JP2021061316A - 有機電界発光素子用組成物、有機電界発光素子、表示装置及び照明装置 - Google Patents

有機電界発光素子用組成物、有機電界発光素子、表示装置及び照明装置 Download PDF

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Abstract

【課題】燐光素子において湿式成膜法によって有機電界発光素子の作成が可能であり、特に高分子化合物を電荷輸送材として発光層に用いた場合であっても、駆動電圧が低く高効率の有機電界発光素子を作成することができる有機電界発光素子用組成物を提供する。【解決手段】特定構造のカルバゾール誘導体からなる低分子化合物と、特定構造のカルバゾール誘導体を含む繰り返し単位を有する高分子化合物と、発光材とを含む有機電界発光素子用組成物。この有機電界発光素子組成物を用いて形成された発光層を有する有機電界発光素子10。【選択図】図1

Description

本発明は有機電界発光素子(以下、「有機EL素子」と称す場合がある。)の発光層を形成するために有用な有機電界発光素子用組成物に関する。本発明はまた、該有機電界発光素子用組成物を用いて形成された発光層を有する有機電界発光素子、該有機電界発光素子を有する表示装置及び照明装置に関する。
有機EL照明や有機ELディスプレイなど、有機EL素子を利用した各種電子デバイスが実用化されている。有機電界発光素子は、印加電圧が低いため消費電力が小さく、三原色発光も可能であるため、大型のディスプレイモニターだけではなく、携帯電話やスマートフォンに代表される中小型ディスプレイへの応用が始まっている。
有機電界発光素子は発光層や電荷注入層、電荷輸送層など複数の層を積層することにより製造される。現在、有機電界発光素子の多くは、有機材料を真空下で蒸着することにより製造されているが、真空蒸着法では、蒸着プロセスが煩雑となり、生産性に劣る。また、真空蒸着法で製造された有機電界発光素子では照明やディスプレイのパネルの大型化が極めて難しい。
近年、大型のディスプレイや照明に用いることのできる有機電界発光素子を効率よく製造するプロセスとして、湿式成膜法(塗布法)が研究されている。湿式成膜法は、真空蒸着法に比べて安定した層を容易に形成できる利点があるため、ディスプレイや照明装置の量産化や大型デバイスへの適用が期待されている。
有機電界発光素子を湿式成膜法で製造するためには、使用される材料はすべて有機溶媒に溶解してインクとして使用できるものである必要がある。使用材料が溶解性に劣ると、長時間加熱するなどの操作を要するため、使用前に材料が劣化してしまう可能性がある。さらに、溶液状態で長時間均一状態を保持することができないと、溶液から材料の析出が起こり、インクジェット装置などによる成膜が不可能となる。湿式成膜法に使用される材料には、有機溶媒に速やかに溶解することと、溶解した後析出せず均一状態を保持する、という2つの意味での溶解性が求められる。
湿式成膜法の、真空蒸着法に対する利点として、1つの層により多くの材料種を使用することができる点が挙げられる。真空蒸着法では材料種が増加すると蒸着速度を一定にコントロールすることが困難になるのに対して、湿式成膜法では材料種が増加しても各材料が有機溶媒に溶解しさえすれば、一定の成分比のインクが作成可能である。
近年、この利点を利用してインクに多種の機能材料や発光体を用い、有機電界発光素子の発光効率を高めたり、駆動電圧を低めたりして、有機電界発光素子の性能を改善しようとする試みがなされている(例えば、特許文献1及び2)。
また、特許文献3には、電荷輸送ユニットと電子輸送ユニットを含むポリマーを、発光層に有する有機発光素子を開示されている。
非特許文献1には、ビスカルバゾールを含むポリマーを発光層に用いた有機発光素子を開示されている。
特許文献4にはアリールアミンを含むポリマーおよびカルバゾールを有する化合物を発光層に含む有機発光素子を開示されている。
特許文献5には、共役繰り返しユニットおよび非共役繰り返しユニットを含むホストポリマーおよび発光ドーパントを含むインクを用いた発光組成物が開示されている。
特許文献6には、トリアジンユニットを含むポリマーホスト、ジベンゾフランなどのカルバゾール誘導体を含むインクを用いた有機発光素子を開示されている。
国際公開第2015/192939号 国際公開第2016/015815号 特開2003−221484号公報 特開2006−097008号公報 国際公開第2011/141709号 国際公開第2016/135064号
IP.com Journal Volume4,Issue1,Pages26,Journal;Patent,2003
しかしながら、前述の先行技術では、ディスプレイ用途に対して、有機電界発光素子の性能の点で十分とは言えず、特に、燐光素子において、さらなる駆動電圧の低減、効率の改善が求められていた。
特に、高分子化合物を電荷輸送材として発光層に用いた場合、駆動電圧が高くなる場合があることが分かった。
本発明は、燐光素子において湿式成膜法によって有機電界発光素子の作成が可能であり、特に高分子化合物を電荷輸送材として発光層に用いた場合であっても、駆動電圧が低く高効率の有機電界発光素子を作成することができる有機電界発光素子用組成物を提供することを課題とするものである。
本発明者は、発光層内に電荷輸送性化合物として高分子化合物を用いる場合、高分子だけでなく、比較的低分子の電荷輸送性化合物を用い、且つ、高分子化合物と低分子化合物が、ともにビスカルバゾール環を含む特定の同一の構造を部分構造として有することで、上記課題を解決できることを見出した。
このような効果が奏されるメカニズムとしては、高分子化合物だけでなく低分子化合物を併用することで、高分子化合物間の電荷輸送能力を補強することができ、さらにこれらが共にビスカルバゾール環を含む特定の同一の部分構造を有することで層内の電荷輸送がより容易となり、従来よりも低い電圧での駆動が可能となっていることによると考えられる。さらに電荷輸送能の向上により、層内の電荷量が増えるため、従来よりも有機電界発光素子の性能が向上すると考えられる。
即ち、本発明の要旨は、以下の通りである。
[1] 下記式(1)で表される低分子化合物と、下記式(2)で表される構造を含む繰り返し単位を有する高分子化合物と、発光材とを含む有機電界発光素子用組成物。
Figure 2021061316
[上記式(1)中、R10〜R13は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。]
Figure 2021061316
[式(2)中、Ar21及びAr22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数3〜30のヘテロアリーレン基、あるいはこれらの組み合わせである。
31〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
Eは、直接連結、又は下記式(2−a)で表される基である。]
Figure 2021061316
[式(2−a)中、R15及びR16は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、又は炭素数3〜30のヘテロアリール基のうちのいずれかを表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよく、kは1〜8の整数を表す。]
[2] 前記発光材として、下記式(3)で表される化合物を含む[1]に記載の有機電界発光素子用組成物。
Figure 2021061316
[式(3)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。置換基を複数有する場合は、同一でもよく、異なっていてもよい。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。また、ベンゼン環に結合する隣り合うRまたはRは互いに結合してさらに環を形成してもよい。
aは0〜4の整数であり、bは0〜3の整数である。
nは0〜2の整数であり、mは0〜20の整数である。
環Aは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環、カルボリン環のいずれかである。
環Aは、置換基を有していてもよく、該置換基は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数3〜20のヘテロアリール基又は、炭素数6〜20のアリール基と炭素数3〜20のヘテロアリール基の組み合わせである。また、環Aに結合する隣り合う置換基どうしが結合してさらに環を形成してもよい。
は、直接連結またはm+1価の芳香族基を表す。
は補助配位子を表し、lは1〜3の整数である。補助配位子が複数ある場合は、それぞれ異なっていてもよく、同一であってもよい。]
[3] 前記式(3)で表される化合物が、下記式(3−1)で表される化合物である[2]に記載の有機電界発光素子用組成物。
Figure 2021061316
[上記式(3−1)中、
3つのXは、同時にCまたはNを表す。
は、直接連結またはp+1価の芳香族連結基を表す。
は、直接連結またはq+1価の芳香族連結基を表す。
p、qは1〜10の整数である。
、R、a、b、n、環A、L、lは、式(3)におけるR、R、a、b、n、環A、L、lと同義である。]
[4] 前記式(3)または前記式(3−1)中のlが3である[2]または[3]に記載の有機電界発光素子用組成物。
[5] 前記式(3)中のZ、または、前記式(3−1)中のZ及びZが直接連結である[2]ないし[4]のいずれかに記載の有機電界発光素子用組成物。
[6] [1]ないし[5]のいずれかに記載の有機電界発光素子組成物を用いて形成された発光層を含む有機電界発光素子。
[7] [6]に記載の有機電界発光素子を有する表示装置。
[8] [6]に記載の有機電界発光素子を有する照明装置。
本発明の有機電界発光素子用組成物により、燐光素子において湿式成膜法によって有機電界発光素子の作成が可能であり、特に高分子化合物を電荷輸送材として発光層に用いた場合であっても、駆動電圧が低く高効率の有機電界発光素子を提供することができる。
このような本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて形成された発光層を含む本発明の有機電界発光素子は、電気化学的安定性に優れ、駆動電圧が低く高効率であるため、フラットパネル・ディスプレイ(例えばOAコンピュータ用や壁掛けテレビ)、車載表示素子、携帯電話表示や面発光体としての特徴を生かした光源(例えば、複写機の光源、液晶ディスプレイや計器類のバックライト光源)、表示板、標識灯への応用が考えられ、その技術的価値は大きいものである。
図1は、本発明の有機電界発光素子の構造の一例を模式的に示す断面図である。
以下に、本発明の有機電界発光素子用組成物、該有機電界発光素子用組成物を用いた本発明の有機電界発光素子、並びに該有機電界発光素子を有する有機EL表示装置及び有機EL照明装置の実施の態様を詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの内容に特定されない。
なお、本明細書において、特に断りなく「アリール」および「アリーレン」の文言を用いた場合はそれぞれ、1価の芳香族炭化水素構造、2価の芳香族炭化水素構造を表す。
また、ヘテロアラルキル基、ヘテロアリールオキシ基、ヘテロアリール基とは、それぞれヘテロ環を有するアラルキル基、ヘテロ環を有するアリールオキシ基、ヘテロ環を有するアリール基を表す。「ヘテロ環を有する」とは、アリール基、アラルキル基又はアリールオキシ基の芳香環を形成する炭素原子のうち1又は2以上の炭素原子がヘテロ原子に置換されていることを表し、ヘテロ原子としては窒素原子、酸素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子等が挙げられ、中でも耐久性の観点から窒素原子が好ましい。ヘテロアリーレン基についても同様である。
また、本明細書において、「芳香族連結基」とは、芳香族炭化水素連結基、即ち、芳香族炭化水素環を有する連結基のみならず、複素芳香族連結基、即ち、複素芳香族環を有する連結基を含む広義の芳香族連結基を表す。
〔有機電界発光素子用組成物〕
本発明の有機電界発光素子用組成物は、下記式(1)で表される低分子化合物(以下、「低分子化合物(1)」と称す場合がある。)と、下記式(2)で表される構造を含む繰り返し単位(以下、「繰り返し単位(2)」と称す場合がある。)を有する高分子化合物(以下、「高分子化合物(2)」と称す場合がある。)と、発光材とを含むことを特徴とする。
Figure 2021061316
[上記式(1)中、R10〜R13は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。]
Figure 2021061316
[式(2)中、Ar21及びAr22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数3〜30のヘテロアリーレン基、あるいはこれらの組み合わせである。
31〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
Eは、直接連結、又は下記式(2−a)で表される基である。]
Figure 2021061316
[式(2−a)中、R15及びR16は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、又は炭素数3〜30のヘテロアリール基のうちのいずれかを表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよく、kは1〜8の整数を表す。]
低分子化合物(1)と、高分子化合物(2)は、好ましくは電荷輸送性の化合物であり、共に下記式(BisCzP)で表されるビスカルバゾール環の部分構造を有する。このように低分子化合物(1)と高分子化合物(2)とで共通する部分構造を有することで、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて形成された発光層における電荷輸送性が高められ、駆動電圧を下げることが可能となる。また、電荷輸送性の向上により、発光層内の電荷量が増え、有機電界発光素子の素子性能が向上する。
Figure 2021061316
[低分子化合物(1)]
本発明に係る低分子化合物(1)は、前記式(1)で表される化合物であり、本発明の有機電界発光素子用組成物中に電荷輸送材料として含有される。
(式(1))
(R10〜R13
10〜R13は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
炭素数1〜20のアルキル基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基のいずれでもよく、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、t−ブチル基、シクロヘキシル基などが挙げられる。中でも、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基等の直鎖の炭素数1〜8のアルキル基が好ましい。
炭素数7〜40のアラルキル基または炭素数4〜40のヘテロアラルキル基としては、直鎖、分岐または環状のアルキル基を構成する水素原子の一部がアリール基またはヘテロアリール基で置換された基を指す。具体的には、2−フェニル−1−エチル基、クミル基、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基、7−フェニル−1−ヘプチル基、テトラヒドロナフチル基などが挙げられる。中でも、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基、7−フェニル−1−ヘプチル基が好ましい。
炭素数1〜20のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、イソプロピルオキシ基、ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、オクタデシルオキシ基等が挙げられる。中でも、ヘキシルオキシ基が好ましい。
炭素数6〜20のアリールオキシ基または炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基の具体例としては、フェノキシ基、4−メチルフェニルオキシ基等が挙げられる。中でも、フェノキシ基が好ましい。
炭素数1〜20のアルキルシリル基の具体例としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジメチルフェニル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基等が挙げられ、中でもトリイソプロピルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基が好ましい。
炭素数6〜20のアリールシリル基の具体例としては、ジフェニルピリジルシリル基、トリフェニルシリル基等が挙げられ、中でもトリフェニルシリル基が好ましい。
炭素数2〜20のアルキルカルボニル基の具体例としては、アセチル基、プロピオニル基、ピバロイル基、カプロイル基、デカノイル基、シクロヘキシルカルボニル基等が挙げられ、中でもアセチル基、ピバロイル基が好ましい。
炭素数7〜20のアリールカルボニル基の具体例としては、ベンゾイル基、ナフトイル基、アントライル基等が挙げられ、中でもベンゾイル基が好ましい。
炭素数2〜20のジアルキルアミノ基の具体例としては、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジヘキシルアミノ基、ジオクチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基等が挙げられ、中でもジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基が好ましい。
炭素数12〜48のジアリールアミノ基の具体例としては、ジフェニルアミノ基、ジ(4−トリル)アミノ基、ジ(2,6−ジメチルフェニル)アミノ基等が挙げられ、中でもジフェニルアミノ基、ジ(4−トリル)アミノ基が好ましい。
炭素数6〜30のアリール基とは、1個の遊離原子価を有する単環又は縮合環の炭素数6〜30の芳香族炭化水素基、又は、単環又は縮合環の芳香族炭化水素が複数連結した、1価の遊離原子価を有する炭素数12〜30の芳香族炭化水素基である。
炭素数3〜30のヘテロアリール基とは、1個の遊離原子価を有する単環又は縮合環の炭素数3〜30のヘテロアリール基、又は、単環又は縮合環のヘテロアリール環が複数連結した、1価の遊離原子価を有する炭素数6〜30のヘテロアリール基である。
炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせとは、1又は複数の単環又は縮合環の炭素数6〜30の芳香族炭化水素と、1又は複数の単環又は縮合環の炭素数3〜30のヘテロアリール環が連結した、炭素数9〜30の、1個の遊離原子価を有する基である。
炭素数6〜30のアリール基の具体例としては、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、ペリレン環、テトラセン環、ピレン環、ベンズピレン環、クリセン環、トリフェニレン環、フルオランテン環等、及び、炭素数30以下となるようにこれらが複数連結した1個の遊離原子価を有する構造が挙げられる。複数のアリールが連結した基としては、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられる。
炭素数3〜30のヘテロアリール基の具体例としては、1個の遊離原子価を有する、フラン環、ベンゾフラン環、ジベンゾフラン環、チオフェン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、ピロール環、ピラゾール環、イミダゾール環、オキサジアゾール環、インドール環、カルバゾール環、ピロロイミダゾール環、ピロロピラゾール環、ピロロピロール環、チエノピロール環、チエノチオフェン環、フロピロール環、フロフラン環、チエノフラン環、ベンゾイソオキサゾール環、ベンゾイソチアゾール環、ベンゾイミダゾール環、ピリジン環、ピラジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、トリアジン環、キノリン環、イソキノリン環、シンノリン環、キノキサリン環、ペリミジン環、キナゾリン環、キナゾリノン環、アズレン環等、及び、炭素数30以下となるようにこれらが複数連結した1個の遊離原子価を有する構造が挙げられる。
これら炭素数6〜30のアリール基又は炭素数3〜30のヘテロアリール基の中でも、耐久性の観点から、1個の遊離原子価を有する、ベンゼン環、ナフタレン環、ジベンゾフラン環、ジベンゾチオフェン環、カルバゾール環、ピリジン環、ピリミジン環、トリアジン環が好ましく、中でも、1個の遊離原子価を有し、炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよいベンゼン環、炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよいナフタレン環または炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよいフェナントレン環などの炭素数6〜18のアリール基、または、1個の遊離原子価を有し、炭素数1〜4のアルキル基で置換されていてもよいピリジン環がより好ましく、1個の遊離原子価を有し、炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよいベンゼン環、炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよいナフタレン環または炭素数1〜8のアルキル基で置換されていてもよいフェナントレン環などの炭素数6〜18のアリール基がさらに好ましい。
これらの中でも、R10〜R13は、耐久性の点から、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、又は、炭素数3〜30のヘテロアリール基であることが好ましく、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数7〜30のアラルキル基、炭素数4〜30のヘテロアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素数4〜20のヘテロアリール基であることがより好ましく、炭素数6〜20のアリール基であることがさらに好ましい。
また、電荷輸送性の点では、R10〜R13は、炭素数6〜20のアリール基か炭素数4〜20のヘテロアリール基であることが好ましく、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、インデノフルオレニル基であることがさらに好ましい。
これらの組み合わせとしては、例えばアリール基とアルキル基との組み合わせ、アリール基とアラルキル基との組み合わせ、または、アリール基とアルキル基、アラルキル基との組み合わせを用いることができる。アリール基とアラルキル基との組み合わせとしては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基と、5−フェニル−1−ペンチル基、6−フェニル−1−ヘキシル基との組み合わせを用いることができる。
また、溶媒に対する溶解性向上のため、R10〜R13の内少なくとも一つは水素原子ではないことが好ましい。電子耐久性向上の観点からは、カルバゾール構造の3位(Nのパラ位)であるR11又はR13の少なくとも一方が水素原子以外であることが好ましい。また、R11及びR13が水素原子であり、かつ、R10またはR12の少なくとも一方が水素原子以外であることも好ましい。
これらの基がさらに有していてもよい置換基としては、以下に例示する置換基群Zまたは、これらの組み合わせを用いることができる。熱および電子耐久性の観点から、置換基群Zの中でもビフェニル基、トリフェニル基、フルオレニル基、フェニル基を含むフルオレニル基が特に好ましい。
低分子化合物(1)、及び後述の高分子化合物(2)に含まれる基が更に置換基を有する場合、当該置換基としては、以下の置換基群Zから選ばれるもの、又は、後述の架橋性基が挙げられる。
[置換基群Z]
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、i−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、ドデシル基等の、炭素数が通常1以上であり、好ましくは4以上であり、通常24以下、好ましくは12以下である、直鎖、分岐、又は環状のアルキル基;
例えば、ビニル基等の、炭素数が通常2以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるアルケニル基;
例えば、エチニル基等の、炭素数が通常2以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるアルキニル基;
例えば、メトキシ基、エトキシ基等の、炭素数が通常1以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるアルコキシ基;
例えば、フェノキシ基、ナフトキシ基、ピリジルオキシ基等の、炭素数が通常4以上、好ましくは5以上であり、通常36以下、好ましくは24であるアリールオキシ基若しくはヘテロアリールオキシ基;
例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の、炭素数が通常2以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるアルコキシカルボニル基;
例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等の、炭素数が通常2以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるジアルキルアミノ基;
例えば、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、N−カルバゾリル基等の、炭素数が通常10以上、好ましくは12以上であり、通常36以下、好ましくは24以下のジアリールアミノ基;
例えば、フェニルメチルアミノ基等の、炭素数が通常7以上であり、通常36以下、好ましくは24以下であるアリールアルキルアミノ基;
例えば、アセチル基、ベンゾイル基等の、炭素数が通常2以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるアシル基;
例えば、フッ素原子、塩素原子等のハロゲン原子;
例えば、トリフルオロメチル基等の、炭素数が通常1以上であり、通常12以下、好ましくは6以下のハロアルキル基;
例えば、メチルチオ基、エチルチオ基等の、炭素数が通常1以上であり、通常24以下、好ましくは12以下のアルキルチオ基;
例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基、ピリジルチオ基等の、炭素数が通常4以上、好ましくは5以上であり、通常36以下、好ましくは24以下であるアリールチオ基;
例えば、トリメチルシリル基、トリフェニルシリル基等の、炭素数が通常2以上、好ましくは3以上であり、通常36以下、好ましくは24以下であるシリル基;
例えば、トリメチルシロキシ基、トリフェニルシロキシ基等の、炭素数が通常2以上、好ましくは3以上であり、通常36以下、好ましくは24以下であるシロキシ基;
シアノ基;
例えば、フェニル基、ナフチル基等の、炭素数が通常6以上であり、通常36以下、好ましくは24以下であるアリール基;
例えば、チエニル基、ピリジル基等の、炭素数が通常3以上、好ましくは4以上であり、通常36以下、好ましくは24以下であるヘテロアリール基。
上記の置換基群Zの中でも、好ましくは、前記アルキル基、アルコキシ基、アリール基、ヘテロアリール基である。電荷輸送性の観点からは、アリール基又はヘテロアリール基がさらに好ましい。若しくは置換基を有さないことがさらに好ましい。耐熱性および電子耐久性の観点からは、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基、9位及び9’位の少なくとも一方がフェニル基で置換されたフルオレニル基が特に好ましい。
また、上記置換基群Zの各置換基は更に置換基を有していてもよい。それら置換基としては、上記置換基(置換基群Z)と同じのもの又は後述の架橋性基が挙げられる。好ましくは、更なる置換基は有さないか、炭素数6以下のアルキル基、炭素数6以下のアルコキシ基、フェニル基又は後述の架橋性基である。電荷輸送性の観点からは、さらなる置換基を有さないことがより好ましい。
(低分子化合物(1)の分子量)
低分子化合物(1)の分子量は、通常5,000以下、好ましくは3,000以下、より好ましくは2,000以下、さらに好ましくは1,000以下であり、また通常400以上、好ましくは500以上、さらに好ましくは600以上である。
低分子化合物(1)の分子量が上記上限値を超えると、純度向上のための精製プロセスが困難となる傾向がある。また、低分子化合物(1)の分子量が上記下限値を下回ると、低分子化合物のガラス転移温度、融点及び気化温度が低下するため、耐熱性が低下する場合がある。
(低分子化合物(1)の具体例)
以下に、本発明の有機電界発光素子用組成物に電荷輸送性材料として含まれる低分子化合物(1)の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2021061316
上記具体例の通り、式(1)におけるR10、R12は、フェニル基、ビフェニル基、タ−フェニル基、或いはR10、R12を有するベンゼン環に縮合したカルバゾール基または、これらの組み合わせが特に好ましい。また、R11、R13はフェニル基、ビフェニル基であることが特に好ましい。
[高分子化合物(2)]
高分子化合物(2)は、前記式(2)で表される構造を含む繰り返し単位(2)を有する高分子化合物である。なお、高分子化合物(2)は、1種類の繰り返し単位(2)を有するものであってもよく、2種以上の繰り返し単位(2)を有するものであってもよい。
(Ar21及びAr22
Ar21及びAr22は、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数3〜30のヘテロアリーレン基、又はこれらの組み合わせである。炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数3〜30のヘテロアリーレン基は、R10〜R13の「炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基」について述べた1個の遊離原子価を有するものを、2個の遊離原子価を有するものと読み替えたものが好ましい。
Ar21及びAr22は、高分子化合物の主鎖であるため、電荷輸送時の耐久性の観点から、それぞれ独立して、炭素数6〜20のアリーレン基、置換基を有していてもよい炭素数3〜20のヘテロアリーレン基又はこれらの組み合わせであることが好ましく、中でも、有機溶剤に対する溶解性及び耐熱性の点から、Ar21およびAr22は、それぞれ独立して、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、トリフェニレン環、ピレン環、チオフェン環、トリアジン環、フルオレン環、ビフェニル環、ターフェニル環からなる群より選ばれる環由来の2価の基が好ましく、さらに好ましくは、ベンゼン環、ナフタレン環、チオフェン環、トリアジン環、フルオレン環、ビフェニル環、ターフェニル環からなる群より選ばれる環由来の2価の基であり、特に好ましくは、ベンゼン環、トリアジン環、フルオレン環、ビフェニル環、ターフェニル環からなる群より選ばれる環由来の2価の基である。
(R31〜R44
31〜R44は、それぞれ独立して、前記R10〜R13と同様の基である。
これらの基のそれぞれの具体例、好ましい構造、さらに有していてもよい置換基も、R10〜R13と同様である。
耐久性および溶解性の点からR31〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜20のアリール基であることがより好ましい。
また、R31〜R44の内少なくとも一つは水素原子ではないことが好ましい。電子耐久性向上の観点からは、カルバゾール構造の3位(Nのパラ位)であるR32又はR43の少なくとも一方が水素原子以外であることが好ましい。
(E)
Eは、直接連結、又は前記式(2−a)で表される基である。
前記式(2−a)中、R15及びR16は、それぞれ独立して水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロ環のアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基のうちのいずれかを表す。その具体例としては、それぞれR10〜R13にて記載のものと同様のものを用いることができる。これらの基はさらに置換基を有していてもよく、その置換基もR10〜R13にて記載のものと同様のものを用いることができる。耐久性および溶解性の点から、R15及びR16は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリール基、置換基を有していてもよい炭素数3〜30のヘテロアリール基であることが好ましく、水素原子、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数7〜20のアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基であることがより好ましい。
kは1〜8の整数であるが、好ましくは1〜4であり、耐久性の点からより好ましくは1である。
Eは好ましくは前記式(2−a)で表される基である。
(架橋性基)
低分子化合物(1)、高分子化合物(2)は、架橋性基を有していてもよい。特に高分子化合物(2)は、架橋性基を架橋して膜を不溶化することで、湿式成膜法による積層体を形成し易い点で、架橋性基を含むことが好ましい。
ここで、架橋性基とは、熱及び/又は活性エネルギー線の照射により近傍に位置するほかの分子の同一又は異なる基と反応して、新規な化学結合を生成する基のことをいう。
架橋性基としては、例えばエポキシ基、オキセタン基等の環状エーテル基、ビニルエーテル基等のカチオン重合によって架橋する基が好ましい。反応性が高く、溶剤に対する溶解性を容易に低下できるためである。中でも、カチオン重合の速度を制御しやすい点ではオキセタン基が特に好ましく、カチオン重合の際に素子の劣化を招く可能性のあるヒドロキシル基が生成しにくい点では、酸素原子を介してビニル基が結合するビニルエーテル基が特に好ましい。
また、例えばシンナモイル基などのアリールビニルカルボニル基、ベンゾシクロブテン環由来の基等の環化付加反応する基は、電気化学的安定性をさらに向上させる点では好ましい。
中でも、架橋性基としては、下記<架橋性基群T>のいずれかが好ましい。
<架橋性基群T>
Figure 2021061316
上記架橋性基群Tに示される式(T−1)〜式(T−5)におけるR101、R102、R104は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよいアルキル基を表し、R101、R102、R104のアルキル基としては、例えばメチル基、エチル基等の、炭素数が通常1以上であり、通常24以下、好ましくは12以下であるアルキル基等が挙げられる。R105は水素原子又はビニル基を示す。R103は置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリール基又は置換基を有していてもよい炭素数3〜30のヘテロアリールを表す。上記架橋性基群Tの内、式(T−8)、式(T−9)で表わされる架橋性基は、置換基を有していてもよく、また置換基同士が互いに結合して環を形成してもよい。有してもよい置換基は前記置換基群Zに示される基であり、それらの中でも好ましくはアルキル基またはアルコキシ基である。
電気化学的安定性に優れる点からは、式(T−5)、式(T−7)、式(T−8)又は式(T−9)で表される基が好ましく、式(T−8)又は式(T−9)で表わされる基がより好ましい。
高分子化合物(2)が有する架橋性基の種類は、1種類であってもよく、2種類以上が任意の組み合わせ及び任意の比率で併用されていてもよい。中でも、組み合わせとしては、式(T−5)又は式(T−7)で表わされる基の少なくとも一方と、式(T−8)又は式(T−9)で表わされる基の少なくとも一方を含む組み合わせが好ましい。
高分子化合物(2)が架橋性基を有する場合、架橋性基は繰り返し単位(2)中にあってもよく、またその他の繰り返し単位中にあってもよいが、いずれの場合であっても側鎖に含まれることが好ましい。
従って、繰り返し単位(2)中に架橋性基が含まれる場合、成膜した後の未反応架橋性基が少なく、得られる素子の駆動寿命に影響を及ぼし難いという点で、式(2)におけるR15、R16、R32およびR43に置換基として架橋性基を含むことが好ましい。
架橋性基はR15、R16、R32およびR43に直接連結していてもよく、適切な2価の基を介して結合していてもよい。この2価の基としては、−O−基、−C(=O)−基又は置換基を有していてもよい−CH−基からなる群より選ばれる基を、任意の組み合わせ、比率及び順番で1〜12個連結してなる2価の基が好ましい。
これら2価の基を介する架橋性基、即ち、架橋性基を含む基の具体例は以下の通りである。ただし、本発明に係る架橋性基は以下の例示物に限定されるものではない。
Figure 2021061316
Figure 2021061316
Figure 2021061316
高分子化合物(2)が有する架橋性基の数は、分子量1000あたりの数で表すことができる。
高分子化合物(2)が有する架橋性基の数を、分子量1000あたりの数で表した場合、分子量1000あたり、通常3.0個以下、好ましくは2.0個以下、さらに好ましくは1.0以下、また通常0.01以上、好ましくは0.05以上である。
架橋基の数が上記範囲内であると、クラックによって平坦な膜を形成しにくくなることがなく、また架橋した後の膜中に残る未反応架橋性基が少なく、得られる素子の駆動寿命に影響を及ぼし難い。
更に、架橋した後の膜において、溶剤に対する溶解性の低下が十分で、湿式成膜による多層積層構造の形成がし易い点で好ましい。
ここで、高分子化合物(2)の分子量1000あたりの架橋性基の数は、高分子化合物(2)からその末端基を除いて、合成時の仕込みモノマーのモル比と、構造式から算出する。
例えば、後述の実施例に使用した構造式(H−5)で表される高分子化合物の場合については以下に説明する通りである。
Figure 2021061316
上記(H−5)において、末端基を除いた繰り返し単位の分子量は平均1038.41であり、また架橋性基は、1繰り返し単位当たり平均0.09個である。これを単純比例により計算すると、分子量1000あたりの架橋性基の数は、0.09個と算出される。
(繰り返し単位(2)の含有割合)
高分子化合物(2)は、繰り返し単位(2)以外の繰り返し単位(以下、「その他の繰り返し単位」と称する。)を含んでいてもよい。
高分子化合物(2)において、その他の繰り返し単位に対する繰り返し単位(2)の割合(繰り返し単位(2)/その他の繰り返し単位)は、仕込みモル比で、通常0.01倍モル以上、好ましくは50モル倍以上、さらに好ましくは80モル倍以上である。
繰り返し単位(2)の含有割合が上記下限以上であれば、本発明の効果が良好に得られる点で好ましい。
尚、高分子化合物(2)は、三重項レベルが高く、電荷輸送能及び電気化学的安定性に優れ、積層化が可能の観点からから、繰り返し単位(2)のみからなる重合体であることが特に好ましい。
(分子量)
高分子化合物(2)の重量平均分子量(Mw)は、通常2,000,000以下、好ましくは500,000以下、より好ましくは100,000以下、さらに好ましくは50,000以下であり、また通常5,000以上、好ましくは7,000以上、より好ましくは10,000以上、さらに好ましくは15,000以上である。
重量平均分子量が上記上限値を超えると、溶媒に対する溶解性が低下するため、成膜性が損なわれるおそれがある。また、重量平均分子量が上記下限値を下回ると、高分子化合物のガラス転移温度、融点及び気化温度が低下するため、耐熱性が低下する場合がある。
また、高分子化合物(2)の分散度(Mw/Mn)は、好ましくは3.5以下であり、さらに好ましくは2.5以下、特に好ましくは2.0以下である。尚、分散度は値が小さい程よいため、下限値は理想的には1である。該高分子化合物の分散度が、上記上限値以下であると、精製が容易で、また溶媒に対する溶解性や電荷輸送能が良好である。
ここで、高分子化合物(2)の重量平均分子量(Mw)はSEC(サイズ排除クロマトグラフィー)測定により決定される。SEC測定では高分子量成分ほど溶出時間が短く、低分子量成分ほど溶出時間が長くなるが、分子量既知のポリスチレン(標準試料)の溶出時間から算出した校正曲線を用いて、サンプルの溶出時間を分子量に換算することによって、重量平均分子量(Mw)が算出される。数平均分子量(Mn)についても同様に求められる。
(高分子化合物(2)の具体例)
以下に、高分子化合物(2)の具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2021061316
Figure 2021061316
(高分子化合物(2)の製造方法)
高分子化合物(2)の製造方法は特には制限されず、繰り返し単位(2)を有する高分子化合物(2)が得られる限り任意である。例えば、Suzuki反応による重合方法、Grignard反応による重合方法、Yamamoto反応による重合方法、Ullmann反応による重合方法、Buchwald−Hartwig反応による重合方法等などによって製造することができる。
[発光材]
本発明の有機電界発光素子用組成物は、発光材として例えば下記式(3)で表される化合物を発光ドーパントとして含むことができる。
下記式(3)で表される化合物における環Aに電子輸送性置換基である後述の式(3−2B)で表される基が結合する場合、式(3)で表される錯体化合物の電子輸送性が強くなり、発光層に電荷が不足することが問題になるが、この化合物と共に、ビスカルバゾール構造を共に含む低分子化合物(1)及び高分子化合物(2)を含むことにより電荷輸送能力を向上させて上記の問題を解決することができる。
Figure 2021061316
[式(3)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。置換基を複数有する場合は、同一でもよく、異なっていてもよい。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。また、ベンゼン環に結合する隣り合うRまたはRは互いに結合してさらに環を形成してもよい。
aは0〜4の整数であり、bは0〜3の整数である。
nは0〜2の整数であり、mは0〜20の整数である。
環Aは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環、カルボリン環のいずれかである。
環Aは、置換基を有していてもよく、該置換基は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数3〜20のヘテロアリール基又は、炭素数6〜20のアリール基と炭素数3〜20のヘテロアリール基の組み合わせである。また、環Aに結合する隣り合う置換基どうしが結合してさらに環を形成してもよい。
は、直接連結またはm+1価の芳香族基を表す。
は補助配位子を表し、lは1〜3の整数である。補助配位子が複数ある場合は、それぞれ異なっていてもよく、同一であってもよい。]
(式(3))
(R、R
、Rの具体例及び好ましい構造は、R10〜R13にて記載のものと同様のものを用いることができる。R、Rは、耐久性の点から、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜20のアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、又は、炭素数3〜30のヘテロアリール基であることが好ましく、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は、炭素数3〜20のヘテロアリール基であることがより好ましい。
、Rがさらに有していてもよい置換基としては、前述の置換基群Zのいずれか、用いることが好ましい。
aは製造が容易な点で0であることが好ましく、溶解性が高められる点で1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。
bは製造が容易な点で0であることが好ましく、耐久性及び溶解性が高められる点で1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。
末端にt−ブチル基を有するフェニル基が有機溶媒への溶解性を高めるため、mは2以上であることが好ましい。末端にt−ブチル基を有するフェニル基は電荷輸送や発光への関与が小さいため、多すぎると、駆動電圧が高くなったり、発光効率が低くなったりする懸念があるため、mは8以下であることが好ましく、4以下であることがさらに好ましい。
式(3)で表される化合物は、このような末端t−ブチル基を、化合物全体として4以上、特に6以上で、48以下、特に24以下有することが、溶解性と低駆動電圧、高い発光効率との両立の面で好ましい。
nは製造が容易な点で0または1が好ましく、駆動電圧が高くなる懸念が小さい点で、0であることが好ましく、溶解性が高められる点で1または2であることが好ましい。
(環A)
環Aは、耐久性の点から、ピリジン環、ピリミジン環、イミダゾール環であることが好ましく、ピリジン環であることがさらに好ましい。
環Aは、置換基を有していてもよく、該置換基としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、または炭素数6〜20のアリール基、炭素数3〜20のヘテロアリール基、または炭素数6〜20のアリール基と炭素数3〜20のヘテロアリール基の組み合わせが挙げられる。また、環Aに結合する隣り合う置換基どうしが結合してさらに環を形成してもよい。
それぞれの置換基の具体例としては、R10〜R13にて記載したものと同様のものを用いることができる。
環Aが有する置換基がさらに有していてもよい置換基としては、前述の置換基群Zのいずれか、またはこれらの組み合わせを用いることができる。
耐久性の点及び溶解性が高められる点で、環Aは置換基として炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は、炭素数3〜20のヘテロアリール基を有することが好ましい。また、環Aは、製造が容易な点では置換基を有さないことが好ましい。環Aは、置換基として、置換基を有してもよいフェニル基又はナフチル基を有することが、有機電界発光素子に用いられたときに励起子が生成しやすくなるため、発光効率が高められる点で好ましい。
また、環Aは、置換基を有していてもよいキノリン環、置換基を有していてもよいイソキノリン環、置換基を有していてもよいキナゾリン環、置換基を有していてもよいキノキサリン環、置換基を有していてもよいアザトリフェニレン環、置換基を有していてもよいカルボリン環であることが、発光波長が長くなるため、赤色発光の用途で有用である。中でも、耐久性の点及び赤色発光を示す点で、環Aは、置換基を有していてもよいキノリン環、置換基を有していてもよいイソキノリン環、置換基を有していてもよいキナゾリン環が好ましい。この場合の有していてもよい置換基は前記置換基群Zから選ぶことができ、具体例、好ましい構造も前記置換基群Z同様である。
(Z
は、製造が容易な点で、直接連結であることが好ましい。
は、駆動電圧が高くなる懸念が小さい点で、m+1価の芳香族連結基であることが好ましい。
mが0である場合、Zは、耐久性の点で、フェニル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フルオレニル基が好ましく、特に、フェニル基が好ましい。
mが1である場合、Zは、耐久性の点で、フェニレン基、ビフェニレン基、テルフェニレン基、フルオレンジイル基が好ましく、特に、p−フェニレン基が好ましい。
mが2以上である場合、Zは、耐久性の点で、1,3,5−位に置換基が結合するベンゼン環又は2,4,6−位に置換基が結合するトリアジン環を含むことが好ましい。すなわち、Zは、下記式(3−2A)又は(3−2B)で表される3価の基を含むことが好ましい。
Figure 2021061316
式(3−2A)又は(3−2B)で表される基はイリジウムに結合するベンゼン環または環Aに結合することが、さらに好ましい。
すなわち、この場合、式(3)で表される化合物は、下記式(3−1)で表される化合物であることが好ましい。
(式(3−1))
Figure 2021061316
[上記式(3−1)中、
3つのXは、同時にCまたはNを表す。
は、直接連結またはp+1価の芳香族連結基を表す。
は、直接連結またはq+1価の芳香族連結基を表す。
p、qは1〜10の整数である。
、R、a、b、n、環A、L、lは、式(3)におけるR、R、a、b、n、環A、L、lと同義である。]
上記式(3−1)中、Z、Zは、製造が容易な点で、直接連結であることが好ましい。
及びZは、駆動電圧が高くなる懸念が小さい点で、p+1価及びq+1価の芳香族連結基であることが好ましい。この場合、例えば、p及びqが1である場合、Z及びZは、耐久性の点で、フェニレン基、ビフェニレン基、テルフェニレン基、フルオレンジイル基が好ましく、特に、p−フェニレン基が好ましい。
p及びqが2以上である場合、Z及びZは、耐久性の点で、1,3,5−位に置換基が結合するベンゼン環又は2,4,6−位に置換基が結合するトリアジン環を含むことが好ましい。すなわち、Z及びZは、下記式(3−2A)又は(3−2B)で表される3価の基を含むことが好ましい。
Figure 2021061316
(L
は補助配位子であり、特に制限は無いが、好ましくは1価の2座配位子であり、より好ましくは下記式(3A),(3B),(3C)で表される配位子の中から選ばれる。なお、下記式(3A)〜(3C)中の破線は配位結合を表す。lが1で2つの補助配位子Lが存在する場合は、補助配位子Lは互いに同一であってもよく、異なる構造であってもよい。なお、lが3のときは、Lは存在しない。
Figure 2021061316
上記式(3A),(3B)中、R51、R52は、前記R、Rとして選択される置換基と同様の群から選択され、好ましい例も同様である。
gは0〜4の整数である。hは0〜4の整数である。g、hは製造が容易な点で0であることが好ましく、溶解性が高められる点で1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。
(環B)
環Bは、ピリジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環、カルボリン環、ベンゾチアゾール環、ベンゾオキサゾール環のいずれかであり、これらは置換基を有していてもよい。
環Bは、耐久性の点から、ピリジン環、ピリミジン環、イミダゾール環であることが好ましく、ピリジン環であることがさらに好ましい。
環B上の水素原子は、耐久性の点及び溶解性が高められる点で、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は、炭素数3〜20のヘテロアリール基で置換されていることが好ましい。また、環B上の水素原子は、置換されていないことが製造容易な点で好ましい。環B上の水素原子は、置換基を有してもよいフェニル基又はナフチル基で置換されていることが、有機電界発光素子に用いられたときに励起子が生成しやすくなるため、発光効率が高められる点で好ましい。
環Bは、環B上の置換基が互いに結合して環Bに縮合する縮合環を形成することで、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環、カルボリン環を形成することが、アシストドーパント上で励起子が生成しやすくなるため、発光効率が高められる点で好ましい。中でも、耐久性の点及び赤色発光を示す点で、環Bはキノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環を形成したものが好ましい。
式(3C)中、R53〜R55はそれぞれ独立に、水素原子、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、炭素数1〜20のアルキル基で置換されていてもよいフェニル基またはハロゲン原子を表す。より好ましくは、R53とR55がメチル基またはt−ブチル基であり、R54は、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基またはフェニル基である。
(式(3)で表される化合物の具体例)
以下に、本発明の有機電界発光素子用組成物に含まれる発光ドーパントである式(3)で表される化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2021061316
Figure 2021061316
Figure 2021061316
Figure 2021061316
(式(3)で表される化合物の合成方法)
本発明の有機電界発光素子用組成物に発光ドーパントとして含まれる式(3)で表される化合物は、イリジウム錯体である。このイリジウム錯体の合成方法を以下に示す。
イリジウム錯体の配位子は、既知の方法の組み合わせなどにより合成され得る。配位子の合成は、アリールボロン酸類とハロゲン化ヘテロアリール類との鈴木−宮浦カップリング反応、2−ホルミル又はアシルアニリン類あるいは互いにオルト位にあるアシル−アミノピリジン類等とのFriedlaender環化反応(Chem.Rev.2009、109、2652、又は、Organic Reactions,28(2),37−201)など既知の反応により合成することができる。
<イリジウム錯体の合成方法>
イリジウム錯体は、配位子と塩化イリジウムn水和物などを原料として、既知の方法の組み合わせにより合成できる。以下に説明する。
イリジウム錯体の合成方法としては、判りやすさのためにフェニルピリジン配位子を例として用いた下記式[A]に示すような塩素架橋イリジウム二核錯体を経由する方法(M.G.Colombo,T.C.Brunold,T.Riedener,H.U.GudelInorg.Chem.,1994,33,545−550)、下記式[B]二核錯体からさらに塩素架橋をアセチルアセトナートと交換させ単核錯体へ変換したのち目的物を得る方法(S.Lamansky,P.Djurovich,D.Murphy,F.Abdel−Razzaq,R.Kwong,I.Tsyba,M.Borz,B.Mui,R.Bau,M.Thompson,Inorg.Chem.,2001,40,1704−1711)等が例示できるが、これらに限定されるものではない。
例えば、下記式[A]で表される典型的な反応の条件は以下のとおりである。
第一段階として、第一の配位子2当量と塩化イリジウムn水和物1当量の反応により塩素架橋イリジウム二核錯体を合成する。溶媒は通常2−エトキシエタノールと水の混合溶媒が用いられるが、無溶媒あるいは他の溶媒を用いてもよい。配位子を過剰量用いたり、塩基等の添加剤を用いたりして反応を促進することもできる。塩素に代えて臭素など他の架橋性陰イオン配位子を使用することもできる。
反応温度に特に制限はないが、通常は0℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。また、250℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。反応温度がこの範囲であることで副生物や分解反応を伴うことなく目的の反応のみが進行し、高い選択性が得られる傾向にある。
Figure 2021061316
二段階目は、トリフルオロメタンスルホン酸銀のようなハロゲンイオン捕捉剤を添加し第二の配位子と接触させることにより目的とする錯体を得る。溶媒は通常エトキシエタノール又はジグリムが用いられるが、配位子の種類により無溶媒あるいは他の溶媒を使用することができ、複数の溶媒を混合して使用することもできる。ハロゲンイオン捕捉剤を添加しなくても反応が進行する場合があるので必ずしも必要ではないが、反応収率を高め、より量子収率が高いフェイシャル異性体を選択的に合成するには該捕捉剤の添加が有利である。反応温度に特に制限はないが、通常0℃〜250℃の範囲で行われる。
下記式[B]で表される典型的な反応条件を説明する。
第一段階の二核錯体は式[A]と同様に合成できる。
第二段階は、該二核錯体にアセチルアセトンのような1,3−ジオン化合物を1当量以上、及び、炭酸ナトリウムのような該1,3−ジオン化合物の活性水素を引き抜き得る塩基性化合物を1当量以上反応させることにより、1,3−ジオナト配位子が配位する単核錯体へと変換する。通常原料の二核錯体を溶解しうるエトキシエタノールやジクロロメタンなどの溶媒が使用されるが、配位子が液状である場合無溶媒で実施することも可能である。反応温度に特に制限はないが、通常は0℃〜200℃の範囲内で行われる。
Figure 2021061316
第三段階は、第二の配位子を1当量以上反応させる。溶媒の種類と量は特に制限はなく、第二の配位子が反応温度で液状である場合には無溶媒でもよい。反応温度も特に制限はないが、反応性が若干乏しいため100℃〜300℃の比較的高温下で反応させることが多い。そのため、グリセリンなど高沸点の溶媒が好ましく用いられる。
最終反応後は未反応原料や反応副生物及び溶媒を除くために精製を行う。通常の有機合成化学における精製操作を適用することができるが、上記の非特許文献記載のように主として順相のシリカゲルカラムクロマトグラフィーによる精製が行われる。展開液にはヘキサン、ヘプタン、ジクロロメタン、クロロホルム、酢酸エチル、トルエン、メチルエチルケトン、メタノールの単一又は混合液を使用できる。精製は条件を変え複数回行ってもよい。その他のクロマトグラフィー技術(逆相シリカゲルクロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、ペーパークロマトグラフィー)や、分液洗浄、再沈殿、再結晶、粉体の懸濁洗浄、減圧乾燥などの精製操作を必要に応じて施すことができる。
[電荷輸送性化合物]
本発明の有機電界発光素子用組成物は、低分子化合物(1)、高分子化合物(2)、式(3)で表される発光材以外の電荷輸送性化合物(以下、「電荷輸送性化合物(4)」と称す場合がある。)を含んでいてもよい。電荷輸送性を向上させる観点から、本発明の組成物は電荷輸送性化合物(4)を含むことが好ましい。電荷輸送性化合物(4)としては、電子輸送性化合物、正孔輸送性化合物、両極性化合物のいずれを用いてもよい。低分子化合物(1)と高分子化合物(2)の両方が有する共通構造である前記式(BisCzP)は正孔輸送性に優れるため、電荷輸送性化合物(4)としては電子輸送性を有する化合物であることが好ましい。特に好ましくは、下記式(4)で表される化合物である。
Figure 2021061316
式(4)中、XはCまたはNを表す。
〜Rは、前記R10〜R13と同様の基を表し、有していてもよい置換基、好ましい基も同様である。Rが複数存在する場合、複数のRは同一でも良く、異なっていても良い。また、ベンゼン環に結合する隣り合うRは、互いに結合して当該ベンゼン環に縮合する環を形成していても良い。
cは0〜5の整数である。
また、電荷輸送性の点では、R〜Rは、それぞれ独立して、炭素数6〜20のアリール基又は炭素数3〜20のヘテロアリール基であることが好ましく、フェニル基、ナフチル基、フルオレニル基、カルバゾリル基、インドロカルバゾリル基、インデノカルバゾリル基、インデノフルオレニル基であることがさらに好ましい。これらの基は前記R10〜R13と同様にさらに置換基を有してもよい。
cは耐久性の点から0〜2の整数であることが好ましい。
電荷輸送性化合物(4)は低分子化合物であることが好ましく、分子量は通常5,000以下、好ましくは3,000以下、より好ましくは2,000以下、さらに好ましくは1,000以下であり、また通常400以上、好ましくは500以上、さらに好ましくは600以上である。
以下に、本発明の有機電界発光素子用組成物に電荷輸送性材料として含まれる式(4)で表される化合物の好ましい具体例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Figure 2021061316
[溶媒]
本発明の有機電界発光素子用組成物は通常溶媒を含む。
本発明の有機電界発光素子用組成物に含有される溶媒は、湿式成膜により発光層を形成するために用いる、揮発性を有する液体成分である。
該溶媒は、溶質である低分子化合物(1)、高分子化合物(2)や発光ドーパントとしての式(3)で表される化合物、その他必要に応じて含まれていてもよい後述の他の発光材料や電荷輸送性材料が良好に溶解する溶媒であれば特に限定されない。
好ましい溶媒としては、例えば、n−デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン類;トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン(フェニルシクロヘキサン)、テトラリン等の芳香族炭化水素類;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル類;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル類;シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン類;シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール類;メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン類;ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール類;エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル類等が挙げられる。中でも好ましくは、アルカン類や芳香族炭化水素類であり、特に、シクロヘキシルベンゼンは湿式成膜プロセスにおいて好ましい粘度と沸点を有している。
これらの溶媒は1種類を単独で用いてもよく、また2種類以上を任意の組み合わせ、及び比率で用いてもよい。
溶媒の沸点は、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上、特に好ましくは200℃以上である。また、通常270℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは240℃以下である。沸点がこの範囲を下回ると、湿式成膜時において、組成物からの溶媒蒸発により、成膜安定性が低下する可能性がある。
[組成]
本発明の有機電界発光素子用組成物は、通常、湿式成膜法で層や膜を形成するために用いられ、特に有機電界発光素子の発光層を形成するために用いられることが好ましい。
本発明の有機電界発光素子用組成物は、低分子化合物(1)の1種のみを含むものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物は、高分子化合物(2)の1種のみを含むものであってもよく、2種以上を含むものであってもよい。
前記式(3)で表される化合物についても同様に、本発明の有機電界発光素子用組成物に1種のみが含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。
また、電荷輸送性化合物(4)についても同様に、本発明の有機電界発光素子用組成物に1種のみが含まれていてもよく、2種以上が含まれていてもよい。
本発明の有機電界発光素子用組成物における、低分子化合物(1)の含有量は、通常0.005質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下である。低分子化合物(1)の含有量をこの範囲とすることにより、低分子化合物(1)の凝集を防ぐことができ、凝集による消光を抑えられると考えられる。また、ビスカルバゾール構造を含む前記式(BisCzP)構造を部分構造として有する低分子化合物(1)と高分子化合物(1)の両方を発光層に含むことで、高い正孔輸送能を有することが期待される。その結果、高い発光効率と長い駆動寿命を有する素子を得ることができると考えられる。
本発明の有機電界発光素子用組成物における、高分子化合物(2)の含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、通常20質量%以下、好ましくは10質量%以下である。高分子化合物(2)の含有量をこの範囲とすることにより、該組成物を有機電界発光素子用途に利用した場合に、励起エネルギーが隣接する層(例えば、正孔輸送層や正孔阻止層)に移動することが少なく、また、励起子同士の相互作用により消光することが少なくなるため、発光効率を高めることができると考えられる。
有機電界発光素子用組成物における、発光ドーパントである前記式(3)で表される化合物の含有量は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、通常20質量%以下、好ましくは10質量%以下である。式(3)で表される化合物の含有量をこの範囲とすることにより、該組成物を有機電界発光素子用途に利用した場合に、励起エネルギーが隣接する層(例えば、正孔輸送層や正孔阻止層)に移動することが少なく、また、励起子同士の相互作用により消光することが少なくなるため、発光効率を高めることができると考えられる。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物は、高分子化合物(2)と低分子化合物(1)との合計100質量部に対して、式(3)で表される化合物を5〜100質量部、特に15〜60質量部含有することが、発光効率の観点から好ましい。発光を担う式(3)で表される化合物が少なすぎると効率が低下し、多すぎると消光しやすくなり効率が低下する。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物は、低分子化合物(1)と高分子化合物(2)との合計100質量部中に、高分子化合物(2)を10〜98質量部、特に50〜90質量部含有することが、電荷バランスが適切で、効率が高められる観点から好ましい。
本発明の有機電界発光素子用組成物が電荷輸送性化合物(4)を含有する場合、その含有量は、通常0.005質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下である。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物が電荷輸送性化合物(4)を含有する場合、低分子化合物(1)、高分子化合物(2)及び電荷輸送性化合物(4)との合計100質量部に対して、式(3)で表される化合物を5〜100質量部、特に15〜60質量部含有することが、発光効率の観点から好ましい。発光を担う式(3)で表される化合物が少なすぎると効率が低下し、多すぎると消光しやすくなり効率が低下する。
また、本発明の有機電界発光素子用組成物が電荷輸送性化合物(4)を含有する場合、低分子化合物(1)、高分子化合物(2)及び電荷輸送性化合物(4)との合計100質量部中に、高分子化合物(2)を10〜98質量部、特に50〜90質量部含有することが、電荷バランスが適切で、効率が高められる観点から好ましい。
本発明の有機電界発光素子用組成物の溶媒の含有量は、組成物100質量部中に、好ましくは10質量部以上、より好ましくは50質量部以上、特に好ましくは80質量部以上であり、また、好ましくは99.95質量部以下、より好ましくは99.9質量部以下、特に好ましくは99.8質量部以下である。
後述の通り、通常発光層の厚みは3〜200nm程度であるが、溶媒の含有量がこの下限を下回ると、組成物の粘性が高くなりすぎ、成膜作業性が低下する可能性がある。一方、溶媒の含有量がこの上限を上回ると、成膜後、溶媒を除去して得られる膜の厚みが稼げなくなるため、成膜が困難となる傾向がある。
なお、前述の通り、本発明の有機電界発光素子用組成物には、溶媒の1種のみが含まれていても、2種以上が組み合わされて含まれていてもよい。
[有機電界発光素子]
本発明の有機電界発光素子は、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて湿式成膜法により形成した発光層を含むものである。
本発明の有機電界発光素子は、好ましくは、基板上に少なくとも陽極、陰極及び陽極と陰極の間に少なくとも1層の有機層を有するものであって、前記有機層のうちの少なくとも1層として本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて湿式成膜法により形成した発光層を含むものである。好ましくは、有機層として、正孔輸送層とこの正孔輸送層に隣接する発光層を有する。
本発明において湿式成膜法とは、成膜方法、即ち、塗布方法として、例えば、スピンコート法、ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、ブレードコート法、ロールコート法、スプレーコート法、キャピラリーコート法、インクジェット法、ノズルプリンティング法、スクリーン印刷法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等、湿式で成膜される方法を採用し、これらの方法で成膜された膜を乾燥して膜形成を行う方法をいう。
図1は本発明の有機電界発光素子10に好適な構造例を示す断面の模式図である。図1において、符号1は基板、符号2は陽極、符号3は正孔注入層、符号4は正孔輸送層、符号5は発光層、符号6は正孔阻止層、符号7は電子輸送層、符号8は電子注入層、符号9は陰極を各々表す。
これらの構造に適用する材料は、公知の材料を適用することができ、特に制限はないが、各層に関しての代表的な材料や製法を一例として以下に記載する。以下において、公報や論文等を引用している場合、該当内容を当業者の常識の範囲で適宜、適用、応用することができるものとする。
<基板1>
基板1は、有機電界発光素子の支持体となるものであり、通常、石英やガラスの板、金属板又は金属箔、プラスチックフィルム又はシート等が用いられる。これらのうち、ガラス板や、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホン等の透明な合成樹脂の板が好ましい。基板1は、外気による有機電界発光素子の劣化が起こり難いことからガスバリア性の高い材質とするのが好ましい。特に合成樹脂製の基板等のようにガスバリア性の低い材質を用いる場合は、基板1の少なくとも片面に緻密なシリコン酸化膜等を設けてガスバリア性を上げるのが好ましい。
<陽極2>
陽極2は、発光層側の層に正孔を注入する機能を担う。陽極2は、通常、アルミニウム、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金等の金属;インジウム及び/又はスズの酸化物等の金属酸化物;ヨウ化銅等のハロゲン化金属;カーボンブラック或いはポリ(3−メチルチオフェン)、ポリピロール、ポリアニリン等の導電性高分子等により構成される。
陽極2の形成は、通常、スパッタリング法、真空蒸着法等の乾式法により行われることが多い。銀等の金属微粒子、ヨウ化銅等の微粒子、カーボンブラック、導電性の金属酸化物微粒子、導電性高分子微粉末等を用いて陽極2を形成する場合には、適当なバインダー樹脂溶液に分散させて、基板上に塗布することにより形成することもできる。導電性高分子の場合は、電解重合により直接基板上に薄膜を形成したり、基板上に導電性高分子を塗布したりして陽極2を形成することもできる(Appl.Phys.Lett.,60巻,2711頁,1992年)。
陽極2は、通常、単層構造であるが、適宜、積層構造としてもよい。陽極2が積層構造である場合、1層目の陽極上に異なる導電材料を積層してもよい。
陽極2の厚みは、必要とされる透明性と材質等に応じて、決めればよい。特に高い透明性が必要とされる場合は、可視光の透過率が60%以上となる厚みが好ましく、80%以上となる厚みが更に好ましい。陽極2の厚みは、通常5nm以上、好ましくは10nm以上であり、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下とするのが好ましい。
透明性が不要な場合は、陽極2の厚みは必要な強度等に応じて任意に厚みとすればよく、この場合、陽極2は基板1と同一の厚みでもよい。
陽極2の表面に成膜を行う場合は、成膜前に、紫外線+オゾン、酸素プラズマ、アルゴンプラズマ等の処理を施すことにより、陽極上の不純物を除去すると共に、そのイオン化ポテンシャルを調整して正孔注入性を向上させておくのが好ましい。
<正孔注入層3>
陽極2側から発光層5側に正孔を輸送する機能を担う層は、通常、正孔注入輸送層又は正孔輸送層と呼ばれる。陽極2側から発光層5側に正孔を輸送する機能を担う層が2層以上ある場合に、より陽極2側に近い方の層を正孔注入層3と呼ぶことがある。正孔注入層3は、陽極2から発光層5側に正孔を輸送する機能を強化する点で、用いることが好ましい。正孔注入層3を用いる場合、通常、正孔注入層3は、陽極2上に形成される。
正孔注入層3の膜厚は、通常1nm以上、好ましくは5nm以上で、通常1000nm以下、好ましくは500nm以下である。
正孔注入層3の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよい。成膜性が優れる点では、湿式成膜法により形成することが好ましい。
正孔注入層3は、正孔輸送性化合物を含むことが好ましく、正孔輸送性化合物と電子受容性化合物とを含むことがより好ましい。更には、正孔注入層3中にカチオンラジカル化合物を含むことが好ましく、カチオンラジカル化合物と正孔輸送性化合物とを含むことが特に好ましい。
(正孔輸送性化合物)
正孔注入層形成用組成物は、通常、正孔注入層3となる正孔輸送性化合物を含有する。
湿式成膜法の場合は、通常、更に溶媒も含有する。正孔注入層形成用組成物は、正孔輸送性が高く、注入された正孔を効率よく輸送できるのが好ましい。このため、正孔移動度が大きく、トラップとなる不純物が製造時や使用時等に発生し難いのが好ましい。また、安定性に優れ、イオン化ポテンシャルが小さく、可視光に対する透明性が高いことが好ましい。特に、正孔注入層3が発光層5と接する場合は、発光層5からの発光を消光しないものや発光層5とエキサイプレックスを形成して、発光効率を低下させないものが好ましい。
正孔輸送性化合物としては、陽極2から正孔注入層3への電荷注入障壁の観点から、4.5eV〜6.0eVのイオン化ポテンシャルを有する化合物が好ましい。正孔輸送性化合物の例としては、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、オリゴチオフェン系化合物、ポリチオフェン系化合物、ベンジルフェニル系化合物、フルオレン基で3級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン系化合物、シラザン系化合物、キナクリドン系化合物等が挙げられる。
上述の例示化合物のうち、非晶質性及び可視光透過性の点から、芳香族アミン化合物が好ましく、芳香族三級アミン化合物が特に好ましい。芳香族三級アミン化合物とは、芳香族三級アミン構造を有する化合物であって、芳香族三級アミン由来の基を有する化合物も含む。
芳香族三級アミン化合物の種類は、特に制限されないが、表面平滑化効果により均一な発光を得やすい点から、重量平均分子量が1000以上1000000以下の高分子化合物(繰り返し単位が連なる重合型化合物)を用いるのが好ましい。芳香族三級アミン高分子化合物の好ましい例としては、下記式(I)で表される繰り返し単位を有する高分子化合物等が挙げられる。
Figure 2021061316
[式(I)中、Ar及びArは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基を表す。Ar〜Arは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基を表す。Qは、下記の連結基群の中から選ばれる連結基を表す。また、Ar〜Arのうち、同一のN原子に結合する二つの基は互いに結合して環を形成してもよい。]
下記に連結基を示す。
Figure 2021061316
[上記各式中、Ar〜Ar16は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族基又は置換基を有していてもよい複素芳香族基を表す。R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子又は任意の置換基を表す。]
Ar〜Ar16の芳香族基及び複素芳香族基としては、高分子化合物の溶解性、耐熱性、正孔注入輸送性の点から、ベンゼン環、ナフタレン環、フェナントレン環、チオフェン環、ピリジン環由来の基が好ましく、ベンゼン環、ナフタレン環由来の基がさらに好ましい。
式(I)で表される繰り返し単位を有する芳香族三級アミン高分子化合物の具体例としては、国際公開第2005/089024号パンフレットに記載のもの等が挙げられる。
(電子受容性化合物)
正孔注入層3には、正孔輸送性化合物の酸化により、正孔注入層3の導電率を向上させることができるため、電子受容性化合物を含有していることが好ましい。
電子受容性化合物としては、酸化力を有し、上述の正孔輸送性化合物から一電子受容する能力を有する化合物が好ましく、具体的には、電子親和力が4eV以上である化合物が好ましく、電子親和力が5eV以上である化合物が更に好ましい。
このような電子受容性化合物としては、例えば、トリアリールホウ素化合物、ハロゲン化金属、ルイス酸、有機酸、オニウム塩、アリールアミンとハロゲン化金属との塩、アリールアミンとルイス酸との塩よりなる群から選ばれる1種又は2種以上の化合物等が挙げられる。具体的には、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、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボラート等の有機基の置換したオニウム塩(国際公開第2005/089024号);塩化鉄(III)(特開平11−251067号公報)、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等の高原子価の無機化合物;テトラシアノエチレン等のシアノ化合物;トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン(特開2003−31365号公報)等の芳香族ホウ素化合物;フラーレン誘導体及びヨウ素等が挙げられる。
(カチオンラジカル化合物)
カチオンラジカル化合物としては、正孔輸送性化合物から一電子取り除いた化学種であるカチオンラジカルと、対アニオンとからなるイオン化合物が好ましい。但し、カチオンラジカルが正孔輸送性の高分子化合物由来である場合、カチオンラジカルは高分子化合物の繰り返し単位から一電子取り除いた構造となる。
カチオンラジカルとしては、正孔輸送性化合物として前述した化合物から一電子取り除いた化学種であることが好ましい。正孔輸送性化合物として好ましい化合物から一電子取り除いた化学種であることが、非晶質性、可視光の透過率、耐熱性、及び溶解性などの点から好適である。
カチオンラジカル化合物は、前述の正孔輸送性化合物と電子受容性化合物を混合することにより生成させることができる。前述の正孔輸送性化合物と電子受容性化合物とを混合することにより、正孔輸送性化合物から電子受容性化合物へと電子移動が起こり、正孔輸送性化合物のカチオンラジカルと対アニオンとからなるカチオンイオン化合物が生成する。
PEDOT/PSS(Adv.Mater.,2000年,12巻,481頁)やエメラルジン塩酸塩(J.Phys.Chem.,1990年,94巻,7716頁)等の高分子化合物由来のカチオンラジカル化合物は、酸化重合(脱水素重合)することによっても生成する。
ここでいう酸化重合は、モノマーを酸性溶液中で、ペルオキソ二硫酸塩等を用いて化学的に、又は、電気化学的に酸化するものである。この酸化重合(脱水素重合)の場合、モノマーが酸化されることにより高分子化されるとともに、酸性溶液由来のアニオンを対アニオンとする、高分子の繰り返し単位から一電子取り除かれたカチオンラジカルが生成する。
(湿式成膜法による正孔注入層3の形成)
湿式成膜法により正孔注入層3を形成する場合、通常、正孔注入層3となる材料を可溶な溶媒(正孔注入層用溶媒)と混合して成膜用の組成物(正孔注入層形成用組成物)を調製し、この正孔注入層形成用組成物を正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極2)上に湿式成膜法により成膜し、乾燥させることにより形成させる。成膜した膜の乾燥は、湿式成膜法による発光層5の形成における乾燥方法と同様に行うことができる。
正孔注入層形成用組成物中における正孔輸送性化合物の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜厚の均一性の点では、低い方が好ましく、正孔注入層3に欠陥が生じ難い点では、高い方が好ましい。正孔注入層形成用組成物中における正孔輸送性化合物の濃度は、0.01質量%以上が好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、0.5質量%以上が特に好ましく、70質量%以下が好ましく、60質量%以下が更に好ましく、50質量%以下が特に好ましい。
溶媒としては、例えば、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アミド系溶媒などが挙げられる。
エーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル及び1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール等の芳香族エーテル等が挙げられる。
エステル系溶媒としては、例えば、酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル等が挙げられる。
芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキシルベンゼン、3−イソプロピルビフェニル、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン、メチルナフタレン等が挙げられる。
アミド系溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
これらの他、ジメチルスルホキシド等も用いることができる。
正孔注入層3の湿式成膜法による形成は、通常、正孔注入層形成用組成物を調製後に、これを、正孔注入層3の下層に該当する層(通常は、陽極2)上に塗布成膜し、乾燥することにより行われる。正孔注入層3は、通常、成膜後に、加熱や減圧乾燥等により塗布膜を乾燥させる。
(真空蒸着法による正孔注入層3の形成)
真空蒸着法により正孔注入層3を形成する場合には、通常、正孔注入層3の構成材料(前述の正孔輸送性化合物、電子受容性化合物等)の1種類又は2種類以上を真空容器内に設置された坩堝に入れ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々を別々の坩堝に入れ)、真空容器内を真空ポンプで10−4Pa程度まで排気した後、坩堝を加熱して(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々の坩堝を加熱して)、坩堝内の材料の蒸発量を制御しながら蒸発させ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々独立に蒸発量を制御しながら蒸発させ)、坩堝に向き合って置かれた基板上の陽極2上に正孔注入層3を形成させる。2種類以上の材料を用いる場合は、それらの混合物を坩堝に入れ、加熱、蒸発させて正孔注入層3を形成することもできる。
蒸着時の真空度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1×10−6Torr(0.13×10−4Pa)以上、9.0×10−6Torr(12.0×10−4Pa)以下である。蒸着速度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1Å/秒以上、5.0Å/秒以下である。蒸着時の成膜温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、好ましくは10℃以上、50℃以下で行われる。
<正孔輸送層4>
正孔輸送層4は、陽極2側から発光層5側に正孔を輸送する機能を担う層である。正孔輸送層4は、本発明の有機電界発光素子では、必須の層では無いが、陽極2から発光層5に正孔を輸送する機能を強化する点では、この層を設けることが好ましい。正孔輸送層4を設ける場合、通常、正孔輸送層4は、陽極2と発光層5の間に形成される。正孔注入層3がある場合、正孔輸送層4は正孔注入層3と発光層5の間に形成される。
正孔輸送層4の膜厚は、通常5nm以上、好ましくは10nm以上で、通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。
正孔輸送層4の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよい。成膜性が優れる点では、湿式成膜法により形成することが好ましい。
正孔輸送層4は、通常、正孔輸送層4となる正孔輸送性化合物を含有する。正孔輸送層4に含まれる正孔輸送性化合物としては、特に、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニルで代表される、2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4’,4''−トリス(1−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン化合物(J.Lumin.,72−74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン化合物(Chem.Commun.,2175頁、1996年)、2,2’,7,7’−テトラキス−(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン等のスピロ化合物(Synth.Metals,91巻、209頁、1997年)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール誘導体などが挙げられる。ポリビニルカルバゾール、ポリビニルトリフェニルアミン(特開平7−53953号公報)、テトラフェニルベンジジンを含有するポリアリーレンエーテルサルホン(Polym.Adv.Tech.,7巻、33頁、1996年)等も好ましく使用できる。
(湿式成膜法による正孔輸送層4の形成)
湿式成膜法で正孔輸送層4を形成する場合は、通常、上述の正孔注入層3を湿式成膜法で形成する場合と同様にして、正孔注入層形成用組成物の代わりに正孔輸送層形成用組成物を用いて形成させる。
湿式成膜法で正孔輸送層4を形成する場合は、通常、正孔輸送層形成用組成物は、更に溶媒を含有する。正孔輸送層形成用組成物に用いる溶媒は、上述の正孔注入層形成用組成物で用いる溶媒と同様の溶媒を使用することができる。
正孔輸送層形成用組成物中の正孔輸送性化合物の濃度は、正孔注入層形成用組成物中の正孔輸送性化合物の濃度と同様の範囲とすることができる。
正孔輸送層4の湿式成膜法による形成は、前述の正孔注入層3の成膜法と同様に行うことができる。
(真空蒸着法による正孔輸送層4の形成)
真空蒸着法で正孔輸送層4を形成する場合も、通常、上述の正孔注入層3を真空蒸着法で形成する場合と同様にして、正孔注入層3の構成材料の代わりに正孔輸送層4の構成材料を用いて形成させることができる。蒸着時の真空度、蒸着速度及び温度などの成膜条件などは、正孔注入層3の真空蒸着時と同様の条件で成膜することができる。
<発光層5>
発光層5は、一対の電極間に電界が与えられた時に、陽極2から注入される正孔と陰極9から注入される電子が再結合することにより励起され、発光する機能を担う層である。
発光層5は、陽極2と陰極9の間に形成される層である。発光層5は、陽極2の上に正孔注入層3がある場合は、正孔注入層3と陰極9の間に形成され、陽極2の上に正孔輸送層4がある場合は、正孔輸送層4と陰極9との間に形成される。
発光層5の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、膜に欠陥が生じ難い点では厚い方が好ましく、一方、薄い方が低駆動電圧としやすい点で好ましい。発光層5の膜厚は、3nm以上が好ましく、5nm以上が更に好ましく、通常200nm以下が好ましく、100nm以下が更に好ましい。
本発明の有機電界発光素子において、発光層5は、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて好ましくは湿式成膜法により形成される。従って、発光層5は、低分子化合物(1)と高分子化合物(2)と発光材を含む。
特に好ましくは、この発光層に低分子化合物(1)と高分子化合物(2)に由来して繰り返し単位(2)の同じ構造のジカルバゾール体を5質量%以上有することである。発光層がこの様なジカルバゾール体を5質量%以上含むことにより、この発光層を有する有機電界発光素子をより低電圧駆動化することができ、長寿命化することが期待される。
本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて湿式成膜法により発光層を形成する場合、本発明の有機電界発光素子用組成物は、低分子化合物(1)、高分子化合物(2)及び発光材としての式(3)で表される化合物以外に、その他の発光材料及び電荷輸送性材料を含んでもよい。
以下に他の発光材料及び電荷輸送性材料について詳述する。
(発光材料)
式(3)で表される化合物以外の発光材料は、所望の発光波長で発光し、本発明の効果を損なわない限り特に制限はなく、公知の発光材料を適用可能である。発光材料は、蛍光発光材料でも、燐光発光材料でもよいが、発光効率が良好である材料が好ましく、内部量子効率の観点から燐光発光材料が好ましい。
蛍光発光材料としては、例えば、以下の材料が挙げられる。
青色発光を与える蛍光発光材料(青色蛍光発光材料)としては、例えば、ナフタレン、ペリレン、ピレン、アントラセン、クマリン、クリセン、p−ビス(2−フェニルエテニル)ベンゼン及びそれらの誘導体等が挙げられる。
緑色発光を与える蛍光発光材料(緑色蛍光発光材料)としては、例えば、キナクリドン誘導体、クマリン誘導体、Al(CNO)などのアルミニウム錯体等が挙げられる。
黄色発光を与える蛍光発光材料(黄色蛍光発光材料)としては、例えば、ルブレン、ペリミドン誘導体等が挙げられる。
赤色発光を与える蛍光発光材料(赤色蛍光発光材料)としては、例えば、DCM(4−(dicyanomethylene)−2−methyl−6−(p−dimethylaminostyryl)−4H−pyran)系化合物、ベンゾピラン誘導体、ローダミン誘導体、ベンゾチオキサンテン誘導体、アザベンゾチオキサンテン等が挙げられる。
燐光発光材料としては、例えば、長周期型周期表(以下、特に断り書きの無い限り「周期表」という場合には、長周期型周期表を指すものとする。)の第7〜11族から選ばれる金属を含む有機金属錯体等が挙げられる。周期表の第7〜11族から選ばれる金属として、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金等が挙げられる。
有機金属錯体の配位子としては、(ヘテロ)アリールピリジン配位子、(ヘテロ)アリールピラゾール配位子などの(ヘテロ)アリール基とピリジン、ピラゾール、フェナントロリンなどが連結した配位子が好ましく、特にフェニルピリジン配位子、フェニルピラゾール配位子が好ましい。ここで、(ヘテロ)アリールとは、アリール基又はヘテロアリール基を表す。
好ましい燐光発光材料として、具体的には、トリス(2−フェニルピリジン)イリジウム、トリス(2−フェニルピリジン)ルテニウム、トリス(2−フェニルピリジン)パラジウム、ビス(2−フェニルピリジン)白金、トリス(2−フェニルピリジン)オスミウム、トリス(2−フェニルピリジン)レニウム等のフェニルピリジン錯体及びオクタエチル白金ポルフィリン、オクタフェニル白金ポルフィリン、オクタエチルパラジウムポルフィリン、オクタフェニルパラジウムポルフィリン等のポルフィリン錯体等が挙げられる。
高分子系の発光材料としては、ポリ(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(4,4’−(N−(4−sec−ブチルフェニル))ジフェニルアミン)]、ポリ[(9,9−ジオクチルフルオレン−2,7−ジイル)−co−(1,4−ベンゾ−2{2,1’−3}−トリアゾール)]などのポリフルオレン系材料、ポリ[2−メトキシ−5−(2−エチルヘキシルオキシ)−1,4−フェニレンビニレン]などのポリフェニレンビニレン系材料が挙げられる。
(電荷輸送性材料)
電荷輸送性材料は、正電荷(正孔)又は負電荷(電子)輸送性を有する材料であり、低分子化合物(1)以外の電荷輸送性材料としては、本発明の効果を損なわない限り、特に制限はなく、公知の材料を適用可能である。
電荷輸送性材料は、従来、有機電界発光素子の発光層に用いられている化合物等を用いることができ、特に、発光層のホスト材料として使用されている化合物が好ましい。
電荷輸送性材料としては、具体的には、芳香族アミン系化合物、フタロシアニン系化合物、ポルフィリン系化合物、オリゴチオフェン系化合物、ポリチオフェン系化合物、ベンジルフェニル系化合物、フルオレン基で3級アミンを連結した化合物、ヒドラゾン系化合物、シラザン系化合物、シラナミン系化合物、ホスファミン系化合物、キナクリドン系化合物等の正孔注入層3の正孔輸送性化合物として例示した化合物等が挙げられる他、アントラセン系化合物、ピレン系化合物、カルバゾール系化合物、ピリジン系化合物、フェナントロリン系化合物、オキサジアゾール系化合物、シロール系化合物等の電子輸送性化合物等が挙げられる。
電荷輸送性材料としては、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニルで代表される2個以上の3級アミンを含み2個以上の縮合芳香族環が窒素原子に置換した芳香族ジアミン(特開平5−234681号公報)、4,4’,4''−トリス(1−ナフチルフェニルアミノ)トリフェニルアミン等のスターバースト構造を有する芳香族アミン系化合物(J.Lumin.,72−74巻、985頁、1997年)、トリフェニルアミンの四量体から成る芳香族アミン系化合物(Chem.Commun.,2175頁、1996年)、2,2’,7,7’−テトラキス−(ジフェニルアミノ)−9,9’−スピロビフルオレン等のフルオレン系化合物(Synth.Metals,91巻、209頁、1997年)、4,4’−N,N’−ジカルバゾールビフェニルなどのカルバゾール系化合物等の正孔輸送層4の正孔輸送性化合物として例示した化合物等も好ましく用いることができる。その他、2−(4−ビフェニリル)−5−(p−ターシャルブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(tBu−PBD)、2,5−ビス(1−ナフチル)−1,3,4−オキサジアゾール(BND)などのオキサジアゾール系化合物、2,5−ビス(6’−(2’,2''−ビピリジル))−1,1−ジメチル−3,4−ジフェニルシロール(PyPySPyPy)等のシロール系化合物、バソフェナントロリン(BPhen)、2,9−ジメチル−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(BCP、バソクプロイン)などのフェナントロリン系化合物等も挙げられる。
(湿式成膜法による発光層5の形成)
本発明の有機電界発光素子は、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて、湿式成膜法により形成した発光層を有するが、本発明の有機電界発光素子は、発光層5として、本発明の有機電界発光素子用組成物を用いて湿式成膜法により形成した発光層以外の発光層を有しても良い。この発光層の形成方法は、真空蒸着法でも、湿式成膜法でもよいが、成膜性に優れることから、湿式成膜法が好ましい。
湿式成膜法により発光層5を形成する場合は、本発明の有機電界発光素子用組成物、或いは発光層5となる材料を可溶な溶媒(発光層用溶媒)と混合して調製した発光層形成用組成物を、上述の正孔注入層3を湿式成膜法で形成する場合と同様にして、正孔注入層形成用組成物の代わりに用いて形成させる。
溶媒としては、例えば、正孔注入層3の形成について挙げたエーテル系溶媒、エステル系溶媒、芳香族炭化水素系溶媒、アミド系溶媒の他、アルカン系溶媒、ハロゲン化芳香族炭化水系溶媒、脂肪族アルコール系溶媒、脂環族アルコール系溶媒、脂肪族ケトン系溶媒及び脂環族ケトン系溶媒などが挙げられる。用いる溶媒は、本発明の有機電界発光素子用組成物の溶媒としても例示した通りである。以下に溶媒の具体例を挙げるが、本発明の効果を損なわない限り、これらに限定されるものではない。
例えば、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコール−1−モノメチルエーテルアセタート(PGMEA)等の脂肪族エーテル系溶媒;1,2−ジメトキシベンゼン、1,3−ジメトキシベンゼン、アニソール、フェネトール、2−メトキシトルエン、3−メトキシトルエン、4−メトキシトルエン、2,3−ジメチルアニソール、2,4−ジメチルアニソール、ジフェニルエーテル等の芳香族エーテル系溶媒;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、安息香酸n−ブチル等の芳香族エステル系溶媒;トルエン、キシレン、メシチレン、シクロヘキシルベンゼン、テトラリン、3−イソプロピルビフェニル、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素系溶媒;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒;n−デカン、シクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、デカリン、ビシクロヘキサン等のアルカン系溶媒;クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶媒;ブタノール、ヘキサノール等の脂肪族アルコール系溶媒;シクロヘキサノール、シクロオクタノール等の脂環族アルコール系溶媒;メチルエチルケトン、ジブチルケトン等の脂肪族ケトン系溶媒;シクロヘキサノン、シクロオクタノン、フェンコン等の脂環族ケトン系溶媒等が挙げられる。これらのうち、アルカン系溶媒及び芳香族炭化水素系溶媒が特に好ましい。
より均一な膜を得るためには、成膜直後の液膜から溶媒が適当な速度で蒸発することが好ましい。このため、用いる溶媒の沸点は、前述の通り、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上で、通常270℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは沸点230℃以下である。
溶媒の使用量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、前述の通り、発光層形成用組成物、即ち有機電界発光素子用組成物中の合計含有量は、低粘性なために成膜作業が行いやすい点で多い方が好ましく、厚膜で成膜しやすい点では低い方が好ましい。前述の通り、溶媒の含有量は、有機電界発光素子用組成物において好ましくは1質量%以上、より好ましくは10質量%以上、特に好ましくは50質量%以上で、好ましくは99.99質量%以下、より好ましくは99.9質量%以下、特に好ましくは99質量%以下である。
湿式成膜後の溶媒除去方法としては、加熱又は減圧を用いることができる。加熱方法において使用する加熱手段としては、膜全体に均等に熱を与えることから、クリーンオーブン、ホットプレートが好ましい。
加熱工程における加熱温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、乾燥時間を短くする点では温度が高いほうが好ましく、材料へのダメージが少ない点では低い方が好ましい。加温温度の上限は通常250℃以下であり、好ましくは200℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。加温温度の下限は通常30℃以上であり、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは80℃以上である。加温温度が上記上限を超える温度は、通常用いられる電荷輸送性材料又は燐光発光材料の耐熱性より高く、分解や結晶化する可能性があり好ましくない。加熱温度が上記下限未満では溶媒の除去に長時間を要するため、好ましくない。加熱工程における加熱時間は、発光層形成用組成物中の溶媒の沸点や蒸気圧、材料の耐熱性、および加熱条件によって適切に決定される。
(真空蒸着法による発光層5の形成)
真空蒸着法により発光層5を形成する場合には、通常、発光層5の構成材料(前述の発光材料、電荷輸送性化合物等)の1種類又は2種類以上を真空容器内に設置された坩堝に入れ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々を別々の坩堝に入れ)、真空容器内を真空ポンプで10−4Pa程度まで排気した後、坩堝を加熱して(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々の坩堝を加熱して)、坩堝内の材料の蒸発量を制御しながら蒸発させ(2種類以上の材料を用いる場合は、通常各々独立に蒸発量を制御しながら蒸発させ)、坩堝に向き合って置かれた正孔注入層3又は正孔輸送層4の上に発光層5を形成させる。2種類以上の材料を用いる場合は、それらの混合物を坩堝に入れ、加熱、蒸発させて発光層5を形成することもできる。
蒸着時の真空度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1×10−6Torr(0.13×10−4Pa)以上、9.0×10−6Torr(12.0×10−4Pa)以下である。蒸着速度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、通常0.1Å/秒以上、5.0Å/秒以下である。蒸着時の成膜温度は、本発明の効果を著しく損なわない限り限定されないが、好ましくは10℃以上、50℃以下で行われる。
<正孔阻止層6>
発光層5と後述の電子注入層8との間に、正孔阻止層6を設けてもよい。正孔阻止層6は、発光層5の上に、発光層5の陰極9側の界面に接するように積層される層である。
正孔阻止層6は、陽極2から移動してくる正孔を陰極9に到達するのを阻止する役割と、陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送する役割とを有する。正孔阻止層6を構成する材料に求められる物性としては、電子移動度が高く正孔移動度が低いこと、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。
このような条件を満たす正孔阻止層6の材料としては、例えば、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(フェノラト)アルミニウム、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(トリフェニルシラノラト)アルミニウム等の混合配位子錯体、ビス(2−メチル−8−キノラト)アルミニウム−μ−オキソ−ビス−(2−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム二核金属錯体等の金属錯体、ジスチリルビフェニル誘導体等のスチリル化合物(特開平11−242996号公報)、3−(4−ビフェニルイル)−4−フェニル−5(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール等のトリアゾール誘導体(特開平7−41759号公報)、バソクプロイン等のフェナントロリン誘導体(特開平10−79297号公報)などが挙げられる。国際公開第2005/022962号に記載の2,4,6位が置換されたピリジン環を少なくとも1個有する化合物も、正孔阻止層6の材料として好ましい。
正孔阻止層6の形成方法に制限はなく、前述の発光層5の形成方法と同様にして形成することができる。
正孔阻止層6の膜厚は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常0.3nm以上、好ましくは0.5nm以上で、通常100nm以下、好ましくは50nm以下である。
<電子輸送層7>
電子輸送層7は素子の電流効率をさらに向上させることを目的として、発光層5又は正孔素子層6と電子注入層8との間に設けられる。
電子輸送層7は、電界を与えられた電極間において陰極9から注入された電子を効率よく発光層5の方向に輸送することができる化合物より形成される。電子輸送層7に用いられる電子輸送性化合物としては、陰極9又は電子注入層8からの電子注入効率が高く、かつ、高い電子移動度を有し注入された電子を効率よく輸送することができる化合物であることが必要である。
このような条件を満たす電子輸送性化合物としては、例えば、8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体(特開昭59−194393号公報)、10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリンの金属錯体、オキサジアゾール誘導体、ジスチリルビフェニル誘導体、シロール誘導体、3−ヒドロキシフラボン金属錯体、5−ヒドロキシフラボン金属錯体、ベンズオキサゾール金属錯体、ベンゾチアゾール金属錯体、トリスベンズイミダゾリルベンゼン(米国特許第5645948号明細書)、キノキサリン化合物(特開平6−207169号公報)、フェナントロリン誘導体(特開平5−331459号公報)、2−t−ブチル−9,10−N,N’−ジシアノアントラキノンジイミン、n型水素化非晶質炭化シリコン、n型硫化亜鉛、n型セレン化亜鉛などが挙げられる。
電子輸送層7の膜厚は、通常1nm以上、好ましくは5nm以上で、通常300nm以下、好ましくは100nm以下である。
電子輸送層7は、発光層5と同様にして湿式成膜法、或いは真空蒸着法により発光層5又は正孔阻止層6上に積層することにより形成される。通常は、真空蒸着法が用いられる。
<電子注入層8>
電子注入層8は、陰極9から注入された電子を効率よく、電子輸送層7又は発光層5へ注入する役割を果たす。
電子注入を効率よく行うには、電子注入層8を形成する材料は、仕事関数の低い金属が好ましい。例としては、ナトリウムやセシウム等のアルカリ金属、バリウムやカルシウムなどのアルカリ土類金属等が用いられる。
電子注入層8の膜厚は、0.1〜5nmが好ましい。
陰極9と電子輸送層7との界面に電子注入層8として、LiF、MgF、LiO、CsCO等の極薄絶縁膜(膜厚0.1〜5nm程度)を挿入することも、素子の効率を向上させる有効な方法である(Appl.Phys.Lett.,70巻,152頁,1997年;特開平10−74586号公報;IEEETrans.Electron.Devices,44巻,1245頁,1997年;SID 04 Digest,154頁)。
さらに、バソフェナントロリン等の含窒素複素環化合物や8−ヒドロキシキノリンのアルミニウム錯体などの金属錯体に代表される有機電子輸送材料に、ナトリウム、カリウム、セシウム、リチウム、ルビジウム等のアルカリ金属をドープする(特開平10−270171号公報、特開2002−100478号公報、特開2002−100482号公報などに記載)ことにより、電子注入・輸送性が向上し優れた膜質を両立させることが可能となるため好ましい。この場合の膜厚は通常5nm以上、好ましくは10nm以上で、通常200nm以下、好ましくは100nm以下である。
電子注入層8は、発光層5と同様にして湿式成膜法或いは真空蒸着法により、発光層5或いはその上の正孔阻止層6又は電子輸送層7上に積層することにより形成される。
湿式成膜法の場合の詳細は、前述の発光層5の場合と同様である。
<陰極9>
陰極9は、発光層5側の層(電子注入層8又は発光層5など)に電子を注入する役割を果たす。陰極9の材料としては、前記の陽極2に使用される材料を用いることが可能であるが、効率よく電子注入を行なう上では、仕事関数の低い金属を用いることが好ましく、例えば、スズ、マグネシウム、インジウム、カルシウム、アルミニウム、銀等の金属又はそれらの合金などが用いられる。陰極9の材料としては、例えば、マグネシウム−銀合金、マグネシウム−インジウム合金、アルミニウム−リチウム合金等の低仕事関数の合金電極などが挙げられる。
素子の安定性の点では、陰極9の上に、仕事関数が高く、大気に対して安定な金属層を積層して、低仕事関数の金属からなる陰極9を保護するのが好ましい。積層する金属としては、例えば、アルミニウム、銀、銅、ニッケル、クロム、金、白金等の金属が挙げられる。
陰極の膜厚は通常、陽極2と同様である。
<その他の構成層>
以上、図1に示す層構成の素子を中心に説明したが、本発明の有機電界発光素子における陽極2及び陰極9と発光層5との間には、その性能を損なわない限り、上記説明にある層の他にも、任意の層を有していてもよく、また発光層5以外の任意の層を省略してもよい。
例えば、正孔阻止層8と同様の目的で、正孔輸送層4と発光層5の間に電子阻止層を設けることも効果的である。電子阻止層は、発光層5から移動してくる電子が正孔輸送層4に到達することを阻止することで、発光層5内で正孔との再結合確率を増やし、生成した励起子を発光層5内に閉じこめる役割と、正孔輸送層4から注入された正孔を効率よく発光層5の方向に輸送する役割がある。
電子阻止層に求められる特性としては、正孔輸送性が高く、エネルギーギャップ(HOMO、LUMOの差)が大きいこと、励起三重項準位(T1)が高いことが挙げられる。
発光層5を湿式成膜法で形成する場合、電子阻止層も湿式成膜法で形成することが、素子製造が容易となるため、好ましい。
このため、電子阻止層も湿式成膜適合性を有することが好ましく、このような電子阻止層に用いられる材料としては、F8−TFBに代表されるジオクチルフルオレンとトリフェニルアミンの共重合体(国際公開第2004/084260号)等が挙げられる。
図1とは逆の構造、即ち、基板1上に陰極9、電子注入層8、電子輸送層7、正孔阻止層6、発光層5、正孔輸送層4、正孔注入層3、陽極2の順に積層することも可能である。少なくとも一方が透明性の高い2枚の基板の間に本発明の有機電界発光素子を設けることも可能である。
図1に示す層構成を複数段重ねた構造(発光ユニットを複数積層させた構造)とすることも可能である。その際には段間(発光ユニット間)の界面層(陽極がITO、陰極がAlの場合はその2層)の代わりに、例えばV等を電荷発生層として用いると段間の障壁が少なくなり、発光効率・駆動電圧の観点からより好ましい。
本発明は、有機電界発光素子が、単一の素子、アレイ状に配置された構造からなる素子、陽極と陰極がX−Yマトリックス状に配置された構造のいずれにおいても適用することができる。
[表示装置及び照明装置]
本発明の表示装置及び照明装置は、上述のような本発明の有機電界発光素子を用いたものである。本発明の表示装置及び照明装置の形式や構造については特に制限はなく、本発明の有機電界発光素子を用いて常法に従って組み立てることができる。
例えば、「有機ELディスプレイ」(オーム社、平成16年8月20日発刊、時任静士、安達千波矢、村田英幸著)に記載されているような方法で、本発明の表示装置を形成することができる。
以下、実施例を示して本発明について更に具体的に説明する。
本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明はその要旨を逸脱しない限り任意に変更して実施できる。
[実施例1]
以下の方法で有機電界発光素子を作製した。
ガラス基板上にインジウム・スズ酸化物(ITO)透明導電膜を50nmの厚さに堆積したもの(三容真空社製、スパッタ成膜品)を通常のフォトリソグラフィー技術と塩酸エッチングを用いて2mm幅のストライプにパターニングして陽極を形成した。このようにITOをパターン形成した基板を、界面活性剤水溶液による超音波洗浄、超純水による水洗、超純水による超音波洗浄、超純水による水洗の順で洗浄後、圧縮空気で乾燥させ、最後に紫外線オゾン洗浄を行った。
正孔注入層形成用組成物として、下記式(P−1)で表される正孔輸送性高分子化合物を3.0質量%の濃度で、下記式(HI−1)で表される化合物を0.3質量%の濃度で、安息香酸エチルに溶解させた組成物を調製した。
Figure 2021061316
この正孔注入層形成用組成物を、大気中で上記基板上にスピンコートし、大気中、ホットプレートで240℃にて30分乾燥させ、膜厚40nmの均一な薄膜を形成し、正孔注入層とした。
次に、下記の構造式(HT−1)で表される電荷輸送性高分子化合物をシクロヘキシルベンゼンに3質量%溶解させて調製した正孔輸送層形成用組成物を、上記正孔注入層を成膜した基板上に窒素グローブボックス中でスピンコートし、窒素グローブボックス中のホットプレートで240℃にて30分間乾燥させ、膜厚45nmの均一な薄膜を形成し、正孔輸送層とした。
Figure 2021061316
引続き、発光層の材料として、下記の構造式(H−1)で表される化合物を50質量部、下記の構造式(H−2)で表される化合物(重量平均分子量(Mw):18000、分散度(Mw/Mn):1.29)を47.5質量部、下記構造式(H−3)で表される化合物を2.5質量部、下記構造式(D−1)で表される化合物を30質量部秤量し、シクロヘキシルベンゼンにこれらの合計で6.5質量%となるように溶解させて発光層形成用組成物を調製した。
Figure 2021061316
この発光層形成用組成物を、上記正孔輸送層を成膜した基板上に窒素グローブボックス中でスピンコートし、窒素グローブボックス中のホットプレートで120℃にて20分間乾燥させ、膜厚65nmの均一な薄膜を形成し、発光層とした。
発光層までを成膜した基板を真空蒸着装置に設置し、装置内を2×10−4Pa以下になるまで排気した。
次に、下記構造式(HB−1)で表される化合物および8−ヒドロキシキノリノラトリチウムを2:3の膜厚比で、発光層上に真空蒸着法にて1Å/秒の速度で共蒸着し、膜厚30nmの正孔阻止層を形成した。
Figure 2021061316
続いて、陰極蒸着用のマスクとして2mm幅のストライプ状シャドーマスクを、陽極のITOストライプとは直交するように基板に密着させて、別の真空蒸着装置内に設置し、陰極として、アルミニウムをモリブデンボートにより加熱して、蒸着速度1〜8.6Å/秒で膜厚80nmのアルミニウム層を形成して陰極を形成した。
以上の様にして、2mm×2mmのサイズの発光面積部分を有する有機電界発光素子が得られた。
[比較例1]
発光層形成用組成物に含まれる材料組成(質量部)を、(H−1):(H−2):(D−1)=50:50:30としたこと以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
[実施例2]
発光層形成用組成物に含まれる材料組成(質量部)を、(H−4):(H−5):(H−3):(D−2)=60:10:30:20としたこと以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。(H−4)、(H−5)(重量平均分子量(Mw):161000、分散度(Mw/Mn):3.06)、および(D−2)は、下記構造式で表される化合物である。
Figure 2021061316
[比較例2]
発光層形成用組成物に含まれる材料組成(質量部)を、(H−4):(H−5):(D−2)=60:40:20としたこと以外は、実施例1と同様にして素子を作製した。
[素子の評価]
実施例1,2および比較例1,2で作製した有機電界発光素子を、輝度1000cd/mで発光させたときの電流効率(cd/A)を測定し、各々比較例1,2の電流効率を100としたときの相対値を求め、結果を下記の表1に記した。また、輝度1000cd/mで発光させたときの電圧(V)を測定し、比較例1,2の電圧との差(実施例1又は2の電圧−比較例1又は2の電圧)を求め、結果を下記の表1に記した。
表1の結果に表すが如く、本発明の有機電界発光素子は比較例の有機電界発光素子より、効率が向上し、電圧が低下することが分かった。
Figure 2021061316
1 基板
2 陽極
3 正孔注入層
4 正孔輸送層
5 発光層
6 正孔阻止層
7 電子輸送層
8 電子注入層
9 陰極
10 有機電界発光素子

Claims (8)

  1. 下記式(1)で表される低分子化合物と、
    下記式(2)で表される構造を含む繰り返し単位を有する高分子化合物と、
    発光材とを含む有機電界発光素子用組成物。
    Figure 2021061316
    [上記式(1)中、R10〜R13は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。]
    Figure 2021061316
    [式(2)中、Ar21及びAr22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数3〜30のヘテロアリーレン基、あるいはこれらの組み合わせである。
    31〜R44は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。
    Eは、直接連結、又は下記式(2−a)で表される基である。]
    Figure 2021061316
    [式(2−a)中、R15及びR16は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数6〜30のアリール基、又は炭素数3〜30のヘテロアリール基のうちのいずれかを表し、これらの基はさらに置換基を有していてもよく、kは1〜8の整数を表す。]
  2. 前記発光材として、下記式(3)で表される化合物を含む請求項1に記載の有機電界発光素子用組成物。
    Figure 2021061316
    [式(3)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜30のアリール基、炭素数3〜30のヘテロアリール基又は、炭素数6〜30のアリール基と炭素数3〜30のヘテロアリール基の組み合わせである。置換基を複数有する場合は、同一でもよく、異なっていてもよい。これらの基はさらに置換基を有していてもよい。また、ベンゼン環に結合する隣り合うRまたはRは互いに結合してさらに環を形成してもよい。
    aは0〜4の整数であり、bは0〜3の整数である。
    nは0〜2の整数であり、mは0〜20の整数である。
    環Aは、ピリジン環、ピラジン環、ピリミジン環、イミダゾール環、オキサゾール環、チアゾール環、キノリン環、イソキノリン環、キナゾリン環、キノキサリン環、アザトリフェニレン環、カルボリン環のいずれかである。
    環Aは、置換基を有していてもよく、該置換基は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数7〜40のアラルキル基、炭素数4〜40のヘテロアラルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、炭素数6〜20のアリールオキシ基、炭素数3〜20のヘテロアリールオキシ基、炭素数1〜20のアルキルシリル基、炭素数6〜20のアリールシリル基、炭素数2〜20のアルキルカルボニル基、炭素数7〜20のアリールカルボニル基、炭素数2〜20のジアルキルアミノ基、炭素数12〜48のジアリールアミノ基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数3〜20のヘテロアリール基又は、炭素数6〜20のアリール基と炭素数3〜20のヘテロアリール基の組み合わせである。また、環Aに結合する隣り合う置換基どうしが結合してさらに環を形成してもよい。
    は、直接連結またはm+1価の芳香族基を表す。
    は補助配位子を表し、lは1〜3の整数である。補助配位子が複数ある場合は、それぞれ異なっていてもよく、同一であってもよい。]
  3. 前記式(3)で表される化合物が、下記式(3−1)で表される化合物である請求項2に記載の有機電界発光素子用組成物。
    Figure 2021061316
    [上記式(3−1)中、
    3つのXは、同時にCまたはNを表す。
    は、直接連結またはp+1価の芳香族連結基を表す。
    は、直接連結またはq+1価の芳香族連結基を表す。
    p、qは1〜10の整数である。
    、R、a、b、n、環A、L、lは、式(3)におけるR、R、a、b、n、環A、L、lと同義である。]
  4. 前記式(3)または前記式(3−1)中のlが3である請求項2または請求項3に記載の有機電界発光素子用組成物。
  5. 前記式(3)中のZ、または、前記式(3−1)中のZ及びZが直接連結である請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の有機電界発光素子用組成物。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の有機電界発光素子組成物を用いて形成された発光層を含む有機電界発光素子。
  7. 請求項6に記載の有機電界発光素子を有する表示装置。
  8. 請求項6に記載の有機電界発光素子を有する照明装置。
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