文献1)。一方、Cuiらは、遅延蛍光有機EL素子において、電子を輸送するn型ホスト(通常、化学構造中にアクセプター部を持つ)が、電子とホールのキャリアバランスを整え、再結合領域を広げ、同時に高エネルギー励起子の形成を防ぎ、長寿命化に資することを実証した(非特許文献2)。Cuiらは、このn型ホストによって、一般的なp型ホスト材料と比べて、緑色遅延蛍光素子の寿命は30倍を超え、青色遅延蛍光素子の寿命は1000倍になることから、n型ホストが安定な遅延蛍光有機EL素子の実現に適していることを報告している。 On the other hand, in order to increase the efficiency and the longevity of the organic EL device using TADF, not only the light emitting material but also various carrier transporting materials such as a host material, an electron transporting material and a hole transporting material used together with the light emitting material. You will need it. However, for example, α-NPD, which is a typical hole transport material, has high durability but low triplet energy (T 1 =2.28 eV), and is not suitable for phosphorescence or TADF organic EL devices. Therefore, development of a wide-gap hole transport material having high triplet energy is being studied. In 2013, Fukagawa et al. developed DBTPB in which dibenzothiophene was introduced at the end of arylamine derivative, and made the green phosphorescent device approximately 1.5 times more efficient than α-NPD and approximately 2 times longer in life. Has been realized (Non-Patent Document 1). On the other hand, in Cui et al., in the delayed fluorescence organic EL device, an n-type host (which usually has an acceptor part in the chemical structure) that transports electrons adjusts the carrier balance between electrons and holes, expands the recombination region, and at the same time, It was proved that formation of high-energy excitons is prevented and the life is extended (Non-Patent Document 2). According to Cui et al., the life of the green delayed fluorescent element exceeds 30 times and that of the blue delayed fluorescent element is 1000 times longer than that of a general p-type host material by using this n-type host. Is suitable for realizing a stable delayed fluorescence organic EL device.
しかしながら、深川らが報告した DBTPBの三重項エネルギー(T1)は2.37eV程度であり(非特許文献1)、Ir(ppy)3(T1=2.53eV)のような代表的な緑色リン光ドーパントや、青色リン光、または緑・青色TADFドーパントの利用には、三重項エネルギーが不十分であり、ホール輸送層と発光層の界面での励起子の消光により、効率が低下する懸念がある。また、非特許文献2は、ホール輸送材料ではなく、n型ホストの改良により長寿命化を実現したものである。ホストのみならず、ホール輸送材料の改善も行えば、更なる高効率化・長寿命化に資することができると考えられるが、従来のホール輸送材料は、耐久性と三重項エネルギー(T1)のトレードオフがあり、耐久性、高い三重項エネルギー(T1)、及びホール輸送性のすべてを併せ持つホール輸送材料の開発は依然として課題である。
よって、本発明は、耐久性、高い三重項エネルギー(T1)、及び高い移動度を併せ持つアリールアミン誘導体、並びにこれを用いたホール輸送材料及び有機EL素子を提供することを課題とする。
However, the triplet energy (T 1 ) of DBTPB reported by Fukagawa et al. is about 2.37 eV (Non-patent Document 1), and a typical green color such as Ir(ppy) 3 (T 1 =2.53 eV). The triplet energy is insufficient for the use of phosphorescent dopant, blue phosphorescent, or green/blue TADF dopant, and there is a concern that efficiency will decrease due to quenching of excitons at the interface between the hole transport layer and the light emitting layer. There is. Further, Non-Patent Document 2 realizes a longer life by improving an n-type host instead of a hole transport material. It is thought that improvement of not only the host but also the hole transport material can contribute to higher efficiency and longer life. However, the conventional hole transport material has durability and triplet energy (T 1 ). There is still a trade-off, and development of a hole transport material having all of durability, high triplet energy (T 1 ) and hole transportability is still a challenge.
Therefore, it is an object of the present invention to provide an arylamine derivative having durability, high triplet energy (T 1 ) and high mobility, and a hole transport material and an organic EL device using the arylamine derivative.
本発明は以下の事項からなる。
本発明のアリールアミン誘導体は、下記一般式(1)で示されることを特徴とする。
The arylamine derivative of the present invention is characterized by being represented by the following general formula (1).
ただし、一般式(1)中、R1〜R7は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基であり、Xが酸素原子、硫黄原子またはアルキレン基(−CR8R9−)であり(R8及びR9は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基である。)、Arが下記一般式(2)で表される置換基である。
ただし、一般式(2)中、R10〜R37は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基である。
前記一般式(1)中、Xが酸素原子または硫黄原子であることが好ましい。
前記一般式(1)中、R1〜R37が水素原子またはフェニル基であることが好ましい。
本発明のホール輸送材料は、前記アリールアミン誘導体で形成される。
本発明の有機EL素子は、前記アリールアミン誘導体を用いたものである。
However, in the general formula (2), R 10 to R 37 each independently represent a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched carbon atom having 1 to 6 carbon atoms. It is an alkoxy group or a linear or branched mono- or di-alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms.
In the general formula (1), X is preferably an oxygen atom or a sulfur atom.
In the general formula (1), R 1 to R 37 are preferably hydrogen atoms or phenyl groups.
The hole transport material of the present invention is formed of the arylamine derivative.
The organic EL device of the present invention uses the arylamine derivative.
本発明によれば、一般式(1)で表されるアリールアミン誘導体、具体的には、4つのジベンゾフラン部位を持つ対称性アリールアミン誘導体を効率良く合成することができる。前記アリールアミン誘導体からなるホール輸送材料は、高い三重項エネルギー(T1)を持つため、緑色TADF発光材料を効率良く発光させることができる。よって、本発明によれば、高効率な有機EL素子が提供することができる。 According to the present invention, an arylamine derivative represented by the general formula (1), specifically, a symmetric arylamine derivative having four dibenzofuran moieties can be efficiently synthesized. Since the hole transport material composed of the arylamine derivative has a high triplet energy (T 1 ), the green TADF light emitting material can efficiently emit light. Therefore, according to the present invention, a highly efficient organic EL element can be provided.
以下、本発明について、詳細に説明する。
[アリールアミン誘導体]
本発明のアリールアミン誘導体は、一般式(1)で示されることを特徴とする。
[Arylamine derivative]
The arylamine derivative of the present invention is characterized by being represented by the general formula (1).
直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、イソペンチル基、s−ペンチル基、3−ペンチル基、t−ペンチル基、n−ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、及び2,3−ジメチルブチル基などが挙げられる。 A straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms includes methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group. Group, neopentyl group, isopentyl group, s-pentyl group, 3-pentyl group, t-pentyl group, n-hexyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 2,2-dimethylbutyl group, and 2 , 3-dimethylbutyl group and the like.
直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基には、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペントキシ基、ネオペントキシ基、イソペントキシ基、s−ペントキシ基、3−ペントキシ基、t−ペントキシ基、n−ヘキソキシ基、2−メチルペントキシ基、3−メチルペントキシ基、2,2−ジメチルブトキシ基、及び2,3−ジメチルブトキシ基などが挙げられる。 The linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms includes methoxy group, ethoxy group, propoxy group, isopropoxy group, n-butoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, n- Pentoxy group, neopentoxy group, isopentoxy group, s-pentoxy group, 3-pentoxy group, t-pentoxy group, n-hexoxy group, 2-methylpentoxy group, 3-methylpentoxy group, 2,2-dimethylbutoxy group , And a 2,3-dimethylbutoxy group.
直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基には、メチルアミノ基、エチルアミノ基、プロピルアミノ基、イソプロピルアミノ基、n−ブチルアミノ基、イソブチルアミノ基、s−ブチルアミノ基、t−ブチルアミノ基、n−ペンチルアミノ基、ネオペンチルアミノ基、イソペンチルアミノ基、s−ペンチルアミノ基、3−ペンチルアミノ基、t−ペンチルアミノ基、n−ヘキシルアミノ基、2−メチルペンチルアミノ基、3−メチルペンチルアミノ基、2,2−ジメチルブチルアミノ基、及び2,3−ジメチルブチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジイソプロピルアミノ基、エチルメチルアミノ基、メチルプロピルアミノ基、イソプロピルメチルアミノ基、エチルプロピルアミノ基、エチルイソプロピルアミノ基、及びイソプロピルプロピルアミノ基などが挙げられる。 The linear or branched mono- or di-alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms includes methylamino group, ethylamino group, propylamino group, isopropylamino group, n-butylamino group, isobutylamino group, s. -Butylamino group, t-butylamino group, n-pentylamino group, neopentylamino group, isopentylamino group, s-pentylamino group, 3-pentylamino group, t-pentylamino group, n-hexylamino group , 2-methylpentylamino group, 3-methylpentylamino group, 2,2-dimethylbutylamino group, and 2,3-dimethylbutylamino group, dimethylamino group, diethylamino group, dipropylamino group, diisopropylamino group, Examples thereof include an ethylmethylamino group, a methylpropylamino group, an isopropylmethylamino group, an ethylpropylamino group, an ethylisopropylamino group, and an isopropylpropylamino group.
Arが下記一般式(2)で表される置換基である。
一般式(2)中、R10〜R37は、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基である。なお、一般式(2)中、二重波線は結合手の位置を表す。
直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基は、R1〜R7、R8及びR9について前記したものと同じである。
これらのうち、R1〜R7及びR10〜R37は、水素原子、メチル基またはフェニル基などが好ましく、水素原子がより好ましい。
Xは、酸素原子、硫黄原子、または、R8及びR9がメチル基またはフェニル基が好ましく、酸素原子がより好ましい。
In formula (2), R 10 to R 37 are each a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a straight chain. A chain or branched mono- or di-alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms. In general formula (2), the double wavy line represents the position of the bond.
Linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or linear or branched mono- or di-alkyl having 1 to 6 carbon atoms The amino group is the same as described above for R 1 to R 7 , R 8 and R 9 .
Of these, R 1 to R 7 and R 10 to R 37 are preferably hydrogen atoms, methyl groups or phenyl groups, and more preferably hydrogen atoms.
X is preferably an oxygen atom, a sulfur atom, or a methyl group or a phenyl group for R 8 and R 9, and more preferably an oxygen atom.
前記一般式(1)で表されるアリールアミン誘導体は、具体的には、以下の構造式で表される化合物(T4DBFHPB、TDBFBP、TDBFP、TDBFTP、TDBFSBF1又はTDBFSBF2)であることが特に好ましい。
前記アリールアミン誘導体はπ共役系が広がった構造を有する。π共役系が広がると、HOMOは上昇し、LUMOは低下する。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得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。本発明では、アリールアミン誘導体における、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をできるだけ小さくするよう分子設計することで、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し、効率の高い蛍光を取り出すことができる。よって、本発明のアリールアミン誘導体は、緑色蛍光材料として、例えば、ピーク波長514nmのリン光発光材料Ir(ppy)3を用いた緑色リン光素子に好適に用いられる。 The arylamine derivative has a structure in which a π-conjugated system is spread. As the π-conjugated system spreads, HOMO rises and LUMO falls. It is known that molecules having a π-conjugated system have a light absorption band in the visible region and most of them can function as dyes. Furthermore, the energy gap can be adjusted by appropriately adding a functional group to such a molecule to change the electronic property. In the present invention, in the arylamine derivative, molecular design is performed so as to minimize the energy gap between the singlet excited state (E S1 ) and the triplet excited state (E T1 ), so that the energy which has once been transferred to the triplet excited state is obtained. Can be returned to the singlet excited state again, and highly efficient fluorescence can be extracted. Therefore, the arylamine derivative of the present invention is suitably used for a green phosphorescent device using a phosphorescent light emitting material Ir(ppy) 3 having a peak wavelength of 514 nm as a green fluorescent material.
本発明のアリールアミン誘導体は、例えば、以下に示す方法により製造することができる。T4DBFHPBの製造方法を一例に示す。
4−ブロモジベンゾフラン(4−BrDBF)とベンゾフェノンイミンとを、Pd2(dba)3、ホスフィン配位子±BINAP及び塩基の存在下にクロスカップリングして、4DBNCPh2を合成した後、塩酸を添加して加熱還流することで4DBFNH2を合成する。得られた4DBFNH2と4−BrDBFとを再び同じ方法でクロスカップリングして、B4DBFNHを得る。さらに、B4DBFNHと、ジブロモヘキサフェニルベンゼンとを同じクロスカップリング反応を行うことにより、T4DBFHPBを高収率で得る。
なお、本発明のアリールアミン誘導体は、前記の方法に限られず、種々の公知の方法で製造することができる。
4-Bromodibenzofuran (4-BrDBF) and benzophenoneimine are cross-coupled in the presence of Pd 2 (dba) 3 , a phosphine ligand ± BINAP and a base to synthesize 4DBNCPh 2 , and then hydrochloric acid is added. Then, 4DBFNH 2 is synthesized by heating and refluxing. The obtained 4DBFNH 2 and 4-BrDBF are cross-coupled again in the same manner to obtain B4DBFNH. Further, B4DBFNH and dibromohexaphenylbenzene are subjected to the same cross-coupling reaction to obtain T4DBFHPB in high yield.
The arylamine derivative of the present invention is not limited to the above method and can be produced by various known methods.
[ホール輸送材料、有機EL素子]
本発明のホール輸送材料、及び有機EL素子は、上記アリールアミン誘導体を用いたものである。
上記有機EL素子は、電極間に有機層を一層又は二層以上積層した構造であり、例えば、(i)電極2/ホール輸送層4/発光層5/電子輸送層7/電極8、又は(ii)電極2/ホール輸送層4/発光層5/電子輸送層7/電子注入層/電極8がこの順に積層した構造を有する。図6は、実施例の有機EL素子の層構造を示すものであり、基板1上に電極2を成膜し、その上にホール注入輸送層3、ホール輸送層4、発光層5、正孔阻止層6、電子輸送層6、及び電極8がこの順に積層した構造を示している。なお、有機層とは、電極以外の層、すなわち、ホール注入輸送層、ホール輸送層、発光層、正孔阻止層、及び電子輸送層等を指す。
[Hole transport materials, organic EL devices]
The hole transport material and the organic EL device of the present invention use the above arylamine derivative.
The organic EL element has a structure in which one or more organic layers are laminated between electrodes, and for example, (i) electrode 2/hole transport layer 4/light emitting layer 5/electron transport layer 7/electrode 8 or ( ii) It has a structure in which the electrode 2, the hole transport layer 4, the light emitting layer 5, the electron transport layer 7, the electron injection layer, and the electrode 8 are laminated in this order. FIG. 6 shows a layer structure of the organic EL device of the example, in which an electrode 2 is formed on a substrate 1, and a hole injecting and transporting layer 3, a hole transporting layer 4, a light emitting layer 5, and a hole are formed on the electrode 2. The structure in which the blocking layer 6, the electron transport layer 6, and the electrode 8 are laminated in this order is shown. The organic layer refers to layers other than the electrodes, that is, a hole injecting and transporting layer, a hole transporting layer, a light emitting layer, a hole blocking layer, an electron transporting layer, and the like.
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。 As the substrate 1, a transparent and smooth substrate having a total light transmittance of at least 70% or more is used. Specifically, it is a flexible transparent substrate such as a glass substrate having a thickness of several μm or a special transparent substrate. Plastic or the like is used.
基板1上に形成される、電極2、ホール注入輸送層3、ホール輸送層4、発光層5、正孔阻止層6、電子輸送層7、電極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、電極2、8は100nm程度、発光層5を含む他の有機層は50nm未満である。 The thin films formed on the substrate 1, such as the electrode 2, the hole injecting and transporting layer 3, the hole transporting layer 4, the light emitting layer 5, the hole blocking layer 6, the electron transporting layer 7 and the electrode 8, are formed by a vacuum deposition method or a coating method. Stacked. When the vacuum vapor deposition method is used, the vapor deposition is usually heated in an atmosphere reduced to 10 −3 Pa or less. The film thickness of each layer varies depending on the type of layer and the material used, but is usually about 100 nm for the electrodes 2 and 8 and less than 50 nm for the other organic layers including the light emitting layer 5.
電極2は、通常は陽極であり、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、陽極から発光した光を透過させるため、酸化インジウムスズ(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。陽極の膜厚は、通常10〜200nmである。 The electrode 2 is usually an anode, has a large work function, and has a total light transmittance of usually 80% or more. Specifically, in order to transmit light emitted from the anode, transparent conductive ceramics such as indium tin oxide (ITO) and ZnO, transparent conductive polymers such as PEDOT/PSS and polyaniline, and other transparent conductive materials are used. Used. The film thickness of the anode is usually 10 to 200 nm.
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、発光材料と共にホスト化合物を併用することが好ましい。発光材料には、例えば、リン光発光材料であるトリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(Ir(ppy)3)、ビス[2−(4,6−ジフルオロフェニル)ピリジナト−C2,N](ピコリナト)イリジウム(III)(FIrpic)、トリス[1−フェニルイソキノリン−C2,N]イリジウム(III)(Ir(piq)3)、及び熱活性化遅延蛍光材料である(4s,6s)−2,4,5,6−テトラ(9H−カルバゾール−9−イル)イソフタロニトリル(4CzIPN)、2,3,4,5,6−ペンタキス−(3,6−ジ−t−ブチル−9H−カルバゾリル−9−イル)ベンゾニトリル(5TCzBN)、10,10’−(4,4’−スルホニルビス(4,1−フェニレン))ビス(9,9−ジメチル−9,10−ジヒドロアクリジン))(DMAC−DPS)等が挙げられる。ホスト化合物には、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)、3,6−ビス(ジフェニルホルホリル)−9−フェニルカルバゾール(PO9)、4,4’−ビス(N−カルバゾリル)−1,1’−ビフェニル(CBP)、3,3’−ビス(N−カルバゾリル)−1,1’−ビフェニル(mCBP)、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。 In the light emitting layer 5, it is preferable to use a host compound together with a light emitting material, as in the case of other light emitting layers used in an organic EL device. Examples of the light emitting material include tris(2-phenylpyridinato)iridium(III)(Ir(ppy) 3 ) and bis[2-(4,6-difluorophenyl)pyridinato-C2, which are phosphorescent materials. N](picolinato)iridium(III)(FIrpic), tris[1-phenylisoquinoline-C2,N]iridium(III)(Ir(piq) 3 ), and thermally activated delayed fluorescent materials (4s, 6s). -2,4,5,6-Tetra(9H-carbazol-9-yl)isophthalonitrile (4CzIPN), 2,3,4,5,6-pentakis-(3,6-di-t-butyl-9H -Carbazolyl-9-yl)benzonitrile (5TCzBN),10,10'-(4,4'-sulfonylbis(4,1-phenylene))bis(9,9-dimethyl-9,10-dihydroacridine)) (DMAC-DPS) and the like. Examples of the host compound include bis[2-(diphenylphosphino)phenyl]ether oxide (DPEPO), 3,6-bis(diphenylphophoryl)-9-phenylcarbazole (PO9), and 4,4′-bis. (N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl (CBP), 3,3′-bis(N-carbazolyl)-1,1′-biphenyl (mCBP), tris(4-carbazoyl-9-ylphenyl)amine (TCTA), 2,8-bis(diphenylphosphoryl)dibenzothiophene (PPT), adamantane anthracene (Ad-Ant), rubrene, and 2,2′-bi(9,10-diphenylanthracene) (TPBA) Can be mentioned.
陽極から正孔を効率良く発光層に輸送するために陽極と発光層5の間に、ホール注入輸送層3や、ホール輸送層4が設けられる。
ホール注入輸送層3を構成するホール注入輸送材料には、例えば、(ポリ(アリーレンエーテルケトン)含有トリフェニルアミン(KLHIP:PPBI)、ヘキサアザトリフェニレンカルボニトリル(HATCN)、PEDOT:PSS等が挙げられる。ホール注入輸送層3は、有機EL素子の駆動電圧を下げる効果を発揮する。ホール注入輸送層3の膜厚は、通常1〜20nmである。
A hole injecting and transporting layer 3 and a hole transporting layer 4 are provided between the anode and the light emitting layer 5 in order to efficiently transport holes from the anode to the light emitting layer.
Examples of the hole injecting/transporting material forming the hole injecting/transporting layer 3 include (poly(arylene ether ketone)-containing triphenylamine (KLHIP:PPBI), hexaazatriphenylenecarbonitrile (HATCN), and PEDOT:PSS. The hole injecting and transporting layer 3 has an effect of lowering the driving voltage of the organic EL element, and the film thickness of the hole injecting and transporting layer 3 is usually 1 to 20 nm.
ホール輸送層4は、陽極(電極2)と発光層5の間に設けられ、陽極から正孔を効率良く発光層に輸送するための層である。ホール輸送材料には、イオン化ポテンシャルが小さいもの、すなわち、HOMOから電子が励起されやすく、ホールが生成されやすいものが用いられ、具体的には、本発明のアリールアミン誘導体が用いられる。その他、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−アルト−N−(4−ブチルフェニル)ジフェニルアミン)(TFB)、4,4’−シクロヘキシリデンビス[N,N−ビス(4−メチルフェニル)ベンゼンアミン](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(NPD)、4,4’,4’’−トリ−9−カルバゾリルトリフェニルアミン(TCTA)および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)などを併用してもよい。 The hole transport layer 4 is provided between the anode (electrode 2) and the light emitting layer 5 and is a layer for efficiently transporting holes from the anode to the light emitting layer. As the hole transport material, a material having a low ionization potential, that is, a material in which electrons are easily excited from HOMO and holes are easily generated, is used. Specifically, the arylamine derivative of the present invention is used. In addition, poly(9,9-dioctylfluorene-alto-N-(4-butylphenyl)diphenylamine) (TFB), 4,4'-cyclohexylidenebis[N,N-bis(4-methylphenyl)benzenamine ] (TAPC), N,N'-diphenyl-N,N'-di(m-tolyl)benzidine (TPD), N,N'-di(1-naphthyl)-N,N'-diphenylbenzidine (NPD) , 4,4′,4″-tri-9-carbazolyltriphenylamine (TCTA) and 4,4′,4″-tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine) in combination. May be.
電極8は通常、陰極である。陰極から電子を効率良く発光層5に輸送するために、電極8と発光層5の間に、正孔阻止層6や電子輸送層7が設けられる。電子輸送層7を形成する電子輸送材料には、例えば、1,4−ビス(1,10−フェナントロリン−2−イル)ベンゼン(DPB)、8−ヒドロキシキノリノラトリチウム(Liq)、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)、1,3,5−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)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−t−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(TAZ)等が挙げられる。これらのうち、TPBi及びTAZは、正孔阻止性に優れた電子輸送材料である。正孔阻止材料にはジベンゾチオフェン−トリアジン(DBT−TRZ)等が挙げられる。正孔阻止層6及び電子輸送層7の膜厚は、目的の設計に応じて適宜変更することができるが、通常3〜50nmである。 The electrode 8 is usually the cathode. In order to efficiently transport electrons from the cathode to the light emitting layer 5, a hole blocking layer 6 and an electron transport layer 7 are provided between the electrode 8 and the light emitting layer 5. Examples of the electron transport material forming the electron transport layer 7 include 1,4-bis(1,10-phenanthrolin-2-yl)benzene (DPB), 8-hydroxyquinolinolatolithium (Liq), 4,6. -Bis(3,5-di(pyridin-3-yl)phenyl)-2-methylpyrimidine (B3PymPm), 4,6-bis(3,5-di(pyridin-4-yl)phenyl)-2-phenyl Pyrimidine (B4PyPPm), 2-(4-biphenylyl)-5-(pt-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole (tBu-PBD), 1,3-bis[5-(4- t-Butylphenyl)-2-[1,3,4]oxadiazolyl]benzene (OXD-7), 3-(biphenyl-4-yl)-5-(4-t-butylphenyl)-4-phenyl-4H. -1,2,4-triazole (TAZ), bathocuproine (BCP), 1,3,5-tris(1-phenyl-1H-benzimidazol-2-yl)benzene (TPBi), 3-(4-biphenylyl) -4-Phenyl-5-(4-t-butylphenyl)-1,2,4-triazole (TAZ) and the like can be mentioned. Among these, TPBi and TAZ are electron transport materials having excellent hole blocking properties. Examples of the hole blocking material include dibenzothiophene-triazine (DBT-TRZ). The thicknesses of the hole blocking layer 6 and the electron transport layer 7 can be appropriately changed depending on the intended design, but are usually 3 to 50 nm.
電極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。 The electrode 8 has a low work function (4 eV or less) and is chemically stable. Specifically, a cathode material such as Al, a MgAg alloy, or an alloy of Al and an alkali metal such as AlLi or AlCa is used. These cathode materials are formed by, for example, a resistance heating vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, a sputtering method, or an ion plating method. The thickness of the cathode is usually 10 nm to 1 μm, preferably 50 to 500 nm.
その他、正孔阻止層6、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。 In addition, layers such as the hole blocking layer 6, the electron blocking layer, and the exciton blocking layer are further formed as needed.
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。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
〔アリールアミン誘導体の合成〕
合成物の同定に用いた機器及び測定条件は以下のとおりである。
(1)1H核磁気共鳴法(NMR)
日本電子(株)製、400MHz、JNM−EX270FT−NMR
(2)13C核磁気共鳴法(NMR)
日本電子(株)製、100MHz、JNM−EX270FT−NMR
(3)質量分析法(MS)
日本電子(株)製、JMS−K9[卓上 GCQMS]
(4)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 arylamine derivative]
The equipment and measurement conditions used for identifying the compound are as follows.
(1) 1 H nuclear magnetic resonance method (NMR)
JEOL Ltd., 400MHz, JNM-EX270FT-NMR
(2) 13 C nuclear magnetic resonance method (NMR)
JEOL Ltd., 100MHz, JNM-EX270FT-NMR
(3) Mass spectrometry (MS)
JMS-K9 [desktop GCQMS] manufactured by JEOL Ltd.
(4) Elemental analyzer Perkin Elmer 2400II CHNS/O analyzer Measurement mode: CHN mode
[実施例1]T4DBFHPBの合成
(i)4DBFNCPh2 の合成
25mlの三ツ口フラスコに4−BrDBF 2.47g(10mmol)、ベンゾフェノンイミン1.68ml(10mmol)、t−BuONa2.5mg(2.6mmol)、乾燥トルエン50mlを加え、N2 バブリングを1時間行った。その後、Pd2(dba)3 370mg(0.4mmol)と±BINAP 560mg(0.9mmol)を加えて90℃で窒素下に攪拌を行った。TLCで原料の消費を確認後、室温に冷却し、その後、シリカゲルを充填したガラスフィルターでろ過し、濃縮、減圧乾燥にて目的物を得た。
収量 3.39g,収率98%
MS:[M+]=348.1 m/z
To a 25 ml three-necked flask, 2.47 g (10 mmol) of 4-BrDBF, 1.68 ml (10 mmol) of benzophenone imine, 2.5 mg (2.6 mmol) of t-BuONa, and 50 ml of dry toluene were added, and N 2 bubbling was performed for 1 hour. Then, 370 mg (0.4 mmol) of Pd 2 (dba) 3 and 560 mg (0.9 mmol) of ±BINAP were added, and the mixture was stirred at 90° C. under nitrogen. After confirming consumption of the raw materials by TLC, the mixture was cooled to room temperature, then filtered through a glass filter filled with silica gel, concentrated and dried under reduced pressure to obtain the desired product.
Yield 3.39g, yield 98%
MS: [M + ]=348.1 m/z
(ii)4DBFNH2 の合成
収量 1.62g,収率88%
MS:[M+]=181.7m/z
(Ii) Synthesis of 4DBFNH 2
Yield 1.62g, 88% yield
MS: [M+]=181.7 m/z
(iii)B4DBFNHの合成
収量0.57g,収率81%
MS:[M+]=350.1 m/z
(Iii) Synthesis of B4DBFNH
Yield 0.57g, 81%
MS: [M + ]=350.1 m/z
(iv)T4DBFHPBの合成
1HNMR(400MHz,CDCl3)δ=7.90(d,J=7.8Hz,4H),7.66(dd,J=7.5,1.1Hz,4H),7.35−7.39(m,4H),7.27−7.31(m,8H),7.15 (t,J = 7.8 Hz,4H),6.84−6.97(m,24H),6.67−6.70(m,4H),6.57(dd,J=6.6,2.1Hz,4H);
13CNMR(100MHz,CDCl3)δ=156.06,149.95,143.95,140.93,140.50,140.28,135.48,132.08,131.90,131.71,126.98,126.78,125.87,125.24,124.40,123.36,123.25,122.71,120.72,120.60,116.07,112.25,77.48,77.16,76.84ppm;
MS:m/z1230[M]+;
Elemental analysis(%) calcdfor C90H56N2O4:C87.92,H 4.59,N 2.28;found:C87.84,H4.58,N2.30.
(Iv) Synthesis of T4DBFHPB
1 HNMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ=7.90 (d, J=7.8 Hz, 4 H), 7.66 (dd, J=7.5, 1.1 Hz, 4 H), 7.35-7. 39 (m, 4H), 7.27-7.31 (m, 8H), 7.15 (t, J = 7.8 Hz, 4H), 6.84-6.97 (m, 24H), 6 .67-6.70 (m, 4H), 6.57 (dd, J=6.6, 2.1 Hz, 4H);
13 CNMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ=156.06, 149.95, 143.95, 140.93, 140.50, 140.28, 135.48, 132.08, 131.90, 131.71, 126.98, 126.78, 125.87, 125.24, 124.40, 123.36, 123.25, 122.71, 120.72, 120.60, 116.07, 112.25, 77. 48, 77.16, 76.84 ppm;
MS: m/z 1230 [M] + ;
Elemental analysis (%) calcdfor C 90 H 56 N 2 O 4 :C87.92, H 4.59, N 2.28; found: C87.84, H4.58, N2.30.
[実施例2]TDBFBPの合成
1H−NMR(400MHz,CDCl3)δ=7.92(dd,J=8.0,1.1Hz,4H),7.71(dd,J=7.3,1.4Hz,4H),7.38−7.32(m,4H),7.31(s,4H),7.30−7.27(m,4H),7.24(dd,J=8.2,1.4Hz,4H),7.19(t,J=7.8Hz,4H),7.16−7.09(m,4H),7.02(d,J=7.8Hz,2H),6.83(dd,J=7.5,2.1Hz,2H);
13C−NMR(100MHz,CDCl3)δ=156.02,150.55,147.08,141.94,131.18,129.01,127.03,126.01,124.33,123.45,122.62,120.57,119.05,116.80,112.11,30.95;
MS:m/z 849.7[M]+
[Example 2] Synthesis of TDBFBP
1 H-NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ=7.92 (dd, J=8.0, 1.1 Hz, 4 H), 7.71 (dd, J=7.3, 1.4 Hz, 4 H), 7.38-7.32 (m, 4H), 7.31 (s, 4H), 7.30-7.27 (m, 4H), 7.24 (dd, J=8.2, 1.4Hz) , 4H), 7.19(t, J=7.8Hz, 4H), 7.16-7.09(m, 4H), 7.02(d, J=7.8Hz, 2H), 6.83. (Dd, J=7.5, 2.1 Hz, 2H);
13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ=156.02, 150.55, 147.08, 141.94, 131.18, 129.01, 127.03, 126.01, 124.33, 123. 45, 122.62, 120.57, 119.05, 116.80, 112.11, 30.95;
MS: m/z 849.7 [M] +
[実施例3]TDBFPの合成
1H−NMR(600MHz,CDCl3)δ=7.90(d,J=7.6Hz,4H),7.60−7.56(m,4H),7.41−7.35(m,8H),7.34−7.29(m,4H),7.14(d,J=6.9Hz,4H),7.06(t,J=7.9Hz,1H),6.84(t,J=7.6Hz,4H),6.71(t,J=2.4Hz,1H),6.60(dd,J=7.9,2.4Hz,2H);
13C−NMR(100MHz,CDCl3)δ=156.04,150.35,147.38,131.15,129.32,126.97,125.77,124.21,123.13,122.59,120.52,116.43,114.30,113.13,112.03
MS:m/z 773.5[M]+
[Example 3] Synthesis of TDBFP
1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ=7.90 (d, J=7.6 Hz, 4 H), 7.60-7.56 (m, 4 H), 7.41-7.35 (m, 8H), 7.34-7.29 (m, 4H), 7.14 (d, J=6.9Hz, 4H), 7.06 (t, J=7.9Hz, 1H), 6.84( t, J=7.6 Hz, 4H), 6.71 (t, J=2.4 Hz, 1H), 6.60 (dd, J=7.9, 2.4 Hz, 2H);
13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ=156.04, 150.35, 147.38, 131.15, 129.32, 126.97, 125.77, 124.21, 123.13, 122. 59, 120.52, 116.43, 114.30, 113.13, 112.03
MS: m/z 773.5 [M] +
[実施例4]TDBFTPの合成
1H−NMR(600MHz,CDCl3)δ=7.95(d,J=7.6Hz,0H),7.76(d,J=7.6Hz,0H),7.53(s,0H),7.39−7.32(m,1H),7.32−7.27(m,1H),7.25−7.16(m,1H),7.06(d,J=7.6Hz,0H),6.89(dd,J=8.3,2.1Hz,0H)
Example 4 Synthesis of TDBFTP
1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ=7.95 (d, J=7.6 Hz, 0 H), 7.76 (d, J=7.6 Hz, 0 H), 7.53 (s, 0 H) , 7.39-7.32 (m, 1H), 7.32-7.27 (m, 1H), 7.25-7.16 (m, 1H), 7.06 (d, J=7. 6Hz, 0H), 6.89 (dd, J=8.3, 2.1Hz, 0H)
[実施例5]TDBFSBF1の合成
1H−NMR(600MHz,DMSO−D6)δ8.07(d,J=7.6Hz,4H),7.85(d,J=7.6Hz,4H),7.77(d,J=8.3Hz,2H),7.49−7.43(m,6H),7.41(d,J=8.3Hz,4H),7.37(t,J=6.9Hz,4H),7.21(t,J=7.9Hz,4H),7.00(d,J=7.6Hz,4H),6.92−6.85(m,4H),6.65(d,J=7.6Hz,2H),6.59(t,J=7.6Hz,2H),5.94(d,J=2.1Hz,2H)
MS:m/z 849.7[M]+
Example 5 Synthesis of TDBFSBF1
1 H-NMR (600 MHz, DMSO-D6) δ 8.07 (d, J=7.6 Hz, 4 H), 7.85 (d, J=7.6 Hz, 4 H), 7.77 (d, J=8). .3 Hz, 2 H), 7.49-7.43 (m, 6 H), 7.41 (d, J=8.3 Hz, 4 H), 7.37 (t, J=6.9 Hz, 4 H), 7 .21 (t, J=7.9 Hz, 4H), 7.00 (d, J=7.6 Hz, 4H), 6.92-6.85 (m, 4H), 6.65 (d, J= 7.6 Hz, 2 H), 6.59 (t, J=7.6 Hz, 2 H), 5.94 (d, J=2.1 Hz, 2 H)
MS: m/z 849.7 [M] +
[実施例6]TDBFSBF2の合成
1H−NMR(600MHz,CDCl3)δ=7.87(d,J=7.6Hz,4H),7.66(d,J=7.6Hz,4H),7.51(dd,J=10.7,7.9Hz,4H),7.30(dd,J=7.6,1.4Hz,3H),7.28(d,J=1.4Hz,2H),7.27(d,J=1.4Hz,2H),7.25(s,1H),7.21(d,J=8.3Hz,4H),7.16(t,J=7.6Hz,4H),7.06(qd,J=6.9,1.7Hz,6H),6.93(dd,J=8.3,2.1Hz,2H),6.70−6.66(m,2H),6.61(d,J=7.6Hz,2H),6.57(d,J=2.1Hz,2H);
13C−NMR(100MHz,CDCl3)δ=155.89,149.74,148.86,146.58,141.16,136.50,131.48,127.15,126.89,126.60,125.93,124.13,123.55,123.23,122.52,121.50,120.40,120.22,119.09,117.59,116.10,112.08,65.89
Example 6 Synthesis of TDBFSBF2
1 H-NMR (600 MHz, CDCl 3 ) δ=7.87 (d, J=7.6 Hz, 4 H), 7.66 (d, J=7.6 Hz, 4 H), 7.51 (dd, J= 10.7, 7.9 Hz, 4H), 7.30 (dd, J=7.6, 1.4 Hz, 3H), 7.28 (d, J=1.4 Hz, 2H), 7.27 (d , J=1.4 Hz, 2 H), 7.25 (s, 1 H), 7.21 (d, J=8.3 Hz, 4 H), 7.16 (t, J=7.6 Hz, 4 H), 7 0.06 (qd, J=6.9, 1.7 Hz, 6H), 6.93 (dd, J=8.3, 2.1 Hz, 2H), 6.70-6.66 (m, 2H), 6.61 (d, J=7.6 Hz, 2H), 6.57 (d, J=2.1 Hz, 2H);
13 C-NMR (100 MHz, CDCl 3 ) δ=155.89, 149.74, 148.86, 146.58, 141.16, 136.50, 131.48, 127.15, 126.89, 126. 60, 125.93, 124.13, 123.55, 123.23, 122.52, 121.50, 120.40, 120.22, 119.09, 117.59, 116.10, 112.08, 65.89
〔アリールアミン誘導体の評価〕
[分子軌道計算]
実施例1で得られたT4DBFHPBの最高被占軌道(HOMO)、最低空軌道(LUMO)、最低三重項励起状態(T1)をDFT計算(Gaussian03W, B3LYP/6-311+G(d,p)//6-311G) にて見積もった。結果を表1に示す。
[Molecular orbital calculation]
The highest occupied molecular orbital (HOMO), the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO), and the lowest triplet excited state (T 1 ) of T4DBFHPB obtained in Example 1 were DFT calculated (Gaussian03W, B3LYP/6-311+G(d,p) )//6-311G). The results are shown in Table 1.
[熱物性]
(i)ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tc)、融点(Tm)
昇華精製したT4DBFHPBをアルミニウムパンに封入し、示差走査熱量計((株)パーキンエルマージャパン製;DSCDTA)を用いて窒素ガス中で昇温速度10℃/minでガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tc)、融点(Tm)を測定した。
(ii)分解点(Td5)
昇華精製した実施例1〜3、5、6のT4DBFHPB、TDBFBP、TDBFP、TDBFSBF1及びTDBFSBF2をアルミニウムパンに載せ、示差熱重量計((株)パーキンエルマージャパン製;TGAダイアモンド)を用いて、窒素ガス中で昇温速度10℃/minで5%重量減衰温度(Td5)を測定した。
結果を表2に示す。表2中、「−」は未測定であることを表す。
(I) Glass transition temperature (T g ), crystallization temperature (T c ), melting point (T m ).
Sublimation-purified T4DBFHPB was sealed in an aluminum pan, and a glass transition temperature (T g ) at a temperature rising rate of 10°C/min in nitrogen gas using a differential scanning calorimeter (manufactured by Perkin Elmer Japan; DSCDTA) and crystals. The crystallization temperature (Tc) and melting point ( Tm ) were measured.
(Ii) Decomposition point (T d5 ).
Sublimation-purified T4DBFHPB, TDBBFBP, TDBFPBF, TDBFSBF1 and TDBFSBF2 of Examples 1 to 5 and 6 were placed on an aluminum pan, and a differential thermogravimetric analyzer (manufactured by Perkin Elmer Japan Co., Ltd.; TGA Diamond) was used for nitrogen gas. The 5% weight decay temperature (T d5 ) was measured at a heating rate of 10° C./min.
The results are shown in Table 2. In Table 2, "-" indicates that it was not measured.
[光学特性]
光学特性評価に用いた機器及び測定条件は以下のとおりである。
(1)紫外・可視(UV−vis)分光光度計
(株)島津製作所製 UV−3150
測定条件;スキャンスピード 中速、測定範囲 200〜800nm サンプリングピッチ 0.5nm、スリット幅 0.5nm
(2)フォトルミネッセンス(PL)測定装置
(株)堀場製作所製Fluoro MAX−2
常温(300K)及び低温(5K)において、PLスペクトル、及び、ストリークカメラ(浜松ホトニクス(株)製C4334)を用いた時間分解PLスペクトル(PL過渡スペクトル)を測定した。
(3)光電子収量分光(PYS)装置
住友重機械工業(株)製イオン化ポテンシャル測定装置
イオン化ポテンシャル測定装置を用いて、真空中でイオン化ポテンシャル(Ip)の測定を行った。
電子親和力(Ea)は、UV−vis吸収スペクトルの吸収端よりエネルギーギャップ(Eg)を見積もることによって算出した。
[optical properties]
The equipment and measurement conditions used for optical property evaluation are as follows.
(1) Ultraviolet/visible (UV-vis) spectrophotometer UV-3150 manufactured by Shimadzu Corporation
Measurement conditions; scan speed medium speed, measurement range 200 to 800 nm, sampling pitch 0.5 nm, slit width 0.5 nm
(2) Photoluminescence (PL) measuring device Fluoro MAX-2 manufactured by Horiba Ltd.
A PL spectrum and a time-resolved PL spectrum (PL transient spectrum) using a streak camera (C4334 manufactured by Hamamatsu Photonics KK) were measured at room temperature (300 K) and low temperature (5 K).
(3) Photoelectron yield spectroscopy (PYS) device Sumitomo Heavy Industries, Ltd. ionization potential measuring device The ionization potential (Ip) was measured in vacuum using the ionization potential measuring device.
The electron affinity (E a ) was calculated by estimating the energy gap (E g ) from the absorption edge of the UV-vis absorption spectrum.
実施例1で得られたT4DBFHPB及び実施例2で得られたTDBFBPについて、PYS(図2a、図12d)、UV−vis吸収スペクトル(図2b、図12a)、PLスペクトル(図2c、図12b)、低温リン光スペクトル(図2e、図12c)の測定結果に基づき、イオン化ポテンシャル(Ip)、バンドギャップエネルギー(Eg)、電子親和力(Ea)、励起子エネルギー(ET)、PLスペクトルの吸収極大(λPL)を求めた。結果を表3に示す。 Regarding T4DBFHPB obtained in Example 1 and TDBFBP obtained in Example 2, PYS (Fig. 2a, Fig. 12d), UV-vis absorption spectrum (Fig. 2b, Fig. 12a), PL spectrum (Fig. 2c, Fig. 12b). , Low temperature phosphorescence spectrum (FIG. 2e, FIG. 12c), based on the measurement results, ionization potential (I p ), band gap energy (E g ), electron affinity (E a ), exciton energy (E T ), PL spectrum The absorption maximum (λ PL ) of was determined. The results are shown in Table 3.
[ホール輸送性]
Time−of−Flight(TOF)法により、T4DBFHPBのホール移動度を測定した(図2d、2f)。TOF法の測定系と移動度の式を図5に示す。TOF法では、サンプル薄膜の両電極間に電圧を印加し、400ps程度の短パルスレーザー光を照射することでITO近傍の光吸収領域でフォトキャリアを発生させる。その発生したフォトキャリアのドリフトする時間を測定することで移動度を算出することができる。ドリフト移動度(μ)は、電界強度(E)と測定によって得られた走行時間(ttr)を乗算し、膜厚で除算することで求められる。
下記のサンプルを作製して測定を行った。サンプル膜厚は光吸収領域に対し十分にキャリアが移動するための走行距離を取るために、1〜10μm程度まで厚くした。測定は298K及び1.0atmで行った。
ITO(130nm厚)/T4DBFHPB(5.58μm厚)/Al
測定の結果、T4DBFHPBは、電界強度1.5×105〜5.1×105 Vcm1で9.8×10-3〜1.0×10-2 Vcm-1s-1のホール移動度を示した。この結果は、有機ELに用いられるホール輸送材料の中でも特に高い移動度であり、T4DBFHPBは極めて高いホール輸送性を有することを示唆する。
[Hole transportability]
The hole mobility of T4DBFHPB was measured by the Time-of-Flight (TOF) method (FIGS. 2d and 2f). The TOF method measurement system and mobility equation are shown in FIG. In the TOF method, a voltage is applied between both electrodes of the sample thin film, and a short pulse laser beam of about 400 ps is applied to generate photocarriers in the light absorption region near ITO. The mobility can be calculated by measuring the time that the photo carrier drifts. The drift mobility (μ) is obtained by multiplying the electric field intensity (E) by the transit time (t tr ) obtained by the measurement and dividing by the film thickness.
The following samples were prepared and measured. The sample film thickness was increased to about 1 to 10 μm in order to provide a traveling distance for carriers to move sufficiently with respect to the light absorption region. The measurement was performed at 298 K and 1.0 atm.
ITO (130 nm thickness)/T4DBFHPB (5.58 μm thickness)/Al
As a result of the measurement, T4DBFHPB has a hole mobility of 9.8×10 −3 to 1.0×10 −2 Vcm −1 s −1 at an electric field strength of 1.5×10 5 to 5.1×10 5 Vcm 1. showed that. This result indicates that T4DBFHPB has a particularly high mobility among the hole transport materials used for organic EL, and suggests that T4DBFHPB has an extremely high hole transport property.
〔緑色TADF素子の作製及び評価〕
有機EL素子の発光特性の評価に用いた機器は以下のとおりである。
装置;(株)浜松ホトニクス製 PHOTONIC MULTI−CHANNEL ANALYZER PMA−1
[Production and Evaluation of Green TADF Element]
The equipment used for the evaluation of the light emitting characteristics of the organic EL element is as follows.
Device: PHOTONIC MULTI-CHANNEL ANALYZER PMA-1 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.
素子の概略断面図を図6に示す。使用した材料を以下に示す。
<緑色TADF素子の作製>
以下の構造を有する緑色TADF素子を作製した。なお、HTLはホール輸送層を表し、かっこ内は膜厚(nm)を表す。
以下の構造で緑色TADF素子を作製した。
ITO(100)/トリフェニルアミン含有ポリマー:PPBI(20)/
NPD(10)/HTL(10)/mCBP:15wt%4CzIPN(30)/DBT−TRZ(10)/DPB:20wt%Liq(40)/Libpp(1)/Al
HTLはDBTPBまたはT4DBFHPBである。
緑色TADF素子の初期特性を表4及び図3(a)〜(d)に示す。
A green TADF element having the following structure was produced. In addition, HTL represents a hole transport layer, and the thickness in parentheses represents a film thickness (nm).
A green TADF element was manufactured with the following structure.
ITO (100)/triphenylamine-containing polymer: PPBI (20)/
NPD(10)/HTL(10)/mCBP: 15 wt% 4CzIPN(30)/DBT-TRZ(10)/DPB: 20 wt% Liq(40)/Libpp(1)/Al
HTL is DBTPB or T4DBFHPB.
The initial characteristics of the green TADF element are shown in Table 4 and FIGS. 3(a) to 3(d).
T4DBFHPBはDBTPBに比べて、大幅に低電圧化及び高効率化することがわかった。この理由として、T4DBFHPBは十分に高いET(2.8eV)を有することで励起子の効果的な閉じ込めができること、またホール輸送性に優れることでキャリアバランスが良好になることが考えられる。 It was found that the voltage of T4DBFHPB was significantly lower and the efficiency thereof was higher than that of DBTPB. The reason for this is that T4DBFHPB has a sufficiently high E T (2.8 eV) so that excitons can be effectively confined, and that hole transportability is excellent and carrier balance is improved.
<ドープ濃度最適化素子の作製>
以下の構造を有する緑色TADF素子を作製した。HTLはホール輸送層を表し、かっこ内は膜厚(nm)を表す。
以下の構造で緑色TADF素子を作製した。
ITO(100)/トリフェニルアミン含有ポリマー:PPBI(20)/NPD(10)/T4DBFHPB(10)/mCBP:xwt%4CzIPN(30)/DBT−TRZ(10)/DPB:20wt%Liq(40)/Libpp(1)/Al
x=10、15または20wt%
素子特性の結果を表5及び図4(a)〜(f)に示す。
<Fabrication of dope concentration optimization device>
A green TADF element having the following structure was produced. HTL represents the hole transport layer, and the thickness in parentheses represents the film thickness (nm).
A green TADF element was manufactured with the following structure.
ITO(100)/triphenylamine-containing polymer: PPBI(20)/NPD(10)/T4DBFHPB(10)/mCBP:xwt%4CzIPN(30)/DBT-TRZ(10)/DPB:20wt%Liq(40) /Libpp(1)/Al
x=10, 15 or 20 wt%
The results of device characteristics are shown in Table 5 and FIGS. 4(a) to 4(f).
(2)緑色TADF素子
以下の構造を有する緑色TADF素子を作製した。HTLはホール輸送層を表し、かっこ内は膜厚(nm)を表す。
ITO(100)/PTPD1:PPBI(20)/NPD(10)/T4DBFHPB(10)/mCBP:x wt% 4CzIPN(30)/DBT−TRZ(10)/DPB:20wt%Liq(40)/Libpp(1)/Al(100)
x=10、15または20wt%
素子特性の結果を表6及び図13(a)〜(f)に示す。
(2) Green TADF element A green TADF element having the following structure was produced. HTL represents the hole transport layer, and the thickness in parentheses represents the film thickness (nm).
ITO(100)/PTPD1:PPBI(20)/NPD(10)/T4DBFHPB(10)/mCBP: x wt% 4CzIPN(30)/DBT-TRZ(10)/DPB: 20 wt% Liq(40)/Libbpp( 1)/Al(100)
x=10, 15 or 20 wt%
The results of device characteristics are shown in Table 6 and FIGS. 13(a) to 13(f).
(3)スカイブルーTADF素子
以下の構造を有するスカイブルーTADF素子を作製した。HTLはホール輸送層を表し、かっこ内は膜厚(nm)を表す。
ITO(100)/PTPD1:PPBI(20)/NPD(10)/T4DBFHPB(10)/mCBP:x wt% 5TCzBN(30)/DBT−TRZ(10)/DPB:20wt%Liq(40)/Libpp(1)/Al(100)
x=10、20、30または40wt%
素子特性の結果を表7及び図14(a)〜(f)に示す。
(3) Sky blue TADF element A sky blue TADF element having the following structure was produced. HTL represents the hole transport layer, and the thickness in parentheses represents the film thickness (nm).
ITO(100)/PTPD1:PPBI(20)/NPD(10)/T4DBFHPB(10)/mCBP:x wt% 5TCzBN(30)/DBT-TRZ(10)/DPB:20 wt% Liq(40)/Libpp( 1)/Al(100)
x=10, 20, 30 or 40 wt%
The results of device characteristics are shown in Table 7 and FIGS. 14(a) to 14(f).
ドープ濃度を増やすほど低電圧化した。これは、ドープ濃度が高いほど電子が直接ドーパントに入りやすくなるためと考えられる。外部量子効率はドープ濃度が高くなるとやや低下したものの、素子寿命はドープ濃度が高いほど長寿命化を示した。特に20wt%の素子寿命の輝度加速試験の結果、T4DBFHPBは初期輝度1,000cdm-2時の輝度半減寿命28,000時間と極めて長い素子寿命を示した。 The voltage was lowered as the doping concentration was increased. It is considered that this is because the higher the doping concentration, the easier the electrons directly enter the dopant. Although the external quantum efficiency decreased a little as the doping concentration increased, the device life increased as the doping concentration increased. In particular, as a result of a brightness acceleration test with a device life of 20 wt %, T4DBFHPB showed an extremely long device life with a brightness half life of 28,000 hours at an initial brightness of 1,000 cdm −2 .
1 基板
2 電極1
3 ホール注入輸送層
4 ホール輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 電極2
1 substrate 2 electrode 1
3 Hole Injection Transport Layer 4 Hole Transport Layer 5 Light Emitting Layer 6 Hole Blocking Layer 7 Electron Transport Layer 8 Electrode 2
Claims (5)
Xが酸素原子、硫黄原子またはアルキレン基(−CR8R9−(R8及びR9は、それぞれ独立に、水素原子、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルキル基、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のアルコキシ基、または、直鎖もしくは分岐の炭素原子数1〜6のモノ−もしくはジ−アルキルアミノ基である。))であり、
Arが下記一般式(2)で表される置換基である
X is an oxygen atom, a sulfur atom or an alkylene group (-CR 8 R 9 - (R 8 and R 9 are each independently a hydrogen atom, a linear or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, straight-chain or A branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a linear or branched mono- or di-alkylamino group having 1 to 6 carbon atoms)).
Ar is a substituent represented by the following general formula (2).
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